Dissertação

{pt_PT=An Economical Comparison between Additive Manufacturing and Subtractive Manufacturing} {} EVALUATED

{pt=Manufatura aditiva (MA) é uma tecnologia em ascensão no sector aeroespacial devido às suas características de liberdade geométrica e consequente redução de peso. A recente introdução de novos materiais, principalmente metais, coloca a manufatura aditiva em concorrência direta com outros métodos de fabricação convencionais baseados na manufatura subtrativa (MS). Para avaliar a introdução desta nova tecnologia numa linha de produção, é necessário fazer-se um estudo económico comparativo para avaliar os fatores de custo principais entre a manufatura aditiva de metais (MAM) e manufatura subtrativa. Nesta dissertação, dois modelos de custo foram desenvolvidos para auxiliar a avaliação económica das tecnologias de fabricação (MA e MS). Adicionalmente, foi criada uma base de dados com 3000 amostras de forma a avaliar um caso de alto volume de produção para os dois métodos. Os resultados deste estudo mostram que MA não é considerada economicamente vantajosa em relação a MS. Dos três principais fatores de custo: Material, Energia e Mão-de-obra, apenas este último apresentou um custo inferior quando avaliado para MA. Os altos custos para os mesmos materiais em forma de pó (em comparação com os mesmos materiais em formato sólido no caso de MS), e os altos gastos energéticos requeridos pela máquina MA para operar, podem elevar o custo total de tal forma que pode chegar a equivaler até três vezes o custo de MS. Ainda assim, MA provou ser a via mais económica quando utilizada para produzir peças com geometria de complexidade elevada, compensando os altos custos de matéria-prima e energia. , en=Additive manufacturing (AM) is considered a rising technology in the aerospace sector due to its weight saving and free geometry design capabilities. Its recent introduction to new materials, namely metals, is pushing the technology further and establishing it as a direct competitor with conventional production methods based on subtractive manufacturing (SM). In order to evaluate the introduction of this new technology as part of the production line, there is a need to understand the overall economic aspect and its main cost drivers, of both metal additive manufacturing (MAM), and the current technology, subtractive manufacturing. In this thesis, two cost models were created to better understand and evaluate the economical diff erence between AM and SM. Furthermore, a database of 3000 sample was generated in order to evaluate a high production volume case for both manufacturing scenarios. The results of this research show that AM cannot be considered economically advantageous relatively to SM. From the three main direct cost drivers, Material, Energy, and Labor, only the last presents a lower cost for AM. The high material costs for the same metal in powder form (compared to its solid form for SM), and the high energy expenditure an AM machine demands to operate, can raise the total cost to as much as three times the cost of SM production. Nonetheless, AM proved to be the most economical option for parts with complex geometry, overcoming the high material and energy costs.}
{pt=manufatura aditiva, manufatura subtrativa, alto volume de produção, metal, modelo de custo, en=additive manufacturing, subtractive manufacturing, high volume production, metal, cost model}

Julho 5, 2019, 17:0

Orientação

ORIENTADOR

Joana Serra da Luz Mendonça

Departamento de Engenharia e Gestão (DEG)

Professor Auxiliar