Indústria 4.0 e Manufatura Distribuída Impulsionam Produção Sustentável

Fabricantes adotam tecnologias como impressão 3D para mover parte da produção localmente, usar materiais mais sustentáveis e reduzir desperdício.

A pandemia atual mostrou muitos desafios novos e existentes na cadeia de suprimentos mundial, desde fábricas que tiveram que fechar por causa de lockdowns, a necessidade de reequipar muitas linhas de produção, até interrupções mundiais de linhas de suprimento de frete aéreo e marítimo.

Embora a maioria das fábricas tenha retomado operações normais em muitos países, especialmente na Ásia, as mudanças na distribuição necessárias para entregar equipamentos de proteção necessários deixaram contêineres de transporte vazios em locais incomuns. Coletar esses contêineres é caro, e agora fabricantes enfrentam custos e atrasos adicionais no envio de seus produtos para clientes e centros de distribuição.

Fabricantes ficavam felizes em mover produção para fora, mas agora querem de volta para casa

Em 2010, o falecido Andy Grove, ex-CEO da Intel, escreveu na Businessweek: "Empresas americanas descobriram que podiam ter sua manufatura e até sua engenharia feitas mais barato no exterior. Quando fizeram isso, as margens melhoraram. A gestão ficou feliz, e os acionistas também. O crescimento continuou, ainda mais rentável. Mas a máquina de empregos começou a engasgar."

Fabricantes asiáticos aprenderam rápido e começaram sua indústria em componentes-chave como LCDs, moldagem por injeção (resultado do investimento massivo em fabricação de brinquedos na China), baterias de íon-lítio, placas de rede sem fio, placas de controle, circuitos flexíveis, etc. Empresas dos EUA ficaram apenas felizes em obrigar, pensando que ainda tinham o design e engenharia de ponta de produtos inovadores em suas mãos.

Agora que muitas fábricas estão correndo para obter os componentes de que precisam, muitos OEMs estão atualmente procurando tecnologias inovadoras para trazer a produção mais perto de seus mercados.

Tecnologias como impressão 3D e corte a laser permitem produção local de séries limitadas a preços que podem competir com moldagem por injeção e manufatura a jato de água.

Na última década, a impressão 3D evoluiu de uma tecnologia experimental usada apenas para produções muito limitadas para uma tecnologia para produzir grandes quantidades de peças especializadas para várias indústrias.

Grandes corporações, especialmente as do mercado de eletrônicos de consumo, têm terceirizado algumas tarefas de desenvolvimento de novos produtos por anos, especialmente para design de protótipos e embalagem. Agora, empresas menores, inicialmente relutantes em deixar estranhos colaborarem em novos produtos, estão pedindo coisas como desenvolvimento de código de impressão 3D, validação de produto e testes ao ar livre de novos produtos a serem feitos por fornecedores externos.

"Desde os primeiros lockdowns, houve uma mudança no trabalho que fazemos para vários clientes, especialmente em empresas de médio a grande porte. Agora que é recomendado que as pessoas evitem viajar e ir ao local de trabalho usual, funcionários em teletrabalho e equipes de desenvolvimento do exterior estão nos pedindo para desenvolver designs e protótipos," diz David Tena, proprietário do FabCafe em Barcelona. "Por exemplo, para uma empresa baseada em Chicago, estamos projetando um gabinete para um dispositivo eletrônico, coordenando com sua equipe de desenvolvimento eletrônico, compartilhando as mudanças e melhorias que ambos estamos fazendo e imprimindo em 3D as iterações para testá-las fisicamente."

Novos materiais permitem produção mais sustentável e redução de desperdício

Impressão 3D para indústria permite a produção de muitas estruturas geométricas e simplifica o processo de design de produto. Também é relativamente ecológica. Em produção de baixo a médio volume, também pode diminuir lead times e custos totais de produção.

Na impressão 3D, diferente da manufatura tradicional, o custo por unidade não depende do volume. A impressão 3D também permite que as mesmas peças sejam produzidas com exatamente as mesmas especificações em qualquer lugar do mundo, economizando assim o custo adicional de transporte e tornando a produção mais sustentável. Além disso, à medida que impressoras 3D industriais se tornam mais baratas e rápidas, a necessidade de armazenamento e grandes estoques se torna menos crítica, pois as peças podem ser fabricadas sob demanda.

Atualmente, a maioria das impressoras 3D industriais usa poliamidas como PA11 e PA12. Esses plásticos de alta performance são os materiais de escolha para aplicações onde segurança, durabilidade ou confiabilidade são críticas. São usados para fabricar peças confiáveis para indústrias como automotiva, médica, esportiva e aeronáutica. PA11 é uma bio-poliamida 100% feita de materiais reciclados, essencial para apoiar iniciativas de economia circular. Até recentemente, seu alto preço tornava esses materiais muito caros para bens de consumo de baixo custo.

HP e outros fabricantes agora estão usando outros materiais como vidro de alta temperatura e alguns metais.

Além disso, agora é possível imprimir circuitos eletrônicos básicos em peças impressas em 3D. A novidade aqui é imprimir eletrônicos 3D embarcados em objetos. Portanto, por um custo incremental marginal quase zero, você pode embutir sensores. Cada item pode ter linhas de energia, linhas de sinal e sensores embutidos na peça impressa em 3D.

"O fato de a Indústria 4.0 habilitar economicamente a manufatura distribuída significa que você pode mudar a forma como constrói e distribui produtos," disse Ramón Pastor, Vice-Presidente e Gerente Geral, Impressão 3D, HP, em entrevista ao IoT Times. "Existem estimativas de que até metade do combustível, combustível fóssil, neste caso, consumido no mundo é usado para transportar produtos de onde são produzidos para onde são consumidos. Neste sentido, a combinação de Indústria 4.0, manufatura digital e impressão 3D nos permite mudar esse paradigma e ir para a manufatura distribuída, que basicamente é: você fabrica o que precisa no momento que precisa, próximo a onde está a demanda."