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Impressão 3D: a disrupção é real | Parte III

Os impactos da impressão 3D para a manufatura no contexto 4.0 - aplicação por indústria.
20/12/2018

Nos dois artigos anteriores, vimos como a Manufatura Aditiva (MA), impressão 3D, impacta a produção, a sustentabilidade, as cadeias de suprimentos, a personalização e a complexidade dos projetos. Agora, vamos nos concentrar em como esta disrupção dá suporte aos vários setores da indústria.

Indústria aeroespacial

A indústria aeroespacial foi a primeira a adotar a Manufatura Aditiva (MA) devido às propriedades de alta relação resistência-peso do processo e à liberdade de projeto. As peças não apenas podem ser geometricamente otimizadas para reduzir o peso da aeronave e melhorar o consumo de combustível, como também podem aumentar a eficiência do motor através da otimização do projeto da peça que o compõe.

A MA também reduz o volume necessário de matéria-prima dentro da cadeia de abastecimento, diminuindo os custos e os prazos associados. As peças de reposição sob demanda para manutenção, reparo e instalações gerais são outra maneira pela qual a tecnologia pode auxiliar a indústria aeroespacial.


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A GE Celma, unidade da GE Aviation no Brasil, que já usa a MA desde 2015, iniciou, recentemente, o processo de impressão 3D de nylon reforçado com fibra de carbono para ajudar em diferentes etapas do processo de revisão e manutenção de peças e motores aeronáuticos. A tecnologia vai permitir a criação de protótipos funcionais, ferramentas e gabaritos com ainda mais qualidade, resistência e leveza. Além disso, todo o processo será mais ágil, com a otimização de fluxos e a operação cada vez mais personalizada. Sem contar na economia de materiais e na redução dos custos dos processos.

A maior personalização no interior de jatos particulares e comerciais contribui para a consolidação da marca das companhias aéreas. Até mesmo ferramentas rápidas e customizadas para o chão de fábrica ajudam nos ajustes de produção.

Materiais certificados e com propriedades avançadas – como dissipação eletrostática - já estão possibilitando que peças impressas em 3D viajem ao espaço sideral e permitindo acelerar a pesquisa e o desenvolvimento de tecnologias hipersônicas como acontece no Instituto de Estudos Avançados da Força Aérea Brasileira que, atualmente, desenvolve modelos de laboratório de motores aeronáuticos hipersônicos com manufatura aditiva.

A Lockheed Martin Space, primeira empresa contratada para o programa Orion da NASA ao espaço sideral e Marte, utiliza usa MA em seu laboratório para garantir a consistência das peças, as propriedades e a alta qualidade dos materiais, já que se trata de uma missão tripulada.

Indústria automotiva

A indústria automotiva foi uma das primeiras a adotar a MA como uma forma de fazer protótipos rápidos na década de 1980. O uso da tecnologia pelo setor amadureceu e, agora, ela é rotineiramente usada no processo de desenvolvimento de produtos, desde a concepção do projeto e protótipos iniciais, até a fabricação de componentes de baixo volume usados em modelos de demonstração e testes. Além da prototipagem rápida, o setor aposta nas aplicações para o chão de fábrica como a produção customizada e sob demanda de ferramental (dispositivos, gabaritos e acessórios), além de peças de uso final.

Alguns fabricantes de automóveis de alto valor e baixo volume já estão começando a usar a tecnologia para produzir peças permanentes de componentes metálicos e poliméricos, de coletores de escapamento e turbocompressores a componentes de acabamento internos personalizados.

Outra aplicação para a tecnologia no setor: as marcações do veículo para dar suporte a veículos legados, com peças de reposição e dentro de concessionárias, para agregar valor de personalização.

A Audi, marca de carros de alto padrão, está usando a impressão 3D multimateriais e multicolorida para prototipagem avançada que permite que a empresa imprima diretamente as capas para luzes traseiras dos veículos. Outra vantagem é a capacidade de imprimir durante a noite para obter os resultados no dia seguinte que garante uma velocidade de prototipagem 50% maior se comparado com métodos tradicionais.

Além das OEMs, fornecedores da cadeia também se beneficiam da tecnologia. A Autometal, empresa brasileira que desenvolve subconjuntos de produtos para praticamente todas as partes de um automóvel - como motores, transmissão, chassi, jogos de direção e peças do interior e exterior do veículo - utiliza a manufatura aditiva para fabricação de dispositivos de montagem de pequeno porte e protótipos. Com isso, consegue antecipar possíveis soluções nos projetos dos produtos e obtém uma redução drástica de prazo nas validações de alguns processos produtivos, como a confecção de acessórios para a linha de produção e qualidade.

Bens de consumo

A indústria de bens de consumo também foi uma das primeiras a adotar MA, especialmente para a iteração rápida de protótipos para validação de design e conceito. Estes protótipos são utilizados não apenas para vender os projetos às partes interessadas, mas para proporcionar algo tangível que possa realmente ser segurado nas mãos. Oferece liberdade de geometria e de projeto para rápida iteração e para acelerar a entrada dos produtos no mercado.

