Manufatura Aditiva: 5 Insights Essenciais sobre Impressão 3D para Líderes de Negócios

Impressão 3D e manufatura aditiva estão preparadas para crescer dramaticamente nos próximos anos. Mas empresas interessadas em adotar a tecnologia são confrontadas com uma variedade tonta de termos, técnicas e processos. Aqui está um punhado que você deve conhecer.

Manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D ou a abreviação AM, está preparada para crescimento substancial. Analistas da indústria Statista e Fortune Business Insights preveem um CAGR (taxa de crescimento anual composta) de 26,4 por cento e 25,8 por cento respectivamente, este último sugerindo que o mercado global de impressão 3D alcançará US$ 51,77 bilhões até 2026.

Simplificando, é um ótimo momento para estar na manufatura aditiva.

No entanto, aqueles buscando entrar neste mercado em expansão enfrentam uma nevasca de termos, técnicas e tecnologias. Estas incluem máquinas SLA (estereolitografia), DLP (processamento de luz digital) e FDM (modelagem por deposição fundida), para nomear apenas algumas. A pergunta é: "Como nós, como designers e fabricantes, sabemos por onde começar? E que tipo de impressora 3D melhor atende nossas necessidades e se encaixa em nosso orçamento?"

Você pode começar perguntando a Zach Simkin, o presidente da empresa de software e consultoria AM baseada em Nova York, Senvol LLC. Seus produtos e serviços "permitem que empresas acessem dados AM, gerem dados AM, e analisem dados AM." Um tal produto é o Banco de Dados Senvol, um recurso gratuito que fornece detalhes pesquisáveis sobre mais de 1.500 máquinas industriais de manufatura aditiva e um incrível 3.200+ materiais.

"É importante saber que o termo 'manufatura aditiva' é na verdade um termo guarda-chuva que encapsula várias formas bastante distintas da tecnologia", diz Simkin. "A Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM) define sete diferentes classificações de processos AM, variando de alguns dos mais comumente conhecidos como extrusão de material e fusão de leito de pó a menos conhecidos como laminação de folha."

Simkin nota que sua empresa é membro da America Makes, uma organização que fornece informação e suporte valiosos à comunidade AM. Assim é a Stratasys Ltd., uma fabricante de impressoras 3D baseada em Eden Prairie, Minnesota, cujo fundador, Scott Crump, inventou e patenteou FDM em 1989.

Michael Mignatti, vice-presidente de engenharia para MakerBot Industries LLC, uma empresa Stratasys baseada no Brooklyn, Nova York, oferece o seguinte conselho para qualquer um mirando investir em uma impressora 3D, independentemente de cujo logotipo está na frente da máquina:

Nº 1: Conheça o Fluxo de Trabalho

Se esta é sua primeira experiência com impressoras 3D, você pode se surpreender com o fluxo de trabalho. Por exemplo, a impressão que sai da máquina frequentemente precisará de etapas de pós-processamento antes de estar pronta para uso. Isso pode ser remoção de suporte e limpeza geral do modelo, lixamento ou polimento para obter o acabamento superficial desejado, instalação de inserts, e assim por diante. Cada tecnologia é diferente e tem etapas diferentes – certifique-se de entender isso para não se surpreender ou decepcionar após sua primeira impressão.

Nº 2: Otimize Onde Possível

A tecnologia ainda é relativamente jovem. Impressoras 3D têm eletrônicos complexos, muitas partes móveis, e no nosso caso, plástico fundido. Independentemente de cuja máquina você está usando, alguma quantidade de impressões falhadas é inevitável. Não se desanime. Peças não necessariamente precisam ser projetadas especificamente para impressão 3D, mas há otimizações disponíveis que aumentarão a taxa de sucesso. Isso se torna segunda natureza uma vez que você pega o jeito, embora haja uma curva de aprendizado.

Nº 3: Faça Sua Lição de Casa

Existem muitas tecnologias diferentes para selecionar (FDM, SLA, DLP, etc.) e cada uma tem diferentes pontos fortes e fracos. Olhe para sua aplicação e escolha a tecnologia que melhor se encaixa em suas necessidades. Impressoras FDM são algumas das mais populares porque são fáceis de usar, têm uma grande oferta de materiais, e podem ser usadas para uma variedade de propósitos, incluindo componentes de uso final, protótipos funcionais, gabaritos e fixadores, peças cosméticas, e assim por diante.

