Padrões para Impressão 3D (Atualização 2020): Cenário Atual e Caminho à Frente

Padronização é a base de qualquer indústria madura. Para o mundo em rápida evolução da manufatura aditiva, não é um luxo, mas uma necessidade.

De acordo com uma pesquisa recente da EY, 46% das empresas planejam usar impressão 3D para produção de peças finais até 2022. À medida que a tecnologia pivota da prototipagem para produção, a urgência por padrões comuns nunca foi maior.

O Valor da Padronização para Impressão 3D

Padrões — melhores práticas, regulamentações e benchmarks — criam uma base compartilhada que promove adoção mais ampla e garante qualidade consistente. Na manufatura aditiva, eles desempenham um papel duplo:

• Consistência. Processos aditivos envolvem uma teia complexa de variáveis — matérias-primas, otimização de design e parâmetros de máquina — cada uma exigindo controle rigoroso. Padrões delimitam parâmetros para cada estágio, permitindo que empresas comparem sua produção contra critérios objetivos e eliminem ciclos caros de tentativa e erro.
• Conformidade Regulatória. Indústrias como médica, automotiva, aeroespacial e defesa requerem certificação rigorosa. Como peças AM podem exibir propriedades diferentes de peças fabricadas tradicionalmente, diretrizes claras de qualificação e certificação são essenciais para aprovação regulatória.

Desafios Atuais na Padronização da Manufatura Aditiva

Embora vários padrões existam, muitos críticos permanecem em desenvolvimento. Principais lacunas incluem:

• Materiais. Materiais de AM de metal dominam mercados aeroespacial e médico, ainda que dados mecânicos padronizados para esses pós sejam escassos. Padrões de materiais convencionais nem sempre podem ser transferidos diretamente porque peças AM podem se comportar diferentemente.
• Controle de Processo. Dados proprietários sobre variáveis de processo — histórico térmico, microestrutura, formação de defeitos — limitam a capacidade de benchmark de desempenho. Compartilhamento de dados aberto e colaborativo é crucial para avançar nesta área.
• Certificação. QA atual depende de testes pós-produção, que são demorados e pesados em recursos. A indústria precisa de caminhos de certificação robustos e em tempo real que considerem as características únicas de peças AM.

Construindo um Framework Global de Padrões

Consenso global ainda não foi alcançado, mas o ímpeto está crescendo. ISO e ASTM International estabeleceram grupos de trabalho conjuntos para harmonizar padrões AM sob a Estrutura de Padrões de Manufatura Aditiva, cobrindo materiais, processos, equipamentos e tratamento de peças finalizadas.

• Em maio de 2020, o Comitê F42 da ASTM havia aprovado 22 padrões, e a ISO/TC 261 havia publicado 15 com 30 em desenvolvimento.
• A ASTM financiou iniciativas de pesquisa, incluindo uma doação de 2019 ao Cluster Nacional de Inovação em Manufatura Aditiva (NAMIC) em Singapura.

Padrões de Fusão de Leito de Pó de Metal

O F3303 da ASTM, lançado em 2018, define critérios de qualificação para tecnologias SLM, EBM e DMLS usadas em setores médico, aeroespacial e outros de alto desempenho. A Federação das Indústrias de Pó Metálico (MPIF) emitiu nove métodos de teste para caracterizar pós de AM de metal, reforçando o foco do setor em confiabilidade de material.

Padrões Específicos para Aeroespacial

Os novos padrões PBF da SAE International — suíte AMS — cobrem materiais de liga de níquel e requisitos de processo para componentes de aeronaves e espaçonaves. A especificação de polímero AMS7100, introduzida no ano passado, garante reprodutibilidade para FDM e outros processos de extrusão. O F42 da ASTM também está desenvolvendo quatro padrões adicionais abordando matéria-prima, propriedades de peça finalizada, desempenho de sistema e princípios de qualificação.

O Colaborativo de Padronização de Manufatura Aditiva (AMSC)

Formado pela America Makes, Instituto de Inovação em Manufatura Aditiva e ANSI, o roteiro do AMSC identifica 93 lacunas — 18 das quais são de alta prioridade — em todo o cenário AM. Seu portal online lançado em 2019 rastreia atividade de padronização e acelera o fechamento de lacunas.

Colaboração Impulsiona Progresso

Alianças da indústria são essenciais para avançar padrões AM. Exemplos incluem:

• SLM Solutions fazendo parceria com DIN para acelerar adoção de impressão 3D de metal.
• Oerlikon e Boeing colaborando em padrões de AM baseados em pó de titânio para aeroespacial e defesa.
• Investimento de $300.000 da ASTM em pesquisa no Centro de Excelência em Manufatura Aditiva, focando em matéria-prima, qualificação de processo, pós-processamento e testes.
• O Centro de Excelência, co-fundado pela ASTM, Universidade Auburn, NASA, EWI e MTC do Reino Unido, visa preencher lacunas entre P&D e padronização em avaliação de materiais, especificações de máquinas a laser, métricas de qualidade de superfície e diretrizes de testes mecânicos.

Padronização: Moldando o Futuro da Impressão 3D

"Padrões melhores, universalmente aceitos, permitiriam que empresas comparassem maçãs com maçãs e tomassem decisões informadas em um ecossistema coerente de fornecedores, fabricantes e usuários."
Avi Reichental, Fundador da XponentialWorks

Embora a adoção mainstream da impressão 3D ainda seja desafiada por obstáculos de qualidade, consistência e certificação, padrões robustos desbloquearão todo o potencial da tecnologia. Estabelecer diretrizes claras e acionáveis impulsionará uso em grau de produção, fomentará confiança em toda a indústria e acelerará a transição de nicho para mainstream.