Entrevista esclarecedora com o CEO da Lithoz, Dr. Johannes Homa, sobre o futuro da impressão 3D em cerâmica

A impressão 3D de cerâmica ainda é uma tecnologia de fabricação aditiva relativamente nova. No entanto, apesar da sua novidade, a impressão 3D em cerâmica está a chegar a muitas indústrias, desde médica e dentária, até aeroespacial e bens de luxo.

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CEO da Lithoz, Dr. Johannes Homa

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Atualmente, apenas algumas empresas estão desenvolvendo tecnologia de impressão 3D para cerâmica. Uma dessas empresas é o fabricante austríaco Lithoz.  Conversamos com o CEO e fundador da Lithoz, Dr. Johannes Homa, para discutir o estado atual da impressão 3D em cerâmica, algumas de suas aplicações interessantes e os benefícios da impressão 3D como tecnologia de fabricação digital.

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‍Você pode nos contar um pouco sobre a Lithoz e sua missão como empresa?

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‍ A Lithoz é fornecedora de tecnologia para impressão 3D de cerâmica de alto desempenho, o que significa que desenvolvemos e vendemos máquinas, software e materiais para impressão 3D de cerâmica. Somos claramente o mercado mundial e líder tecnológico neste campo. Além do desenvolvimento de tecnologia, também apoiamos nossos clientes na área de desenvolvimento de aplicações. Nem a comunidade AM nem a indústria cerâmica estavam acostumadas com a impressão 3D de cerâmica. Estamos apoiando ambos os lados tanto quanto podemos.

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‍Como você fundou a Lithoz?

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‍ A tecnologia foi desenvolvida na Universidade de Tecnologia de Viena, em 2006, em colaboração com a empresa odontológica Ivoclar Vivadent AG. Então, em 2010, alcançamos um avanço:conseguimos imprimir cerâmicas em 3D com as mesmas propriedades de material da tecnologia de conformação convencional. Este marco nos encorajou a transformar a Lithoz em uma empresa de impressão 3D de cerâmica de alto desempenho.

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‍Você pode expandir um pouco a tecnologia que a Lithoz desenvolveu?

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Máquina Lithoz CeraFabS65 [Crédito da imagem:Lithoz]

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A nossa tecnologia baseia-se num processo de fotopolimerização muito semelhante à estereolitografia convencional. A diferença é que com a nossa tecnologia as partículas cerâmicas são dispersas em uma resina fotossensível. Durante o processo de impressão, este material compósito é solidificado pela luz, camada por camada. A parte que sai da nossa impressora 3D é chamada de corpo verde, o que significa que ainda não é um produto acabado. O corpo verde deve passar por um tratamento térmico que envolve o cozimento de uma peça em forno especializado. Em termos técnicos, desligamos e sinterizamos a peça para atingir as propriedades desejadas de uma peça cerâmica. No processo de desvinculação, você queima o aglutinante e depois sinteriza a cerâmica até a densidade total. A peça sofre retração, mas isso é um fenômeno normal nos processos de conformação cerâmica.

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‍Você pode compartilhar alguns exemplos de aplicações que foram alcançadas com sua tecnologia?

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Produtos médicos impressos em 3D usando tecnologia de impressão 3D de cerâmica Lithoz [Crédito da imagem:Lithoz]

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Atuamos em três setores diferentes. O primeiro é médico, onde temos implantes e dispositivos médicos reabsorvíveis e não reabsorvíveis. Por exemplo, os implantes reabsorvíveis estão em uso desde 2017. Os implantes não reabsorvíveis são, por outro lado, bioinertes, o que significa que não reagem com o corpo humano. Além disso, a condutividade térmica da cerâmica é bastante baixa. Assim, outro benefício dos implantes cerâmicos, em comparação aos metálicos, é que as pessoas não sentem dor quando estão expostas à luz solar direta ou quando tomam banho quente. A terceira aplicação médica são os dispositivos médicos, onde são necessárias algumas propriedades isolantes e não magnéticas da cerâmica. As cerâmicas são ideais para a indústria médica porque são bioinertes e não provocam reações alérgicas, o que pode ser o caso de metais ou plásticos. Outra área em que estamos focados é a fundição de núcleos para pás de turbinas. As pás da turbina apresentam um sistema de resfriamento interno para resfriar a pá durante a operação. Com a tendência crescente para aumentar a eficiência através do aumento da temperatura, os projetos de tais sistemas de refrigeração tornaram-se mais sofisticados. O nível de sofisticação significa que os designs não podem mais ser moldados por injeção, exigindo uma nova abordagem de fabricação para poder produzi-los. A fabricação aditiva prova ser uma solução ideal para esses núcleos. Outra área de foco para nós é a cerâmica técnica. São materiais cerâmicos avançados utilizados em tudo, desde componentes de satélite, como suportes de espelhos e componentes de radiofrequência, até peças de engenharia mecânica, por exemplo, para máquinas têxteis e máquinas de semicondutores. Então, isso significa que há uma ampla gama de aplicações para a nossa tecnologia, incluindo bens de luxo.

