A indústria constantemente tem seus métodos renovados e aprimorados, uma vez que exige tecnologias cada vez mais inovadoras para acompanhar as tendências do mercado.
A manufatura aditiva chega como uma técnica eficaz de produção, que está se destacando pela utilização de modelos digitais para impressão.
Esse método consiste em um processo de produção que utiliza um modelo de impressão 3D baseado em projetos digitais e tem forte ligação com a Indústria 4.0.
Quer saber mais sobre esse modelo de produção e conhecer suas vantagens? Confira tudo sobre a manufatura aditiva neste artigo!
O que é manufatura aditiva?
Com processos e sistemas complexos e com muitas etapas, a rotina industrial precisa cada vez mais de métodos e ferramentas que facilitem o trabalho e sejam capazes de modernizar a fabricação dos mais diversos tipos de produtos.
Entre os modelos de produção disponíveis no mercado, a manufatura aditiva conquista cada vez mais a preferência dos gestores quando o assunto é impressão precisa, rápida, sustentável e produtiva.Ela utiliza modelos digitais para fabricação de objetos físicos.
Esses objetos são criados a partir de sobreposição de várias camadas de materiais, que podem ser de origem metálica ou de polímero, conhecido comercialmente como plástico. Essas camadas são criadas com base no desenho digital definido pelo maquinário de impressão 3D.
As possibilidades de criação são utilizadas em diversos setores, proporcionando uma rotina mais conectada e assertiva durante os processos de fabricação.
Uma breve história das impressões 3D
Ainda que esteja ganhando espaço atualmente, a manufatura aditiva é um processo já bastante conhecido, sendo utilizado há mais de 40 anos em indústrias pelo mundo.
Em 1984, Charles W. Hull, da empresa 3-D Systems Corp, criou a primeira impressora 3D funcional, capaz de proporcionar a utilização da sobreposição de materiais para criar um objeto final.
Ainda que, na época, tecnologias tão inovadoras não fossem tão valorizadas, a invenção obteve repercussão e sucesso garantido nas décadas seguintes, sobretudo na era da Indústria 4.0.
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Como funciona a manufatura aditiva
A manufatura aditiva é composta basicamente por três etapas: modelagem, camadas e impressão.
1- Modelagem
A modelagem digital é a etapa de criação do projeto do objeto que será impresso. É aqui que são definidas as especificações do produto, como forma, tamanho, dimensões, design do produto, entre outras.
Essa modelagem é feita utilizando softwares específicos para criação de modelos 3D para impressão.
2- Camadas
A partir da modelagem de um objeto, o arquivo do projeto é separado em camadas.
Cada uma das camadas do objeto será uma camada de impressão e, por isso, elas devem ser organizadas dentro do software em conjunto com o arquivo final do produto.
3- Impressão 3D
A última etapa é a concretização do projeto, quando o desenho é enviado à máquina de impressão.
A impressora passa a imprimir cada camada desenhada, sobrepondo cada uma delas até criar o objeto final. Essa etapa dura mais tempo por sua complexidade e pode levar horas ou dias para ser finalizada.
Ao final de todo o processo de impressão, o objeto é finalizado com inspeção de qualidade e seguindo rigorosamente os padrões estabelecidos durante a execução do projeto.
Os tipos de manufatura aditiva
A impressão 3D é a base para a criação de objetos a partir de projetos de modelos digitais. Conheça agora alguns tipos que utilizam essa base para criar objetos das mais diversas formas.
SLA: estereolitografia
A estereolitografia é o processo mais utilizado na manufatura aditiva. Essa modalidade é baseada em um sistema de fotolitografia, que permite a construção de formas que utilizam a luz para solidificar resinas fotossensíveis.
FDM: modelagem de deposição fundida
A FDM (Fused Deposition Modeling) tem como base a utilização do polímero como filamento para a fabricação dos objetos pelas impressoras 3D.
Nessa modalidade, as partículas de plástico são aquecidas e derretidas ao ponto em que conseguem ser expelidas pelo bico do maquinário de impressão.
Dessa forma, são criadas linhas que, sobrepostas, formam o objeto final do projeto.
SLS: sinterização seletiva a laser
A SLS (Selective Laser Sintering) é uma modalidade de manufatura aditiva que utiliza polímeros termoplásticos na forma granular.
Nela, as partículas do material são fundidas para, posteriormente, serem unificadas nas camadas, criando o objeto final.
A maior vantagem desse modelo de manufatura aditiva é que nele a impressão 3D não precisa de estrutura de suporte, já que o pó é capaz de dar todo o suporte necessário para que o objeto se mantenha firme até o final da fabricação.
DMLS: sinterização direta a laser de metal
No método de DMLS (Direct Metal Laser Sintering) o pó do material utilizado para criação do objeto não chega a ser derretido, mas é aquecido até determinado ponto onde pode se fundir em nível molecular.
A DMLS é exclusiva para criação de objetos com material metálico, por isso necessita de um laser potente e capaz de fundir as partículas de metal.
Manufatura aditiva x manufatura subtrativa: conheça as diferenças
Esses são modelos diferentes de fabricação que podem resultar em objetos relativamente semelhantes. Entretanto, existem algumas diferenças que direcionam o uso de cada uma das tecnologias para tipos diferentes de projetos.
Ainda que sejam diferentes, as duas modalidades podem ser complementares e não anulam a necessidade uma da outra.
Enquanto a manufatura aditiva utiliza métodos de impressão 3D a partir de modelos digitais desenvolvidos em softwares, a manufatura subtrativa tem sua funcionalidade vinculada às atividades de usinagem, como por exemplo a furação, o torneamento e a retificação.