Nº 4: Material É Fundamental

A maioria das máquinas FDM pode imprimir materiais commodity como PLA, PETG, etc. À medida que você avança para materiais mais avançados ou de grau de engenharia como ABS, PC, nylon, PEKK, fibra de carbono e outros, a dificuldade de impressão aumenta significativamente. Alguns materiais requerem ambientes controlados como uma câmara aquecida ou livre de oxigênio para ter sucesso, enquanto outros requerem extrusoras especiais e sistemas para lidar com os requisitos do material. Certifique-se de saber quais materiais você está interessado em usar e que a máquina pode lidar com eles com sucesso.

Nº 5: Maior Nem Sempre É Melhor

Contrário ao que muitos sugerem, um volume de construção maior nem sempre é melhor. Embora seja tentador fazer à prova de futuro e obter uma máquina com o maior volume de construção que você pode pagar, isso nem sempre faz sentido. Impressões grandes podem levar muito tempo, particularmente aquelas com material de suporte, e isso nem sempre é prático. Em muitos casos, você está melhor indo a um bureau de serviço para as raras instâncias onde um grande volume de construção é requerido. Claro, esta é uma decisão que deve ser feita baseada em suas necessidades únicas.

Como mencionado anteriormente, as palavras de Mignatti são relevantes não importa qual impressora você está usando atualmente ou considerando comprar. E ainda é essencial referir de volta ao que Simkin diz – que sete tecnologias de impressão 3D existem, cada uma com seus próprios pontos fortes e fracos. MakerBot e sua empresa matriz Stratasys representam três destas – FDM, SLA e PolyJet – embora tecnologias concorrentes SLS (sinterização a laser seletiva), DMLS (sinterização a laser direta de metal), Jato de Ligante e outras não sejam menos relevantes para a comunidade de manufatura.

Tecnologias de Impressão 3D

Para aqueles novos na impressão 3D, aqui estão algumas das tecnologias de manufatura aditiva como categorizadas pela Organização Internacional de Normalização (ISO/ASTM 52900).

Todas constroem peças ou características de peças uma camada por vez, geralmente de baixo para cima, e todas requerem que as peças passem por algum nível de pós-processamento de remoção de suporte que pode incluir limpeza, lixamento e usinagem.

Fotopolimerização em cuba inclui estereolitografia (SLA) e processamento de luz digital (DLP). Como o nome implica, emprega uma cuba de resina fotorreativa e uma plataforma de construção móvel, junto com uma fonte de luz ultravioleta (UV) como um laser ou projetor digital para "curar" cada camada de resina líquida.

Fusão de leito de pó (PBF) impressoras fazem peças de metal ou plástico usando um laser para fundir ou até derreter juntos bits individuais de pó parecidos com areia fina. Empresas como GE Aviation fizeram notícias nos últimos anos ao imprimir em 3D bicos de combustível para o motor LEAP, embora incontáveis outras aplicações existam para esta tecnologia importante.

Laminação de folha (SL) é mais comumente conhecida como manufatura de objeto laminado (LOM), que envolve colar peças de papel cortadas a laser uma sobre a outra para construir peças. Sistemas mais novos moveram para compósitos reforçados com fibra em vez de papel, tornando-os adequados para componentes estruturais grandes encontrados nas indústrias aeroespacial e automotiva.

Há muito mais. Manufatura por feixe de elétrons (EBM) é exatamente como seu nome descreve, usando uma arma de elétrons em vez de um laser para derreter pó de metal. Jato de ligante (BJ) injeta ligante líquido semelhante a cola em um leito de pó plástico, enquanto jato de material (MJ) pulveriza fotopolímeros líquidos em uma plataforma de construção, então os cura com luz UV. Por cinquenta dólares, qualquer um desejando ler a especificação completa pode encontrá-la aqui: ISO/ASTM 52900:2015.

Como você está aproveitando a manufatura aditiva na sua instalação? Compartilhe seus pensamentos e insights nos comentários abaixo.