Entrevista com Professor Ian Campbell: Pioneirismo em Design para Manufatura Aditiva na Universidade de Loughborough

O Professor Ian Campbell é um pesquisador líder na Universidade de Loughborough, onde o programa Design para Manufatura Aditiva (DAM) está redefinindo como peças complexas são concebidas e produzidas. Com mais de quarenta publicações revisadas por pares, ele atua como editor do Rapid Prototyping Journal e é consultor da Wohlers Associates desde 2014.

Nesta entrevista, exploramos a evolução da manufatura aditiva (AM), o papel da automação e a promessa de personalização em massa e produção híbrida.

P: Como você se envolveu pela primeira vez com AM?

Iniciei minha jornada durante um mestrado na Universidade de Warwick em 1993, quando a estereolitografia ainda era uma tecnologia nascente. Uma mudança para a Universidade de Nottingham no final daquele ano me deu acesso à máquina de estereolitografia do campus, e foquei meu doutorado na relação entre design e prototipagem rápida.

Minha premissa era que a prototipagem rápida evoluiria para um processo de produção em larga escala — uma visão que poucos podiam imaginar nos anos 1990. Se isso fosse verdade, designers precisariam aprender a projetar especificamente para isso. Isso se tornou o cerne da minha pesquisa de doutorado.

P: Ironicamente, hoje o design para manufatura aditiva é um grande ponto de discussão. Onde estamos com isso e que progresso precisa ser feito?

O progresso é desigual. Certas empresas, especialmente na aeroespacial, já aproveitam os pontos fortes da AM para leveza, geometrias internas complexas e otimização topológica. No entanto, muitos designers ainda carecem de compreensão profunda das capacidades da AM e não tiveram a oportunidade de reimaginar seus fluxos de trabalho em torno dela.

Existe uma lacuna de conhecimento perceptível na comunidade de design. Novos graduados agora recebem educação que inclui AM, mas profissionais experientes frequentemente precisam de exposição à tecnologia para desbloquear seus benefícios.

Esta lacuna é um foco chave do novo programa de mestrado que lançamos recentemente, que equipa os alunos com conhecimento teórico e experiência prática.

P: Onde você vê o design para AM daqui a cinco anos?

Daqui a cinco anos, antecipo um reconhecimento mais amplo da AM como rota de produção viável, incentivando a adoção generalizada de princípios de design‑para‑AM — especialmente entre a próxima geração de designers que serão treinados na tecnologia desde o primeiro dia.

Também esperamos um aumento na automação de design. Ferramentas como otimização topológica já existem, e software emergente pode gerar automaticamente estruturas de treliça, eliminando o gargalo da criação manual de geometria. Um ecossistema mais rico de ferramentas de automação será essencial para explorar plenamente o potencial da AM.

Em última análise, um conjunto abrangente de ferramentas de design automatizadas simplificará todo o fluxo de trabalho, do conceito à peça final.

P: Automação é uma tendência chave na AM atualmente. Como você vê a automação evoluindo para AM?

Processos atuais de AM ainda dependem fortemente de trabalho manual. A automação pode otimizar posicionamento de peças, prever tempos de construção e simular acabamento superficial baseado na orientação. Sistemas futuros terão feedback em malha fechada, ajustando parâmetros automaticamente para melhorar a qualidade durante a construção.

Software recente permite que designers insiram restrições críticas — pontos de contato, cargas de força — e tenham o sistema CAD crescer a geometria autonomamente, complementando a otimização topológica tradicional que remove material.

Existe oportunidade substancial para estender a automação por toda a cadeia de valor, da ideação ao pós‑processamento.

P: Você está liderando atualmente um projeto de pesquisa sobre personalização para a indústria automotiva. Poderia nos contar mais?

O projeto faz parceria com fornecedores romenos para explorar componentes personalizados para aplicações automotivas. Estudos piloto examinam personalização funcional — como ajuste de suspensão para estilos de condução — e personalização estética, como manoplas ergonômicas ou contornos de painel.

P: O que você espera alcançar com os estudos piloto?

