Superando os principais obstáculos na fabricação aditiva:um guia prático

Publicado em 26 de outubro de 2022

Publicado originalmente em fastradius.com em 26 de outubro de 2022

A impressão 3D, também conhecida como manufatura aditiva, é uma tecnologia relativamente nova, mas já percorreu um longo caminho. Desde a sua invenção na década de 1980, a impressão 3D tornou-se cada vez mais predominante na indústria de manufatura, tanto que, em 2021, o mercado global de impressão 3D foi avaliado em US$ 12,6 bilhões e deverá crescer para US$ 34,8 bilhões até 2026.

Embora empresas como Adidas e Rawlings tenham usado a tecnologia de impressão 3D para criar novos produtos inovadores, a fabricação aditiva continua a enfrentar desafios de adoção em escala industrial. A pesquisa sugere que 63% das empresas que usam a manufatura aditiva só usam a tecnologia para fins de prototipagem e apenas 21% a usam para produzir itens que não podem ser fabricados por outros métodos.

Desafios comuns na fabricação aditiva

As impressoras 3D de nível de produção são muito mais baratas do que as máquinas CNC industriais ou máquinas de moldagem por injeção, mas os equipamentos de fabricação aditiva ainda podem ser caros. Na verdade, em uma pesquisa da Stratasys, 25% dos entrevistados identificaram os custos dos equipamentos como o principal desafio ao usar a manufatura aditiva. Essa resposta não surpreende:economizar no custo inicial de uma impressora 3D pode levar tempo, e a maioria das empresas precisa de mais de uma para lidar com o volume de pedidos que recebem, o que significa investir ainda mais dinheiro. Algumas empresas simplesmente não conseguem justificar as despesas de capital. 

Depois, há os próprios custos de fabricação e processamento. Na mesma pesquisa da Stratasys, 16% dos entrevistados disseram que os custos de fabricação associados à fabricação aditiva eram uma das principais preocupações. Embora as impressoras 3D sejam muito autônomas, elas ainda precisam de alguém para enviar o arquivo digital para a impressora, garantir que a impressora esteja configurada corretamente e iniciar o processo de impressão. Com impressões de modelagem por deposição fundida (FDM) de vários materiais, pode ser necessário que alguém esteja disponível para trocar os filamentos no meio da impressão e, dependendo dos materiais e da impressora usados, ajustar o bocal, a velocidade de impressão, as configurações de retração e a temperatura da cama. Por fim, depois que a impressão for concluída, alguém precisará remover quaisquer estruturas de suporte e processar a peça para obter um acabamento superficial de qualidade.

Além dos custos de fabricação e processamento, estão os custos aditivos de manutenção de equipamentos. As impressoras 3D podem quebrar sem a manutenção adequada, deixando as empresas sem peças novas por dias (ou até semanas) enquanto aguardam a chegada das peças de reposição. Para impressoras FDM, a manutenção pode consistir no ajuste rotineiro da tensão da correia e na remoção de qualquer plástico acumulado no bico. As impressoras Multi Jet Fusion (MJF) exigem manutenção regular do cabeçote de impressão e da lâmpada de aquecimento, o que pode custar milhares de dólares por ano, e as impressoras de estereolitografia (SLA) exigem manutenção regular ou até mesmo substituição do tanque de resina. Com o tempo, esses custos de manutenção certamente podem aumentar.

A manufatura aditiva também apresenta desafios quando as impressões são concluídas. A maioria das peças impressas em 3D exige alguma forma de pós-processamento, o que leva tempo e aumenta os custos gerais de mão de obra e despesas gerais por unidade. Por exemplo, as peças do SLA ficam cobertas com um excesso de resina viscosa assim que saem da impressora e precisam ser lavadas com solvente. As peças FDM geralmente exigem lixamento ou alisamento com vapor devido a linhas de camada proeminentes ou manchas superficiais deixadas pelas estruturas de suporte. Com essas questões em mente, não surpreende que 9% dos entrevistados tenham apontado os requisitos de pós-processamento como o principal desafio para a fabricação aditiva.