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‍Essa tecnologia também pode ser usada com metais?

‍ Essa é uma ótima pergunta.  Nossa filosofia é que estamos adaptando nossa tecnologia ao pó e não vice-versa. Então, significa que conseguimos adaptar nossa tecnologia aos metais. Tivemos tanto sucesso que até demos um giro na empresa. Agora existe uma empresa chamada Incus, que está fazendo impressão 3D de metal usando uma abordagem de fotopolimerização. Com esta tecnologia, é possível atingir altas resoluções, boas propriedades mecânicas e alta precisão, tornando as peças comparáveis ​​às peças moldadas por injeção de metal.

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Qual é o estado atual da impressão 3D em cerâmica em termos de compreensão da tecnologia?

‍ A impressão 3D em cerâmica é uma das tecnologias mais jovens em impressão 3D, por isso a base de conhecimento ainda não está tão bem desenvolvida. Dito isto, ainda hoje recebi um e-mail de um cliente que teve uma reunião com o seu executivo de nível C e que ficou surpreendido com o facto de o potencial para impressão 3D de peças cerâmicas na sua empresa ser maior do que para peças metálicas.

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Vemos que existem muitas aplicações, mas a AM cerâmica ainda não é tão conhecida na indústria de impressão 3D. Isso está começando a mudar, no entanto. As pessoas perceberam que existem limitações com plásticos e metais, que podem ser superadas pela cerâmica.

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‍Como você aconselharia uma empresa que está analisando o potencial da impressão 3D em cerâmica ou da impressão 3D em geral, mas não sabe por onde começar em termos de adoção da tecnologia?

‍ Esta é uma pergunta muito difícil porque o caso de negócio geralmente não está apenas na sua mesa. A maneira mais fácil de começar é explorar a impressão 3D de protótipos. Dessa forma, você poderá começar a aprender a tecnologia. Em seguida, você começará a conversar com os clientes e a analisar seu portfólio para identificar quais peças fazem sentido para impressão 3D. O maior desafio é encontrar uma peça adequada para produção aditiva. Do ponto de vista do design, esta peça deve ser muito sofisticada e, idealmente, não pode ser produzida por outras tecnologias. Depois de encontrá-lo, você terá uma vantagem competitiva. Resumindo, não são apenas os frutos mais fáceis que você procura, mas é um projeto que você monta na sua empresa. E deveria ser de cima para baixo e não de baixo para cima. Pode ser difícil ver todo o potencial do AM no início. Qualquer empresa que adote a impressão 3D deve fazer algum esforço para explorar esse potencial. Mas depois de encontrar um caso de uso adequado, muitas portas serão abertas para você.

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‍Quais são alguns dos desafios envolvidos na impressão 3D de cerâmica?

‍ Um problema que frequentemente enfrentamos é que as pessoas desejam imprimir peças em 3D, que já estão bem estabelecidas nas tecnologias de conformação convencionais. Como resultado, ficam surpreendidos com o facto de a produção aditiva tender a ser mais cara do que as tecnologias mais convencionais. O que é preciso entender é que reproduzir uma peça fabricada tradicionalmente com a ajuda da impressão 3D não a tornará mais barata na maioria dos casos. Outro desafio é que não podemos superar os problemas da ciência dos materiais com a ajuda da fabricação aditiva. AM é apenas uma tecnologia de formação. Não resolve problemas de sinterização, obrigatória no processamento cerâmico. Por exemplo, é fácil imprimir em 3D peças cerâmicas multimateriais. Mas seria um desafio co-sinterizar esses materiais. Penso que tais considerações são por vezes subestimadas.