Nosso objetivo é desenvolver kits de ferramentas de personalização em massa que permitam aos fabricantes criar uma peça padrão e depois permitir que usuários finais ajustem parâmetros, resultando em um produto co‑criado. Estamos investigando design de interface, limites de parâmetros e o valor agregado percebido pelos consumidores.

Nosso objetivo é mudar o processo de design para que o fabricante forneça um design base ou inacabado, e o cliente o finalize — uma abordagem que promove engajamento do usuário e propriedade do produto.

P: Você vê esta forma de "co‑criação" como algo que se tornará mais comum na impressão 3D no futuro?

A co‑criação já está presente de formas limitadas — por exemplo, opções de personalização de produtos da Mini. No entanto, peças funcionais totalmente personalizáveis ainda são raras, em grande parte porque os fabricantes devem garantir segurança, funcionalidade e custo‑efetividade. Pesquisa contínua é necessária para preencher essa lacuna.

Em setores como o automotivo, permitir que usuários alterem a forma de uma peça requer validação rigorosa. Algumas empresas estão abertas a variação limitada, enquanto outras podem restringir a personalização completamente.

Ergonomia personalizável — como cabo de secador de cabelo adaptado ao tamanho da mão — pode aprofundar o apego emocional e incentivar ciclos de vida mais longos do produto, alinhando‑se a objetivos de design sustentável.

P: A Universidade de Loughborough é pioneira no que chama de "AM híbrido e multi‑sistemas". Pode explicar o que isso significa?

Manufatura híbrida mescla processos aditivos e subtrativos em uma única máquina. Em Loughborough, exploramos tanto sistemas de metal quanto de polímero.

P: Como essa abordagem de manufatura híbrida funciona para sistemas de metal?

Empresas como Matsuura e DMG Mori agora oferecem máquinas que podem adicionar material via deposição e depois alternar para ferramentas de fresamento CNC para acabamento. Este ciclo pode se repetir conforme necessário, permitindo superfícies internas e externas precisas sem etapas adicionais de usinagem.

A AM híbrida de metal suporta produção em uma única etapa: um arquivo CAD é alimentado em uma única máquina que entrega uma peça finalizada. Para a aeroespacial, isso se traduz em menos componentes, menores custos de montagem e economia de peso que reduz consumo de combustível.

P: O processo de manufatura híbrida para polímeros é bem diferente?

O princípio é o mesmo — deposição seguida de usinagem — mas processos de polímero operam em temperaturas mais baixas. Nosso objetivo é combinar liberdade geométrica com alta precisão e eficiência de custo para produtos do dia a dia.

P: Quais outros projetos de pesquisa estão no horizonte na Universidade de Loughborough?

Estamos expandindo para manufatura aditiva de materiais compósitos, controlando orientação de fibras para melhorar resistência, rigidez e peso. Esta iniciativa envolve vários parceiros internacionais.

P: Pode nos contar um pouco mais sobre o novo programa de mestrado na Universidade de Loughborough?

O programa de Design para Manufatura Aditiva de um ano e três semestres imerge os alunos em fundamentos de AM, ferramentas CAD avançadas e projetos práticos. O currículo inclui otimização topológica, modelagem voxel e um projeto final que redesenha ou cria um produto do zero.

P: Finalmente, qual é a próxima tendência em AM que mais o entusiasma?

Um desenvolvimento entusiasmante é a escala das máquinas de AM. À medida que volumes de construção crescem além do meio metro cúbico, estamos testemunhando aplicações que vão de fachadas arquitetônicas a grandes componentes de aeronaves. Esta escalabilidade desbloqueia novas possibilidades de design.

Metamateriais — materiais projetados para exibir propriedades não encontradas na natureza — são outra fronteira. Usando geometrias complexas, podemos criar estruturas auxéticas que se expandem lateralmente quando comprimidas, ou projetar peças que respondem previsivelmente a gradientes térmicos. Impressão 4D, onde a mudança de forma é impulsionada por estímulos como calor, poderia permitir componentes adaptativos para espaço ou produtos de consumo.

Clique aqui para saber mais sobre o Additive Manufacturing Research Group (AMRG) na Universidade de Loughborough. Confira nossa entrevista recente com o Dr. Richard Buswell da Universidade de Loughborough.