A Brooks Running usa a impressão 3D para acelerar a iteração dos projetos e validar seus designs de calçados em meio a um mercado altamente competitivo. Com um mínimo de cinco novos projetos de calçados por temporada, a capacidade de projetar e imprimir poupa um tempo incalculável de terceirização, além de US$ 500 a US$ 800 por projeto de calçado.

Eletrônicos

A MA está sendo usada por algumas empresas para produzir capas personalizadas para smartphones e tablets, e outras empresas estão indo ainda mais longe ao usar a tecnologia para produzir designs mais ergonômicos, invólucros e peças sobressalentes para dispositivos como aparelhos de barbear e telefones celulares.

A capacidade de integrar a MA às propriedades intelectuais digitais permite que as empresas de produtos eletrônicos de consumo criem novos fluxos de receita. A MA também possibilita um maior nível de personalização do produto, fornecendo aplicações mais amplas dentro da categoria de eletrônicos. Além de embalagens de baixo volume para produtos de mercado limitado e fabricação de peças de reposição para tecnologia legada.

 

Medicina

Guias de corte cirúrgico específicos para cada paciente, implantes e próteses, juntamente com outros dispositivos, como palmilhas ortopédicas e talas de reabilitação, estão sendo produzidos com manufatura aditiva. Dados de tomografia computadorizada e ressonância magnética também podem ser usados para imprimir uma determinada patologia do paciente, para planejamento pré-cirúrgico, formação e capacitação médica. Os cirurgiões podem usar esses modelos para planejar procedimentos complexos, reduzindo o tempo nas salas de cirurgia e seus custos e riscos associados.

Os fabricantes de dispositivos médicos também usam MA para agregar valor a cada estágio do ciclo de vida do produto. De protótipos a modelos utilizados para verificação e validação de equipamentos de teste, usados para simular a anatomia real em torno da patologia, auxiliando nos testes pré-clínicos.

Em um ambiente cirúrgico, a MA assume um outro nível de importância. É mais que velocidade e custos. Ela lida com vidas. O Hospital for Sick Children (SickKids), em Toronto, reconhece que há uma correlação direta entre a prática que um cirurgião tem antes da cirurgia e o seu resultado, especialmente quando se tratam de cirurgias complexas.

No SickKids, também são impressos em 3D modelos cardíacos pediátricos para possibilitar a formação e a capacitação de seus médicos.

Dispositivos médicos desenvolvidos e produzidos por fabricantes de equipamentos (OEMs) têm um conjunto diferente de desafios amparados pela MA. O processo de validação de um novo dispositivo médico pode ser extremamente demorado e repleto de regulamentações. A MA permite que esse processo seja muito mais rápido, com o desenvolvimento de um protótipo em uma semana e o retorno dos médicos sobre ele na semana seguinte sobre o resultado dos testes e insights sobre como melhorar o dispositivo.

Indústrias de processamento

MA já se consolidou dentro das indústrias de processamento e no setor de energia e serviços públicos. Utilizando polímeros e metais de alto desempenho, as empresas estão produzindo permutadores de calor, catalisadores, filtros e coadores, ferramentas de corte, tubulações e dutos complexos, além de uma série de dispositivos experimentais e plataformas de teste.

A MA também está sendo usada para o reabastecimento de peças de reposição e como uma forma de produzir ferramentas especializadas necessárias em locais remotos.

Os impulsionadores da MA dentro dessas indústrias incluem a produção de peças de baixo volume, com baixo custo, e o fornecimento adequado de peças de reposição de alto valor e a distribuição de peças manufaturadas em locais remotos. A manufatura de peças e sistemas de geometrias complexas com funcionalidades adicionais é outra aplicação da MA nesse setor.

O CAESB (Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal) utiliza a MA para produzir diretamente itens de utilização própria, obtendo redução de custos, de tempo e maior facilidade no atendimento às suas demandas por peças e moldes. Uma das principais aplicações é a fabricação de modelos para confecção de moldes em areia para a fundição de peças em metais utilizadas em tubulações industriais.

A manufatura aditiva atende a todos os setores produtivos, são inúmeras as aplicações - o limite é a criatividade do cliente. Nesse artigo, mencionamos os principais setores, aqueles que tem maior necessidade de se adaptar a Indústria 4.0 para melhorarem a sua produtividade e se manterem competitivos.

Produzido por:

Erica Vilas Boas Massini

Há 5 anos na Stratasys, atua como Gerente de Marketing para LATAM. São mais de 14 anos na área de marketing e comunicação com passagens por empresas nacionais e multinacionais como Embratel e Amadeus. MBA em Marketing pela Universidade Anhembi Morumbi e Bacharel em Letras pela Universidade de São Paulo.

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