De maneira geral, a grande diferença entre as duas é que a manufatura aditiva funciona com a premissa de adicionar camadas de material até chegar no produto final, enquanto a subtrativa trabalha removendo o material de uma peça bruta, modelando o objeto até chegar no resultado desejado.
A diferença também é perceptível no que diz respeito ao tempo e à precisão para fabricação dos materiais.Na manufatura aditiva, é utilizado apenas um equipamento para a impressão, enquanto que para a subtrativa podem ser necessários diversos equipamentos e ferramentas diferentes.
A manufatura aditiva é capaz de criar peças com maior complexidade de formas, integrando funcionalidades que exigiriam muitas etapas caso fossem criadas via manufatura subtrativa.
Consequentemente, a manufatura aditiva se torna atraente para cenários de poucas unidades fabricadas, devido a um custo produtivo maior por unidade.
Como as duas modalidades se complementam?
Ainda que sejam diferentes, os métodos de manufatura podem ser utilizados de forma estratégica e complementar durante a execução de determinado projeto.
Imaginando um exemplo prático com utilização de um mesmo material, pode ser criado o cenário de fabricação de um produto metálico.
A manufatura aditiva utiliza de técnicas de fusão localizada para solidificar as partículas metálicas nos locais desejados, de forma a criar as camadas do objeto.
Essa mesma produção metálica é feita de forma diferente na manufatura subtrativa. Nesse caso, um bloco de metal tem suas partes sendo retiradas até que a modelagem chegue no objeto final.
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Unindo essas duas funções em um mesmo exemplo, é possível imaginar a criação de um tubo metálico com curvas e camadas arredondadas.
Neste caso, a manufatura aditiva pode ser utilizada para dar a forma complexa e as curvaturas do tubo, enquanto que a manufatura subtrativa garante um acabamento superficial de maior qualidade.
Vantagens e desvantagens da manufatura aditiva
Entre as vantagens de utilizar a manufatura aditiva na fabricação de produtos diversos, algumas têm mais destaque, sendo elas:
- Possibilidade de criar protótipos detalhados para estudo de viabilidade de projetos em execução que permitem a criação assertiva do produto final.
- Redução de custos com utilização otimizada de matéria-prima e do volume interno da peça.
- Flexibilidade na criação de produtos personalizados de acordo com a necessidade de cada cliente.
- Versatilidade com a possibilidade de criar um objeto utilizando diferentes tipos de materiais em um único processo.
- Sustentabilidade com a redução da quantidade de material utilizado para produção dos objetos.
Desvantagens e pontos de atenção
Ainda que existam inúmeras vantagens, a manufatura aditiva pode não ser a opção ideal para todos os tipos de projeto.
Por ter uma produção mais detalhada, os objetos criados nessa modalidade podem levar muito mais tempo para serem concluídos.
Além disso, apesar de promover a redução de custos com a matéria-prima, a manufatura aditiva pode tornar-se mais cara do que outras opções de produção dependendo do cenário a ser utilizado.
Por isso, é importante avaliar cada tipo de situação para ter certeza de que a manufatura aditiva é a melhor opção para executar a função desejada no processo.
Manufatura aditiva e seus cenários de aplicação na Indústria 4.0
Sendo uma modalidade versátil de fabricação, a manufatura aditiva pode ser utilizada em diferentes cenários de aplicação dentro da Indústria 4.0.
Com a possibilidade de utilizar peças criadas em diferentes fases do processo de fabricação, a tecnologia pode ser aplicada para criar protótipos, realizar testes, estudar a viabilidade de produção, resolver problemas em peças específicas, entre outras funcionalidades.
Na indústria automotiva, por exemplo, a manufatura aditiva é utilizada para criar peças de testes em modelagem 3D para que elas sejam produzidas em alta qualidade.
Além disso, em casos mais específicos e com níveis avançados de tecnologia, é possível que empresas criem carros inteiros utilizando exclusivamente modelagem 3D.
No setor da saúde, outro grande beneficiado com a utilização desse modelo de manufatura, um grande exemplo de utilização é na fabricação de próteses.
Além de permitir a criação de próteses mais baratas, é uma opção de fabricação relativamente rápida e acessível, que possibilita um grande nível de personalização, tornando o resultado o mais adequado possível para o paciente.
A criação de órgãos similares aos órgãos do corpo humano permite que sejam realizados estudos e análises mais detalhados de forma acessível em hospitais ou instituições de ensino.
Saiba mais sobre a Indústria 4.0 no Brasil
No caso do setor da aeronáutica, dois fatores importantes podem ser levados em consideração: o peso e a rapidez na produção. A leveza dos objetos criados em impressoras 3D facilita a utilização dos mesmos nos aviões e estão tomando a preferência de algumas montadoras.
As peças também são utilizadas em casos de necessidade de reparo ou troca rápida de determinada peça para que o avião possa voltar a realizar voos normalmente sem precisar ficar muito tempo parado esperando a chegada de novas peças.
Quando utilizar a manufatura aditiva no projeto
Cada projeto exige um estudo aprofundado para saber quais são as melhores técnicas a serem aplicadas em cada processo.
Por isso, escolher a manufatura aditiva para fazer parte da execução de alguma etapa de produção requer uma análise detalhada por parte de profissionais especializados.
Com inúmeras vantagens, essa modalidade pode trazer benefícios aceleradores para a produção de objetos em pequenas quantidades, mas deve ser vista com cautela e olhar crítico.
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