Como a Impressão 3D Está Revolucionando a Indústria Automotiva

Desenvolvimentos notáveis em tecnologias de manufatura aditiva nas últimas décadas transformaram as formas potenciais em que produtos são projetados, desenvolvidos, fabricados, manufaturados e distribuídos. O setor automotivo tem sido muito progressista em experimentar com impressão 3D e estes avanços abriram novas portas em múltiplos aspectos. Este artigo apresenta uma visão geral dos desenvolvimentos atuais e descreve como a impressão 3D pode remodelar o segmento automotivo.

Em quais áreas a impressão 3D é especialmente boa

A mudança de processos de produção convencionais para tecnologias de impressão 3D revolucionou empresas de várias indústrias na melhoria dos aspectos técnicos e de negócios de peças e produtos, mas existem duas áreas principais onde a manufatura aditiva terá maior influência no setor automotivo.

Inovação de Produto

A Manufatura Aditiva pode produzir componentes com menos restrições de design que são difíceis de produzir usando processos de manufatura tradicionais. Esta flexibilidade de design abre caminho para inovação ao tornar possível adicionar funcionalidades melhoradas como fiação elétrica integrada (através de estruturas ocas), menor peso (através de estruturas de treliça) e geometrias complexas não possíveis através de processos tradicionais. Além disso, novas tecnologias AM são cada vez mais capazes de produzir peças multimaterial impressas com propriedades individuais como condutividade elétrica e resistência variável. Estes processos AM desempenham papel importante na criação de veículos do futuro mais seguros, leves, rápidos e eficientes. O Light Cocoon da EDAG é um exemplo clássico de como a AM pode potencialmente abrir novas portas em termos de inovação.

Cadeia de Suprimentos

A AM reduz o tempo de espera geral eliminando a necessidade de novas ferramentas e produzindo peças finais diretamente. Além disso, como a AM geralmente usa apenas o material necessário para produzir um componente, usá-la pode reduzir drasticamente sucata e diminuir o uso de material. Além disso, componentes leves fabricados por AM podem reduzir custos de manuseio, enquanto produção sob demanda e no local pode reduzir custos de estoque, proporcionando uma cadeia de suprimentos flexível. Finalmente, a AM pode suportar produção descentralizada em volumes baixos a médios incluindo reduções de custo e capacidade melhorada de fabricar produtos mais próximos dos clientes, reduzindo a complexidade da cadeia de suprimentos.

Estágios de Produto Onde AM Pode Ser Aplicada

Com suas vantagens únicas, a AM é capaz de substituir alguns processos convencionalmente usados na produção automotiva. Aqui estão quatro mudanças significativas que a AM pode trazer à indústria automotiva.

Processo de Prototipagem

Prototipagem é normalmente demorada e acaba sendo cara à medida que um produto passa por mais iterações. Prototipagem rápida (impressão 3D) permite que empresas transformem ideias brutas em validação convincente de conceito. Estes conceitos podem então prosseguir para protótipos altamente precisos que correspondem de perto ao resultado final e, em última análise, guiar produtos através de uma série de iterações e estágios de validação rumo à produção em massa. Na indústria automotiva, esta validação rápida é de suma importância. Com impressão 3D, protótipos altamente convincentes e representativos podem ser criados em poucos dias, a custo muito menor e encurtar a distância entre ideia e produto final, fortalecendo seus fluxos de trabalho de desenvolvimento de produto.

Reparo e Suporte (Peças de Reposição)

Com a ajuda de CAD, designs para literalmente todas as peças podem ser armazenados como cópia digital num disco rígido de computador, eliminando a necessidade de manter estoque. Com o uso de impressão 3D, uma peça de reposição poderia potencialmente ser produzida sob demanda. A acessibilidade da tecnologia incentivará fornecedores a abrir novos espaços para fornecer fácil suprimento de componentes e peças de reposição impressas em 3D. Até peças que não existem mais podem potencialmente ser refeitas sob demanda, ou engenharia reversa baseada em scans digitais de peças existentes. Designs antigos podem encontrar nova vida e, do outro lado, peças de reposição de carros clássicos podem ser reproduzidas facilmente.