Também é importante notar que a manufatura aditiva é uma tecnologia muito mais recente do que os métodos tradicionais de fabricação. Embora a moldagem por injeção e a usinagem CNC sejam usadas há décadas e já possuam um grande banco de dados de materiais compatíveis, bem como padrões de materiais aceitos globalmente, a fabricação aditiva tem uma seleção de materiais mais limitada e menos padrões de materiais estabelecidos.

Felizmente, a fabricação aditiva está se tornando mais popular e mais empresas estão investindo no desenvolvimento, padronização e qualificação de materiais aditivos. Na verdade, uma das principais tendências na fabricação aditiva em 2021 foi a introdução de novos materiais aditivos. Eventualmente, esta investigação permitirá aos fabricantes colmatar a lacuna entre a produção aditiva e outras tecnologias. O estabelecimento de padrões globalmente aceitos em vários setores também ajudará a fabricação aditiva a ganhar uma posição mais forte no cenário industrial.

Desafios técnicos para a manufatura aditiva

Em comparação com a moldagem por injeção e a usinagem CNC, a fabricação aditiva pode ter menor previsibilidade e repetibilidade do processo. Por exemplo, as peças fabricadas aditivamente passam frequentemente por pós-processamento para melhorar o seu acabamento superficial que, quando não controlado adequadamente, é propenso a erros humanos e pode resultar em componentes que não conseguem cumprir requisitos de tolerância rigorosos. Esta questão representa um desafio quando se trata de utilizar a manufatura aditiva em indústrias que exigem níveis extremamente elevados de precisão, como os setores aeroespacial ou automotivo.

Embora a manufatura aditiva permita que as empresas imprimam objetos complexos sem montagem adicional, as técnicas de pós-processamento podem prolongar os tempos de entrega e esticar os orçamentos. Além disso, as empresas provavelmente precisariam investir em recursos de inspeção e controle de qualidade para garantir que as peças impressas em 3D atendam às especificações exigidas.

Desafios operacionais e organizacionais com manufatura aditiva

Sendo uma tecnologia relativamente nova, a produção aditiva também enfrenta desafios operacionais e organizacionais. Não só não há precedentes para a adopção da produção aditiva a nível operacional, como também faltam modelos de cálculo de negócios e de custos baseados na tecnologia. Muitas empresas também têm receio de usar a impressão 3D porque não têm certeza sobre a propriedade dos designs digitais.

Somando-se a esses desafios, existem poucos cursos educacionais dedicados especificamente para carreiras em manufatura aditiva, o que resultou na escassez de pessoal qualificado com profundo conhecimento das tecnologias e processos. Esses fatores, combinados com o conhecimento normalmente limitado de tecnologias aditivas em empresas que não se especializam especificamente em manufatura aditiva, significam que muitos clientes não têm certeza de onde isso pode agregar valor aos seus negócios, por isso – muitas vezes em seu próprio detrimento – evitam-no completamente.

Resolver desafios trabalhando com um parceiro experiente em fabricação aditiva

Se você não tem certeza de como incorporar a manufatura aditiva em seu negócio, não consegue descobrir como projetar para impressão 3D ou não está pronto para os investimentos e desafios técnicos que acompanham as suas próprias impressoras 3D, é melhor trabalhar com um parceiro de fabricação. Um parceiro experiente em impressão 3D pode ajudá-lo a superar muitos dos principais desafios associados à fabricação aditiva, incluindo custos iniciais de equipamentos, resultados inconsistentes e falta de conhecimento em impressão 3D. Trabalhar com um parceiro também pode lhe dar acesso a mais materiais aditivos e a uma gama mais abrangente de opções de pós-processamento.

Quando você trabalha com SyBridge, podemos fornecer informações sobre os processos de projeto e seleção de materiais para tecnologias de fabricação aditiva e até mesmo identificar oportunidades de economia de custos para ajudá-lo a maximizar suas economias e lucros. Entre em contato conosco para falar com um especialista em manufatura aditiva hoje mesmo.