Fabricação de aditivos:Passado, Presente e Futuro

Com a possível exceção do incêndio, nenhuma tecnologia está realmente pronta para contribuir com a fabricação de uma forma significativa até que tenha tempo de crescer e se expandir. Os computadores são um bom exemplo. Nosso nível atual de sofisticação tecnológica não seria possível sem os computadores, e os adolescentes rotineiramente tiram selfies usando dispositivos portáteis com mais poder de computação do que o usado para pousar na lua. Não deveria ser nenhuma surpresa, então, que a impressão 3D (também conhecida como manufatura aditiva ou apenas AM) ainda não cumpriu sua promessa.

Continuando com a analogia do computador, a primeira máquina que até fingiu ser uma computador foi construído em meados de 1800 por Charles Babbage. A intenção por trás do "mecanismo de diferença" de Babbage era produzir tabelas matemáticas de maneira mais rápida e confiável. Só quase cem anos depois é que algo semelhante aos computadores modernos entrou no local de trabalho, e o PC doméstico não apareceu até 1977. Em contraste, a impressão 3D só existia desde 1986, quando Chuck Hull do 3D A Systems teve a ideia ao desenvolver um processo que usava luz ultravioleta para endurecer revestimentos de mesa.

O aditivo explode na fabricação

A tecnologia continuou a crescer e se desenvolver nos últimos 30 anos, mas a verdadeira explosão de interesse veio em 2012 com o lançamento das impressoras 3D domésticas. Antes dos sistemas domésticos, a impressão 3D ficava confinada principalmente aos bastidores e laboratórios, onde era usada para prototipagem rápida. Empresas como a MakerBot conseguiram explorar o espírito do movimento criador nascente, promovendo as impressoras 3D domésticas como a ferramenta de oficina definitiva. Embora a promessa de democratização da tecnologia fosse atraente para muitos usuários, a maioria das impressoras 3D domésticas disponíveis são análogas à computação de perfuração; lento e tedioso.

Embora o interesse do consumidor em sistemas 3D domésticos tenha aumentado e diminuído, os aplicativos da indústria continuaram avançando. Um dos primeiros a adotar a tecnologia AM mais entusiasmados é a GE. Ao contrário dos amadores, que podem ter se envolvido com essa nova tecnologia empolgante sem nenhuma ideia real dos desafios envolvidos, a GE percebeu rapidamente que precisava de especialistas em impressão 3D se quisesse qualquer tipo de ROI oportuno.

Essa constatação levou a GE a adquirir uma empresa de impressão 3D chamada Morris Technologies em 2012. Mais especificamente, a aquisição agregou experiência em AM à GE Aviation, onde esse conhecimento foi rapidamente colocado em prática na concepção de um método de bicos de combustível de impressão 3D para uso em seu motor a jato LEAP . Após alguns testes de prova de conceito, a GE optou por um processo AM denominado sinterização a laser para produzir os bicos e rapidamente descobriu dois dos princípios básicos da impressão 3D.

Flexibilidade e economia

O primeiro princípio é que a impressão 3D é possivelmente o processo de fabricação mais flexível já inventado. Em vez de projetar uma peça com base, pelo menos parcialmente, na facilidade de produção, as peças impressas em 3D começam a vida em um ambiente digital onde a principal preocupação é a funcionalidade. É possível, mesmo rotineiro, construir peças com geometrias internas extremamente complexas que seriam impossíveis (ou excepcionalmente caras) de produzir usando métodos de manufatura tradicionais. O bico da GE apresenta uma arquitetura interna que é fabricada no decorrer de uma única construção, em vez de exigir várias peças que devem ser montadas.

O segundo princípio é que a impressão 3D economiza dinheiro . No caso do bico da GE, a economia é dupla. Como a peça é fabricada no decorrer de uma única construção, produzi-la usando AM economiza tempo. Embora o próprio processo de AM possa ser considerado lento, é possível produzir uma peça complexa em menos de 24 horas, o que é extremamente rápido em comparação com o método antigo de fabricação de uma série de peças menores que requerem montagem. A economia de tempo começa como resultado do corte da necessidade de montagem, mais tempo é economizado reduzindo a necessidade de usinagem extensa e ainda mais tempo é economizado reduzindo ou eliminando completamente a cadeia de suprimentos.

Além disso, os bicos fabricados por meio de impressão 3D oferecem economia de material substancial. Usando métodos tradicionais de produção subtrativa, os fabricantes podem esperar perder até 90% do material necessário para construir uma peça. Essa perda é particularmente problemática em setores como a aviação, que usa regularmente titânio e outros materiais de custo semelhante. A impressão 3D, no entanto, reduz o desperdício de material esperado para menos de 10%.

O Futuro

Em uma época em que a incerteza dos investidores lançou uma visão desfavorável da impressão 3D nas mentes do público em geral, a GE dobrou para baixo. Seguindo sua incursão inicial em AM em 2012, a GE desde então investiu milhões em pesquisa e desenvolvimento de impressão 3D, incluindo a construção de uma planta AM de alto volume de 300.000 pés quadrados em Auburn e um Centro para Avanço de Tecnologia Aditiva nos arredores de Pittsburg . Todos os anos, os sistemas ficam mais rápidos, maiores ou oferecem resolução melhorada. À medida que a tecnologia de impressão 3D continua avançando, a GE já se posicionou em uma posição para aproveitar todas as melhorias. É apenas uma questão de tempo até que outras empresas sigam seu exemplo.

Outros recursos informativos:

Impressão 3D e pequenas empresas

Exemplos de negócios

Empresas que usam aditivo

I exemplos de indústria

Agradecimentos especiais a:
John Newman, que é escritor freelance na indústria de manufatura.