O termo disrupção costuma ser visto de forma negativa, mas a “disrupção”, combinada com a inovação, é muitas vezes o necessário para levar alguma coisa a um próximo nível. A Manufacturers Alliance for Productivity and Innovation (MAP) diz que a inovação disruptiva na manufatura criou um novo padrão de normalidade para os fabricantes.
Então esta ruptura é uma coisa boa? Se você é um fabricante e está buscando reduzir custos, diminuir o desperdício e/ou aumentar a produtividade, ela é uma coisa boa. Graças à computação na nuvem e à Internet das Coisas (do inglês, Internet of Things, IoT), todos nós estamos mais conectados uns com os outros e com nossos dispositivos.
E o que isso significa para a manufatura? Significa que “a IoT tem o poder de transformar a manufatura, alterando os tipos de produtos fabricados pelas empresas e como eles serão feitos, ao mesmo tempo em que reduz custos. As tecnologias disruptivas são boas para os negócios”, de acordo com Steve Beard, analista da indústria de informações.
Nesta série de artigos, vamos falar sobre a impressão 3D (manufatura aditiva) e as vantagens da adoção dessa tecnologia considerando o contexto da indústria 4.0.
Surgimento da impressão 3D
Embora a impressão 3D tenha surgido há quase 30 anos, ainda existem muitas pessoas que desconhecem não apenas seus recursos, mas sua capacidade de disrupção. E a expansão digital durante esse tempo serviu apenas para impulsionar esta tecnologia aditiva a um novo patamar.
Então, o que é exatamente a impressão 3D? Outro termo para a impressão 3D é manufatura aditiva (MA). Frequentemente utilizada para prototipagem rápida em muitas indústrias, a impressão 3D está agora encontrando seu lugar também no chão de fábrica.
A MA usa um método de fabricação camada a camada ou partícula a partícula. Com a manufatura aditiva, é possível passar diretamente dos dados do projeto digital à peça final, sem etapas intermediárias de produção. As informações são coletadas a partir de uma digitalização ou de arquivos de Computer Aided Design (CAD), e enviadas diretamente para uma impressora 3D. A partir desses arquivos digitais, a impressora 3D começa a construção, de baixo para cima, para criar uma representação tridimensional do objeto.
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Existem muitos processos de impressão 3D e ainda muitos outros materiais, mas todos têm uma coisa em comum: a digitalização. Sem a tecnologia digital, a impressão 3D não existiria. Esta é uma maneira de imprimir facilmente o que foi projetado na tela, usando um fluxo de trabalho totalmente digital.
A impressão 3D surgiu como um hobby para os aficionados e rapidamente expandiu seu uso na prototipagem rápida (RP, em inglês) de itens que podem, através da manufatura aditiva, serem feitos de forma mais rápida e por um custo menor. A RP é ainda a funcionalidade mais usada da impressão 3D, mas novas impressoras destinadas à produção e materiais que podem substituir peças de metal têm surgido para adicionar toda uma nova dimensão para a manufatura em 3D.
A tecnologia aditiva deposita os materiais camada por camada, e na manufatura subtrativa ou CNC e em outras manufaturas usinadas, as peças são feitas através de cortes sucessivos a partir de um bloco sólido de material. A tecnologia subtrativa, embora comprovada ao longo do tempo, é lenta, dispendiosa, cara e ideal apenas para operações de grande volume.
Desde sua criação, houve quem afirmasse que a impressão 3D substituiria completamente a usinagem tradicional. Isso não aconteceu, e provavelmente não acontecerá. Em vez disso, no âmbito da manufatura, hoje há lugar para ambas, para a manufatura tradicional e para a manufatura aditiva. Muitas vezes, esses dois processos podem complementar-se entre si no mesmo nível de produção.
Produção de baixo volume
A capacidade de imprimir em 3D produções unitárias ou de baixo volume de forma rápida e econômica é um dos maiores atributos da MA. Em todas as áreas, os engenheiros de projeto passaram a contar com a impressão 3D para a prototipagem rápida de seus projetos, tornando possível sua iteração diária, em lugar de uma iteração mensal ou em um período ainda maior. Muitos projetistas criam seus arquivos de projeto e imprimem a peça durante a noite, obtendo pela manhã um projeto em 3D recém-executado.
Com a produção de peças de baixo volume, os produtos podem ser personalizados para mercados locais ou até mesmo de acordo com as preferências individuais de cada cliente, impulsionando sua adoção em setores tão diversificados quanto os de moda, saúde e automotivo.
Além disso, com a capacidade de impressão sob demanda, as empresas também têm a oportunidade de eliminar o estoque e reduzir os prazos de reposição, fornecendo catálogos de peças de reposição digitais que podem ser impressas quando necessário.
A MA pode romper as tradicionais economias de escala, permitindo a produção de peças unitárias ou de baixo volume com boa relação custo-benefício.
Sustentabilidade do ciclo de vida
Outra maneira de pensar a sustentabilidade do ciclo de vida de uma peça é pensar sobre o seu impacto ambiental. Este pensamento começa dentro da fábrica que a produz e continua através de seu uso ativo, e depois disso. O impacto ambiental de uma peça pode ser substancialmente reduzido quando produzida aditivamente, em lugar de ser produzida através da usinagem tradicional.
Como? A MA é altamente eficiente em termos de materiais. Praticamente não há desperdícios com a impressão 3D, uma vez que apenas o material necessário é usado para o projeto. Graças à tecnologia digital, a construção de uma peça pode ser otimizada pela colocação do material apenas onde for necessário. Isso não só reduz a quantidade de descartes, mas também reduz a quantidade de energia necessária para produzi-la.
Levando isso um pouco mais adiante, esta habilidade de projetar uma peça com uma relação resistência-peso otimizada também tem um benefício ambiental no ciclo de vida. Peças leves usadas em veículos como aeronaves e carros reduzem ainda mais o consumo de combustível e as emissões resultantes.
A capacidade de interromper o envio é outra característica que faz a tecnologia aditiva ter um efeito positivo sobre o meio ambiente. As peças podem ser impressas mais próximas do local onde serão necessárias, reduzindo ou eliminando o envio e o transporte. Além disso, o descarte de peças em fim de vida não será mais realizado, pois elas só serão impressas em caso real de necessidade. Por fim, a digitalização 3D permite que a engenharia reversa dê suporte a produtos descontinuados, de forma que as peças podem continuar sendo impressas muito tempo após o estoque tradicional se tornar obsoleto.
Nos próximos artigos, vamos falar sobre mais caracteristicas da manufatura aditiva e vantagens da sua adoção pela indústria para impulsionar a inovação e entrada na indústria 4.0.
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