Entrevista com especialista:Jan Tremel sobre como a Bosch está usando a impressão 3D em seu centro de competência

A empresa multinacional alemã de engenharia e tecnologia, Bosch, é talvez o maior fornecedor mundial de componentes automotivos e um importante fornecedor de tecnologias industriais, bens de consumo, além de energia e tecnologia de construção.

Não é, portanto, surpreendente que a empresa também esteja fortemente envolvida na manufatura aditiva (AM). A tecnologia acelera o tempo de colocação no mercado de novos produtos quando usada para prototipagem e, quando usada para produção, pode introduzir mais flexibilidade e agilidade em uma cadeia de suprimentos, imprimindo certos componentes com mais rapidez e sob demanda.

A Bosch usa AM em todas as divisões da sua empresa e também tem um centro de competência dedicado à impressão 3D.

Para saber mais sobre como a Bosch aplica a impressão 3D em seus negócios, estamos hoje acompanhados por Jan Tremel, chefe do Centro de Competência para Impressão 3D (CoC), que pertence à unidade Powertrain Solutions .

Com Jan, descobrimos quais os benefícios que a AM traz para a Bosch, os desafios de adotar a impressão 3D internamente, bem como o estado atual e futuro da impressão 3D na indústria automotiva.

Você poderia me contar um pouco sobre sua experiência e como se envolveu com a AM?

Eu me envolvi pela primeira vez entre 2006 e 2007, durante o período em que o movimento RepRap começou a ganhar força.

Fiquei fascinado pela tecnologia e construí minha primeira impressora 3D na universidade.

Na Bosch, pensei em como seria mais simples se tivéssemos acesso a uma pequena impressora 3D. Essa ideia me inspirou a fazer várias propostas, o que acabou levando à criação de um centro de competência.

Neste ponto, a Bosch reconheceu que teria que integrar esta tecnologia, tanto para plásticos quanto para metais, para poder utilizá-la em seus desenvolvimentos em curso para as peças de motores de combustão que fornecemos ao mercado .

Atualmente, estou localizado na unidade de negócios Powertrain Solutions. Ele traz quase um quarto da receita total da Bosch por ano e incorpora cerca de um quarto de todos os associados da Bosch. Aqui tentamos implementar a impressão 3D em projetos sérios, como bombas de alta pressão para gasolina e diesel, injetores e outros sistemas hidráulicos.

Atualmente, você lidera o Centro de Competência em Impressão 3D. Você poderia me contar sobre o trabalho que está fazendo lá e como está aplicando a tecnologia?

Na Bosch, temos vários centros de competência.

Para lhe dar uma visão geral, na Bosch estamos divididos em 4 ramos principais. Isso significa que temos um ramo de tecnologias de construção, por exemplo, câmeras de segurança, microfones para grandes arenas, etc.

Outra unidade é responsável pelos bens de consumo, desde fornos até máquinas de lavar.

Em seguida, temos a unidade de Tecnologia Industrial, especializada em máquinas especiais para indústrias pesadas.

Por fim, a minha unidade é a Powertrain Solutions, que é a área automóvel. Todas as unidades que descrevi têm suas próprias equipes que são responsáveis ​​pela implementação do AM em suas linhas de produtos.

Na minha unidade, 50 por cento do meu trabalho é dedicado à engenharia de novos produtos. Isso significa que apoio meus colegas do departamento de desenvolvimento de produtos, usando componentes impressos em 3D nos novos produtos.

Isso requer a criação de novos aplicativos inovadores que irão se beneficiar da complexidade do design tornado possível com a impressão 3D.

Por outro lado, também colaboro com todas as nossas fábricas . Isso significa que estou capacitando ou educando as pessoas que trabalham diretamente nas linhas de montagem e nas fábricas, para que possam usar o AM em seu trabalho diário.

