Manufatura Aditiva: Das Origens às Inovações do Futuro

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

Continuando com a analogia do computador, a primeira máquina que sequer pretendia ser um computador foi construída em meados de 1800 por Charles Babbage. A intenção por trás da "Máquina Diferencial" de Babbage era produzir tabelas matemáticas de forma mais rápida e confiável. Não foi até quase cem anos depois que algo se aproximando de computadores modernos entrou no local de trabalho, e o PC doméstico não apareceu até 1977. Por outro lado, a impressão 3D só existe desde 1986, quando Chuck Hull da 3D Systems teve a ideia enquanto desenvolvia um processo que usava luz UV para endurecer revestimentos de mesa.

Manufatura Aditiva Explode na Indústria

A tecnologia continuou a crescer e se desenvolver nos últimos 30 anos, mas a verdadeira explosão de interesse veio em 2012 com a introdução de impressoras 3D domésticas. Antes dos sistemas domésticos, a impressão 3D tinha sido principalmente confinada a salas de fundos e laboratórios, onde era usada para prototipagem rápida. Empresas como a MakerBot conseguiram capturar o zeitgeist do nascente movimento maker, promovendo impressoras 3D domésticas como a ferramenta definitiva de oficina. Embora a promessa de democratização da tecnologia fosse atraente para muitos usuários, a maioria das impressoras 3D domésticas disponíveis são análogas à computação de cartão perfurado; lentas e tediosas.

Embora o interesse do consumidor em sistemas 3D domésticos tenha oscilado, as aplicações industriais continuaram a avançar. Um dos adotantes mais entusiastas da tecnologia AM é a GE. Ao contrário dos entusiastas, que podem ter se envolvido com esta nova tecnologia empolgante sem qualquer ideia real dos desafios envolvidos, a GE rapidamente percebeu que precisava de especialistas em impressão 3D se quisesse qualquer tipo de ROI oportuno.

Essa percepção levou a GE a adquirir uma empresa de impressão 3D chamada Morris Technologies em 2012. Mais especificamente, a aquisição adicionou expertise em AM à GE Aviation, onde esse conhecimento foi rapidamente colocado para trabalhar na criação de um método de impressão 3D de bicos de combustível para uso em seu motor a jato LEAP. Após alguns testes de prova de conceito, a GE optou por um processo AM chamado 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 manufatura mais flexível já inventado. Em vez de projetar uma peça baseada pelo menos parcialmente em quão fácil seria produzi-la, peças impressas em 3D começam a vida em um ambiente digital onde a principal preocupação é a funcionalidade. É possível, até 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 saliências e uma arquitetura interna que é fabricada no decorrer de uma única construção, em vez de exigir múltiplas peças que devem então 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 processo AM em si possa ser considerado lento, é possível produzir uma peça complexa em menos de 24 horas, o que é extremamente rápido comparado ao método antigo de fabricar uma série de peças menores que requerem montagem. A economia de tempo começa como resultado da eliminação da necessidade de montagem, mais tempo é economizado reduzindo a necessidade de usinagem extensiva, e ainda mais tempo é economizado simplificando ou eliminando completamente a cadeia de suprimentos.

Além disso, bicos fabricados através de impressão 3D oferecem economia substancial de material. Usando métodos de produção subtrativos tradicionais, os fabricantes podem esperar perder até 90% do material necessário para construir uma peça. Esta perda é particularmente problemática em indústrias como a aeroespacial, que regularmente usa titânio e outros materiais similarmente caros. A impressão 3D, no entanto, reduz o desperdício de material esperado para menos de 10%.

O Futuro

Em um momento em que a incerteza dos investidores lançou uma visão desfavorável da impressão 3D na mente do público em geral, a GE dobrou a aposta. Após sua incursão inicial em AM em 2012, a GE investiu milhões a mais em pesquisa e desenvolvimento de impressão 3D, incluindo a construção de uma planta de AM de alto volume de 300.000 pés quadrados em Auburn, e um Centro para Avanço de Tecnologia Aditiva nos arredores de Pittsburgh. A cada ano os sistemas ficam mais rápidos, maiores ou oferecem resolução aprimorada. À medida que a tecnologia de impressão 3D continua a avançar, a GE já se colocou em posição de aproveitar cada melhoria. É apenas uma questão de tempo até que outras empresas sigam seu exemplo.

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Impressão 3D e Pequenos Negócios

Exemplos para negócios

Empresas Usando Manufatura Aditiva

Exemplos da Indústria

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