Por que a manufatura aditiva está revolucionando a produção:principais benefícios

Fabricação aditiva (AM) , comumente conhecido como impressão 3D, é o processo de criação de objetos adicionando materiais em camadas. Este método é oposto à fabricação subtrativa, que fabrica objetos cortando um bloco sólido de material. AM pode usar vários materiais, incluindo plásticos, metais, biomateriais e até materiais comestíveis. Sua popularidade aumentou recentemente, impulsionada por avanços nas técnicas de impressão 3D, como modelagem por deposição fundida (FDM), estereolitografia (SLA), fusão seletiva a laser (SLM), jato de material e outras que expandem suas aplicações e capacidades.

AM tem muitas vantagens sobre os métodos tradicionais de fabricação. Como os modelos e projetos de computador podem ser facilmente transferidos eletronicamente ou compartilhados pela Internet, a AM permite que as empresas desenvolvam protótipos funcionais para testes de produtos de forma rápida e econômica. Além disso, ele suporta tiragens de produção limitadas sem preocupações com os mínimos das linhas de produção tradicionais ou limitações de capacidade. Essa flexibilidade também permite ajustes rápidos no projeto, acomodando modificações conforme necessário ao longo do processo de produção. 

Principais benefícios da manufatura aditiva

O artigo a seguir apresenta os quatro principais benefícios da manufatura aditiva, com foco nos recentes avanços tecnológicos que a estão posicionando como o método de fabricação preferido para o futuro. Estas vantagens ilustram o potencial transformador da fabricação aditiva hoje. À medida que as indústrias adotam cada vez mais esta tecnologia, os benefícios – desde capacidades de design complexas até prazos de produção acelerados – estão a remodelar o cenário da produção.

Liberdade para projetar e inovar

Uma coisa em que os engenheiros de produto podem confiar é a inevitabilidade de modificações e reprojetos, tornando a adaptabilidade um aspecto crucial da engenharia. AM apoia esta dinâmica permitindo iterações rápidas e trazendo inovação e design para o primeiro plano. Mais do que simplesmente criar peças físicas, ele capacita os engenheiros com liberdade criativa no processo de produção, sem incorrer em penalidades de tempo ou custo frequentemente associadas à fabricação e usinagem tradicionais. Esta flexibilidade é uma grande vantagem da AM, proporcionando oportunidades para ajustes de projeto eficientes e econômicos. Isto é especialmente verdadeiro considerando que mais de 60% dos projetos submetidos para ferramentas e usinagem são modificados durante a produção. Essa é uma quantia significativa e, na fabricação tradicional, leva rapidamente a aumentos substanciais em custos e atrasos de tempo. A fabricação aditiva resolve isso afastando-se dos projetos estáticos convencionais e permitindo que os engenheiros experimentem múltiplas iterações ou versões simultaneamente com custos adicionais mínimos.

Esta liberdade de conceber e inovar dinamicamente sem penalizações produz recompensas significativas:prazos de produção acelerados, qualidade de produto melhorada, uma maior diversidade de designs de produtos e, em última análise, um maior volume de produtos. Para as empresas, isto significa o potencial de aumento de receitas impulsionado pela produção simplificada e pelo tempo de colocação no mercado mais rápido.

Apoio à Manufatura Verde

É muito claro que a manufatura aditiva simplifica significativamente os métodos tradicionais de fabricação e produção. Este processo comprimido também significa que há uma pegada ambiental menor. Ao considerar o processo de mineração do aço ou o processo de reequipamento exigido na produção tradicional, é fácil perceber porque é que a produção aditiva é vista como uma alternativa sustentável.

Embora a AM exija eletricidade, o seu consumo de energia é normalmente inferior ao de muitos métodos tradicionais de produção para a produção de peças. Além disso, minimiza o desperdício ao utilizar apenas o material necessário para cada peça, e alguns plásticos utilizados nos processos AM são recicláveis. A fabricação aditiva também é altamente eficaz para aplicações leves em veículos e aeronaves, o que é fundamental para reduzir as emissões de combustível. Os componentes produzidos usando processos de fabricação aditiva permitem que os engenheiros de fabricação construam peças sólidas com um interior semi-oco em favo de mel. Estas peças mantêm uma excelente relação resistência-peso comparável à das peças sólidas. A principal diferença, contudo, é que estes componentes podem ser até 60% mais leves do que os métodos tradicionais de fabrico subtrativos, reduzindo significativamente os custos de combustível e o impacto ambiental associados ao produto final.