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‍Um relatório recente da SmarTech Analysis estados que o crescimento da impressão 3D em cerâmica será em grande parte impulsionado pela produção de peças finais. O que você acha disso?

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[Crédito da imagem:Lithoz]

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Eu concordo totalmente. Quando começamos, há 10 anos, ninguém tinha ideia de impressão 3D em cerâmica de alto desempenho. E agora vemos tantas aplicações que nem nós conhecíamos. Acredito fortemente que a cerâmica é o material do futuro e estamos apenas no início desta jornada. Nos últimos 10 anos, tivemos de mostrar e provar que a impressão 3D também é possível com cerâmica, e agora as pessoas estão a começar a tirar partido desta tecnologia.

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O que também penso que as pessoas estão a começar a perceber agora é que a tecnologia digital, como a AM, pode ser uma solução para os confinamentos, graças aos inventários digitais possíveis com a tecnologia.

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‍Você pode expandir um pouco sobre como as tecnologias digitais e a impressão 3D podem fornecer suporte às empresas?

‍ Durante a crise da COVID-19, houve um bloqueio de alguns fornecedores. Por exemplo, na moldagem por injeção, um fornecedor tem a ferramenta e se você quiser produzir uma peça novamente, você vai até o seu fornecedor e pede que ele fabrique mais peças para você e ele o fará em um ambiente normal. Mas a situação com a COVID-19 torna a cadeia de abastecimento global muito mais frágil e perturbada neste momento. Muitas empresas não conseguem entrar em contato com seus fornecedores ou os fornecedores não conseguem produzir peças.  Por outro lado, com a manufatura aditiva, a única ferramenta que você usa é a própria máquina. A máquina pode estar aqui na Europa, ou nos Estados Unidos, na Ásia, basicamente em qualquer lugar, e basta transferir os dados para a máquina e imprimir a peça imediatamente, sem ter nenhuma ferramenta. É claro que você precisa qualificar a peça para AM, mas, no geral, a tecnologia oferece muito mais flexibilidade. Outro ponto é que a natureza digital da AM permite armazenar arquivos de projeto em armazenamento virtual, em vez de um inventário físico, e imprimi-los sob demanda.

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‍Como você vê a evolução da impressão 3D em cerâmica nos próximos anos?

‍ Acho que há um grande potencial pela frente. Dito isto, em contraste com outras tecnologias AM, a AM cerâmica tem, desde o início, que cumprir os requisitos de uma peça de alta qualidade. Porque se você precisa de uma peça cerâmica, ela deve ter as mesmas propriedades materiais da fabricação convencional, mesmo que seja apenas um protótipo. Isso porque você o usaria em um ambiente hostil, como altas temperaturas ou ambiente corrosivo. Se você quiser ter um protótipo visual, não o faria de cerâmica, mas de plástico. Você sempre quer ter prototipagem funcional com cerâmica AM, então desde o início estávamos fazendo a produção de lote tamanho um.

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‍O que o próximo ano reserva para Lithoz?

‍ Vemos duas consequências diferentes da pandemia para o nosso negócio. Em primeiro lugar, vimos um grupo mais pequeno dos nossos clientes a fazer uma pausa na produção aditiva e a concentrar-se noutras coisas. Num outro grupo, vemos mais empresas a olharem muito mais para a produção aditiva, devido aos benefícios da tecnologia de produção digital, como o armazenamento digital e a possibilidade de estabilizar a sua cadeia de abastecimento. Embora a situação actual seja má para a economia mundial, vejo que as empresas estão agora a perceber o potencial da produção aditiva, porque as pessoas começam a pensar de forma diferente e a considerar as tecnologias de produção digital como um meio de ultrapassar estes problemas. Para a Lithoz, não acreditamos que esta crise terá um grande impacto nas nossas receitas e vendas. O futuro é muito brilhante para nós. Temos muitos projetos em andamento que atualmente não podemos divulgar. Eles surgirão no futuro e as pessoas ficarão muito surpresas com o que já é possível com a impressão 3D em cerâmica.