Personalização

Personalizar é altamente caro e intensivo em tempo com processos de manufatura convencionais. A impressão 3D é ideal para produzir peças personalizadas de baixo custo, proporcionando aos fabricantes novas capacidades no que são capazes de produzir e oferecer a seus clientes. Para pequenas oficinas de carros personalizados – impressão 3D de peças de carro proporcionou formas de elevar a qualidade e criatividade de seu trabalho, fornecendo muito escopo para experimentar e aperfeiçoar designs personalizados.

Manufatura em Série (Montagens de Várias Peças)

A impressão 3D pode melhorar a eficiência no estágio geral de manufatura de peças. Você pode ter uma montagem de cinco ou seis peças automotivas que agora podem ser combinadas em uma única peça impressa. Você economiza tempo e custo de montagem mesmo que a peça individual possa ser mais cara. Ao consolidar peças, processos de impressão 3D também podem ajudar a diminuir peso e melhorar eficiência de combustível. Fará mais sentido do ponto de vista produtivo incorporar impressão 3D mais adiante na manufatura geral de peças.

Quais Tecnologias e Materiais São Adequados

Variando de acabamentos plásticos internos a componentes de motor em metal, a AM tem se provado e tem mais a oferecer em termos de processos tecnológicos e materiais que podem ser usados. Esta tabela dá uma visão geral breve das opções populares.

Aplicação	Processo	Material	Características	Exemplos
Interior e Assentos	SLA, SLS, MJF	Polímeros	Componentes cosméticos personalizados	Painéis, Estruturas de assento
Pneus, rodas, suspensão	SLS, MJF, DMLS	Ligas de Alumínio, Polímeros	Componentes resistentes, robustos	Molas de suspensão, calotas
Eletrônicos	SLS, MJF	Polímeros	Componentes delicados	Sensores, Painéis de controle em peça única
Escapamentos e emissões	DMLS	Ligas de alumínio	Peças metálicas ocas	Ventilas de resfriamento
Sob o capô	SLS, MJF	Nylon	Peça funcional resistente ao calor	Tampa de bateria
Luzes	SLA, MJF	Resina	Totalmente transparente, Alta definição	Faróis, Protótipos de faróis
Dutos de ar	SLS, MJF	Nylon	Dutagem flexível	Dutagem HVAC
Protótipos	SLA	Polímeros	Alta definição, detalhes claros	Protótipos finais de alta definição
Suportes de montagem funcionais	SLS, SLM, MJF	Nylon PA12, titânio	Leve, alta resistência	Suporte do alternador
Peças complexas de motor	DMLS	Ligas de alumínio	Peças metálicas funcionais consolidadas, leves	Suspensão triangular

Exemplos Atuais de Uso Industrial

Muitos OEMs automotivos já começaram a trabalhar com AM, percebendo sua capacidade e eficiência, aqui estão 2 exemplos.

Os Pneus Uptis Impressos em 3D da Michelin

O fabricante francês de pneus, Michelin, apresentou seu primeiro protótipo de pneu suportado por tecnologias de manufatura aditiva em 2019. Chamado Uptis (Unique Puncture-proof Tire System), estes pneus foram projetados para serem sem ar a fim de reduzir risco de pneus furados e outras falhas de perda de ar resultantes de furos ou perigos na estrada. O design só é possível por causa da AM. Se bem-sucedido, poderíamos esperar Uptis equipando alguns carros até 2024. Finalmente, estes pneus à prova de furo também podem diminuir desperdício para promover mobilidade sustentável (um dos objetivos da visão de futuro da mobilidade da empresa).

Porsche e os Primeiros Pistões de Motor Impressos em 3D

O gigante automotivo Porsche imprimiu pistões de motor em 3D pela primeira vez. Os componentes manufaturados aditivamente foram projetados para o motor de alta performance do Porsche 911 GT2. A impressão 3D permitiu otimizar os pistões, e como resultado, tornar este elemento crítico do motor 10% mais leve que os manufaturados tradicionalmente. Porsche usou uma liga de alumínio especial para os pistões a fim de obter as melhores propriedades para esta aplicação específica.

Conclusão

Considerando a gama de capacidades desbloqueadas pela AM, líderes de empresas automotivas devem considerar aproveitar tecnologias AM para ficar à frente da concorrência. Enquanto técnicas de manufatura tradicionais são profundamente enraizadas e continuarão a manter posição forte na indústria automotiva, a manufatura aditiva está fazendo incursões.

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