Melhorias nos resultados através da física da fábrica

Uma das maneiras mais eficazes de melhorar os resultados financeiros de uma empresa é reduzir o risco e aumentar a previsibilidade. Por meio dos princípios da física da fábrica, a tecnologia de manufatura aditiva digital transforma métodos de produção anteriormente imprevisíveis e os torna previsíveis, analisando e equilibrando as cargas de trabalho da fábrica. Com mecanismos de cotação on-line, como o Xometry.com, e cálculos de volume automatizados de software CAD, os engenheiros podem receber datas de entrega em tempo real. 

Além disso, as máquinas AM possuem capacidades de volume definidas que podem ser rastreadas e monitoradas continuamente, permitindo o gerenciamento preciso e a automação das cargas da fábrica. Isso torna os preços dinâmicos, respondendo instantaneamente às métricas físicas da fábrica, como carga e capacidade. Também fornece aos engenheiros um método confiável para controlar custos, reduzindo os riscos de imprevisibilidade de agendamento e interrupções na cadeia de fornecimento. Impressoras 3D e outros equipamentos AM podem ler arquivos CAD para determinar os tempos de construção e os requisitos de material, mesmo antes do início da produção. Isso permite planejar melhor a capacidade, fornecer aos clientes datas de entrega precisas e programar a capacidade da fábrica, prevendo necessidades futuras sem interrupção.

Obtenha peças – rápido

Neste ponto, a disponibilidade de peças sob demanda é provavelmente reconhecida como uma vantagem crítica da AM – e com razão, já que o acesso imediato às peças pode facilitar um processo de desenvolvimento e design de produtos mais ágil.  Esta vantagem reforça a flexibilidade para iterar e redesenhar sem as restrições tradicionais de fabricação. A velocidade é fundamental em todas as etapas da fabricação aditiva – desde a cotação e produção até o envio. Isto se aplica a peças e componentes de uso final usados ​​como uma solução de ponte até que a fabricação tradicional possa ser ampliada. 

Seja qual for o caso, a maioria termina com a fabricação aditiva atuando como ponte entre as tecnologias. É assim que nós da Xometry configuramos nossos serviços de fabricação aditiva E subtrativa. Por exemplo, vamos supor que um fornecedor que produz peças tradicionais para um fabricante automotivo fracasse, que uma máquina possa estar parada para manutenção ou que ele tenha 100% de utilização da máquina, sem capacidade para fabricar as peças necessárias. Os fabricantes automotivos podem recorrer a uma empresa de manufatura aditiva como a Xometry para produzir instantaneamente as peças termoplásticas necessárias para manter a fábrica funcionando. Sem essas peças sob demanda que permitissem a produção contínua, a fábrica ficaria inativa por semanas, custando à empresa milhares de dólares em receitas.

Outro exemplo do impacto da fabricação aditiva nas aplicações governamentais é o seu papel em garantir que equipamentos críticos e vitais para as forças armadas estejam disponíveis sob demanda. Quando a produção de lanternas militares – essenciais para soldados em patrulha e durante missões noturnas – foi temporariamente interrompida para reequipamento, a AM forneceu uma solução crucial. Ao permitir a rápida validação do novo design da lanterna, a AM permitiu que a montagem prosseguisse sem esperar que os processos de ferramentas tradicionais se atualizassem. Sem a capacidade da AM para ajustes de concepção durante a noite, o atraso teria sido de pelo menos 12 semanas – um tempo de espera significativo que poderia ter afectado a prontidão e a segurança da missão.

Prevê-se que a procura pela produção rápida de peças cresça de forma constante, especialmente à medida que a indústria ganha familiaridade com tecnologias facilitadoras, como a AM. As empresas de produção tradicionais já estão a investir na expansão das capacidades de produção aditiva no local para satisfazer a procura de forma mais eficaz.  À medida que a adoção cresce, o potencial da manufatura aditiva para aumentar a eficiência e reduzir os prazos de entrega continuará a se desenvolver, estabelecendo as bases para uma mudança em direção a instalações de fabricação digitalmente conectadas globalmente – empresas como a Xometry estão na vanguarda dessa transformação, sendo pioneiras em avanços em soluções de produção sob demanda e orientadas digitalmente. 



Greg Paulsen

Como engenheiro sênior de soluções e líder de desenvolvimento de negócios na Xometry, Greg Paulsen trabalha na interseção entre engenharia e crescimento. Ele desenvolve recursos de design para fabricação, presta consultoria em projetos complexos de fabricação personalizada e ajuda as organizações a passar do protótipo à produção. Greg trabalha em estreita colaboração com os clientes para identificar as soluções de fabricação certas com base nos requisitos do projeto — desde protótipos de baixo volume até produção em escala — em usinagem CNC, fabricação aditiva, chapas metálicas, fundição de uretano e moldagem por injeção.

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