Deixe-me dar um exemplo:uma equipe de manutenção tem a tarefa de manter uma linha de produção em funcionamento o dia todo. E eles precisam, por exemplo, de substituição de garras que podem anexar a um robô para substituir peças quebradas e evitar tempo de inatividade.

Então, estou organizando workshops com eles, para mostrar a eles o que é possível com materiais padrão e uma simples impressora 3D, para que possam criar esta peça de reposição para seus equipamentos.

Além disso, estamos visando ativamente cenários de redução de custos, por exemplo, onde podemos substituir projetos existentes por peças impressas em 3D para economizar dinheiro internamente. Por exemplo, temos muitos dispositivos de teste que podem ser aprimorados. Com a impressão 3D, você pode melhorar o tempo de ciclo da própria estação e, com isso, melhorar o desempenho de toda a linha. Isso nos ajuda a manter os custos baixos e a reduzir o desperdício.

Qual valor a impressão 3D traz para a indústria automotiva?

AM adiciona outro processo útil a um portfólio de processos já bem estabelecido. No setor automotivo, usamos processos como fresamento e torneamento, podemos revestir peças e fazer moldagem por injeção de plástico. Todos esses processos são bem compreendidos.

Mas todos esses processos têm certas limitações quando se trata de flexibilidade de design e capacidade de iteração.

Na indústria automotiva, os ciclos de produção estão cada vez mais curtos. Isso significa que você deseja testar peças e designs muito rapidamente. Nesse sentido, os processos padrão podem ser muito caros e demorados.

Deixe-me dar um exemplo. Se você precisar da ferramenta de moldagem para uma peça de plástico complicada, pode levar de 12 a 14 semanas, ou até mais, para produzir. E com AM, você é capaz de gerar o mesmo resultado em um tempo muito mais rápido, talvez em 2 a 4 semanas.

Isso significa que você pode ter pelo menos 3 iterações de uma peça com a impressão 3D, enquanto com a moldagem por injeção você teria apenas uma que pode usar para melhorar seu componente. Dessa forma, o AM permite um ciclo de iteração muito mais curto que permite melhorar seu componente.

Esta é apenas uma área em que a impressão 3D pode ajudar.

Em termos de produção em série, espero que o AM seja usado para customizar carros em uma extensão muito maior do que é hoje. Não faz muito sentido imprimir em 3D componentes produzidos em massa, como assentos ou volantes.

Mas se você tiver pequenos volumes de produção, como é o caso de carros de luxo ou carros esportivos hoje, a AM pode permitir que peças especiais sejam produzidas para esses carros de forma mais econômica do que se você as produzisse usando uma tecnologia tradicional .

Veremos isso, primeiro, em uma linha de carros muito exclusiva e com um conjunto muito limitado de peças produzidas.

Conforme os processos de AM ficam mais rápidos e melhores, eventualmente veremos os volumes de produção de AM se expandindo de algumas centenas de peças para vários milhares de peças.

Ainda há algum desafio a ser superado com a AM para acelerar sua transição para a produção em série?

Existem muitas barreiras.

Uma são as limitações materiais. Ainda há um longo caminho a percorrer pela indústria antes de termos os materiais certos, tanto metais quanto plásticos, para aplicações automotivas. Por exemplo, alguns de nossos componentes exigirão aço de alta qualidade que pode suportar pressões muito altas.

Além disso, se você der uma olhada em um carro moderno, há muitos componentes feitos de fibra de vidro preenchida materiais plásticos, que não estão disponíveis no mercado no momento, ou são muito mais caros do que os materiais que usamos nos processos tradicionais.

Por exemplo, você tem um componente de plástico perto de um motor de combustão. Esta peça tem requisitos de temperatura muito alta e é normalmente feita de uma poliamida que é preenchida com fibra de vidro. Os materiais AM não podem fazer esta peça da mesma maneira e com as mesmas características que vemos hoje nos plásticos tradicionais.

