Prototipagem Rápida: De Inovação de Nicho a Solução Padrão da Indústria

Prototipagem Rápida: De Tecnologia Obscura a Serviço Mainstream

Não tanto tempo atrás, ambas a prototipagem rápida e a manufatura rápida pareciam termos de ficção científica. Hoje em dia, ambas são altamente utilizadas e apresentam uma forma padrão de produzir peças de maneira rápida e custo-efetiva.

De impressoras 3D a máquinas de microfabricação a laser, a prototipagem rápida assumiu muitas formas mainstream. Os conceitos matemáticos que levaram a esta tecnologia foram pensados pelo Professor Herb Voelker, que conduziu pesquisa em ciência da computação e modelagem sólida nos anos 1970 e estudou ferramentas de máquina e programação numérica computacional nos anos 1980. Os princípios foram aplicados a uma técnica de fabricação, sinterização seletiva a laser, nos anos 1990 por Carl Deckard. Assim, o caminho evolutivo tecnológico que levou à impressão 3D, microfabricação a laser e prototipagem rápida de produto começou.

Até recentemente, estes conceitos eram desconhecidos do público. Hoje, impressoras 3D simples estão disponíveis em lojas de varejo. O Presidente Barack Obama saudou as capacidades, potencial revolucionário e disponibilidade de máquinas de prototipagem rápida em seu discurso do Estado da União de 2013. A tecnologia não é mais obscura. Várias técnicas agora existem e incluem estereolitografia, usinagem CNC, moldagem por injeção, conformação de chapa metálica, extrusão de alumínio e plástico, e muitas mais.

Muitos dos processos atuais envolvem um modelo de design assistido por computador 3D (CAD). Isso é frequentemente convertido em modelo de estereolitografia e digitalmente fatiado em seções transversais. Geometria detalhada é usada para analisar estas camadas e traduzir os dados em ações mecânicas que formam um objeto físico.

A prototipagem rápida está permitindo que empresas desenvolvam e testem as iterações iniciais de produtos rapidamente. O conceito, porém, não se limita a protótipos. Muitos produtos de uso final estão sendo feitos desta forma também graças a técnicas como sinterização seletiva a laser, que é altamente precisa. Ferramentas de microusinagem e microfabricação estão sendo aprimoradas por lasers de femtossegundo de alta velocidade. Estes podem aquecer uma área muito pequena (tão pequena quanto 1 micrômetro), e não alterar áreas ao redor. A ultra-alta precisão é ainda auxiliada por complexos sistemas de controle óptico e de movimento sincronizados e software especializado.

Técnicas como micromicrousinagem ablativa a laser amadureceram tanto que são adequadas para produção industrial mainstream. Manufatura rápida está sendo usada para fazer bicos injetores de combustível e outras peças automotivas, e OLEDs para eletrônicos de consumo. Micromanufatura também está ocorrendo em três dimensões. Micromanufatura aditiva permite que designers construam microestruturas, camada por camada, sem remover material de um objeto sólido. Um uso mais eficiente de materiais é, portanto, possível, e fabricantes de eletrônicos, biomédicos e estruturas decorativas estão se beneficiando. Sistemas microeletromecânicos também estão sendo produzidos mais rapidamente.

Prototipagem rápida e manufatura são, portanto, mainstream no mundo tecnológico acelerado de hoje. As ferramentas para ser produtivo, eficiente e competitivo estão prontamente disponíveis para fabricantes. Apenas décadas atrás, o trabalho de especialistas começou que levou a processos de prototipagem de produto simplificados usados em muitas indústrias hoje.