Desenvolvimento de um copo para depenadeira de aves por manufatura aditiva aplicado à confecção de moldes para fundição em alumínio.

Abstract

A crescente competitividade industrial e a demanda por maior eficiência nos processos produtivos têm incentivado a adoção de tecnologias capazes de reduzir custos, aumentar a agilidade e melhorar a precisão na fabricação de componentes. Nesse contexto, a manufatura aditiva surge como alternativa para prototipagem rápida e desenvolvimento de peças com geometrias complexas, além de reduzir desperdícios de material. A indústria de processamento de aves exige equipamentos robustos, higienizáveis e eficientes, como as depenadeiras, compostas por tambores e suportes onde são montados dedos de borracha para remoção das penas. Embora muitos desses suportes sejam fundidos em alumínio, o componente estudado é tradicionalmente produzido em aço inoxidável AISI 304, por processos consolidados, porém limitados. Este trabalho propõe a substituição do processo convencional pela fundição em alumínio, utilizando um modelo impresso em 3D como base para a confecção do molde. A avaliação considerou custo unitário, acabamento superficial, precisão geométrica e estabilidade dimensional das peças produzidas. Os resultados demonstraram que o modelo impresso em 3D é adequado como padrão para a confecção do molde, com modificações no projeto CAD — aumento das espessuras de parede, adição de raios nas arestas internas e ângulo de saída de 10° — garantindo o êxito da fundição. O custo de produção do processo convencional mostrou-se superior, especialmente em lotes reduzidos, enquanto a fundição permitiu maior diluição de custos do modelo e furação dos dedos, mantendo a produção economicamente vantajosa. Em relação ao acabamento, a fundição apresentou rugosidade superior à peça soldada, característica do processo em areia, mas sem comprometer a funcionalidade do componente. Quanto à geometria, o processo convencional oferece maior precisão inicial. Dessa forma, a integração entre impressão 3D e fundição em areia demonstrou-se viável tecnicamente e economicamente, proporcionando redução de custos, maior produtividade e adequada estabilidade geométrica, apresentando-se como alternativa para fabricantes regionais de máquinas e equipamentos para frigoríficos.

RESUMO EM LÍNGUA ESTRANGEIRA The increasing industrial competitiveness and the demand for greater efficiency in production processes have encouraged the adoption of technologies capable of reducing costs, increasing agility, and improving precision in component manufacturing. In this context, additive manufacturing emerges as an alternative for rapid prototyping and the development of parts with complex geometries, in addition to reducing material waste. The poultry processing industry requires robust, hygienic, and efficient equipment, such as plucking machines, composed of drums and supports where rubber fingers are mounted for feather removal. Although many of these supports are cast in aluminum, the plucked component is traditionally produced in AISI 304 stainless steel, using consolidated but limited processes. This work proposes a replacement of the conventional process with aluminum plucking, using a 3D printed model as a basis for mold making. The evaluation of these unit costs, surface finish, geometric precision, and dimensional stability of the produced parts is also considered. The results demonstrated that the 3D printed model is suitable as a standard for mold manufacturing, with modifications to the CAD design—increased wall thickness, addition of radii on the inner edges, and a 10° draft angle—ensuring the success of the advantages. The production cost of the conventional process shown is higher, especially in small batches, while the sand casting process provides greater cost dilution for the model and finger drilling, maintaining economically advantageous production. Regarding the finish, the presented surface showed superior roughness compared to the welded part, a characteristic of the sand casting process, but without compromising the component's functionality. As for geometry, the conventional process offers more initial solutions. Thus, the integration between 3D printing and sand casting is demonstrated technically and economically, providing cost reduction, increased productivity, and adequate stability, presenting itself as an alternative for regional manufacturers of machinery and equipment for refrigerators.