Um material usinado e um material fabricado aditivamente teriam características totalmente diferentes, porque a fusão do material camada por camada cria uma microestrutura interna diferente daquela a que estamos acostumados com os materiais convencionais.

Outra barreira é a falta de precisão e repetibilidade. Ainda há melhorias a serem feitas nos sistemas AM para permitir que imprimam as mesmas peças em impressoras diferentes com dimensões exatas todas as vezes.

Se você der uma olhada nos conectores e outros componentes que têm orifícios muito pequenos e tolerâncias muito restritas, então isso também é um desafio para as impressoras 3D produzirem.

Finalmente, vemos muitos processos manuais no AM. Embora, admito, a indústria esteja tentando introduzir mais automação, ainda existem muitos processos manuais, por exemplo, remoção de pó na impressão 3D de metal, o que torna a tecnologia muito cara.

A produtividade é um fator crucial para a indústria automotiva, quando se trata de adoção de AM.

Como você vê a evolução da AM na indústria automotiva nos próximos 5 anos?

A indústria automotiva tem uma abordagem diferente para as aplicações em comparação com os setores médico ou aeroespacial, onde os produtos geralmente têm uma longa vida útil, por ex. 20 ou mais anos para um avião.

O ponto de preço na produção automotiva também é mais baixo, e você precisa ter cálculos de preço muito restritos. Isso significa que o AM só será usado se tiver um benefício claro de custo.

Sou bastante cauteloso ao dizer que o AM será usado para componentes automotivos sérios nos próximos anos. Definitivamente, continuará a servir como um acelerador para o desenvolvimento de produtos.

Ainda vai demorar muito para vermos a manufatura aditiva usada para produção em massa na indústria automotiva.

É um desafio convencer as pessoas do valor da impressão 3D ou você acha que as pessoas são muito receptivas à adoção da tecnologia?

Depende muito. Quando começamos, tínhamos uma abordagem bastante missionária para convencer a todos de que a impressão 3D é uma das melhores coisas do mundo.

Hoje, nos concentramos mais em projetos que realmente fazem a diferença na produção. Nem tudo que pode ser feito de forma aditiva, deve ser feito com essa tecnologia. Estamos analisando de perto os aplicativos que podem se beneficiar da impressão 3D.

Nos 4 anos desde que entrei, vimos que muitas pessoas também já têm uma impressora em casa. Portanto, damos a eles a oportunidade de usar uma impressora 3D, não apenas em sua vida privada, mas também no trabalho, para que possam fazer algo novo.

Há alguma tendência no setor que o entusiasme?

Essa é uma pergunta interessante.

Estou muito interessado em start-ups que possam realmente cumprir suas promessas. Já vi muitas start-ups que tentam criar um modelo de negócios em torno de um processo que não foi claramente desenvolvido.

Mas estou fascinado por novos processos que realmente funcionam. Nas áreas de plásticos e metal, vemos muitos desenvolvimentos interessantes de grandes fabricantes que estão realmente levando a AM a sério.

Anteriormente, as pessoas ficavam felizes quando tinham uma peça em mãos e dava para dizer que era impresso em 3D. Hoje, as pessoas se preocupam muito mais com todos os detalhes técnicos, para que as características do material que foi impresso sejam atendidas.

O que também gosto é que o mercado está cada vez mais profissional. Isso significa que, mesmo para os filamentos, você pode obter dados técnicos qualificados, que incluem não apenas a tensão mecânica de tração, mas também as fichas de dados de segurança. Isso torna a impressão 3D muito mais simples de usar em nosso trabalho diário.

O que 2020 representa para a unidade de negócios Powertrain Solutions da Bosch, quando se trata de AM?

Os próximos 12 meses terão um foco claro na redução de custos e na melhoria de nossos processos de manufatura internamente.

Buscaremos uma maior disponibilidade de impressão 3D em Soluções Powertrain. Isso significa que haverá mais possibilidades para o nosso pessoal usar AM para a produção de séries pequenas a médias.