O que é manufatura aditiva e como ela pode beneficiar sua empresa

Empresas em fase de amadurecimento digital estão em constante busca de processos mais eficientes e econômicos para aderir à Indústria 4.0 e 5.0 Por isso, entender o que é manufatura aditiva e como os modelos digitais podem facilitar a fabricação de peças mais personalizadas, e com menores custos, está no centro da revolução fabril. 

Somada a outras tecnologias de forma complementar, a manufatura aditiva é um conceito inovador difundido na indústria aplicado a diversos segmentos, que cria objetos adicionando camadas de materiais, especialmente metal e plástico.

Desenvolvidos em um curto espaço de tempo, contando com práticas sustentáveis na gestão do projeto e operações precisas, os produtos feitos a partir da manufatura aditiva podem conter mais detalhes de acabamento e funcionalidades.

Como é um processo especialmente destinado a mercados onde a personalização e a precisão das peças são fundamentais, a exemplo das áreas da saúde, eletrônica e automobilística, esse método permite a criação em série de artigos complexos e feitos sob medida sem desperdício de insumos.

Além disso, a matéria-prima utilizada na manufatura aditiva geralmente é mais acessível do que aquelas usadas na manufatura convencional, outra vantagem que impacta em projetos mais enxutos e em operações mais econômicas para clientes e empresas. 

Entenda, neste artigo, o que é manufatura aditiva e como a utilização dos avançados softwares de impressão 3D para a criação de lotes em série de produtos e projetos customizados pode revolucionar os centros manufatureiros industriais.

O que é manufatura aditiva?

A manufatura aditiva surgiu no Japão, em 1981, no Nagoya Municipal Industrial Research Institute, onde foram desenvolvidas as primeiras tecnologias para impressão 3D. Após alguns anos, a tecnologia foi sendo atualizada, e novos processos foram desenvolvidos.

A partir da operação de várias ferramentas e técnicas diversas, a manufatura aditiva abrange tecnologias que permitem a criação de objetos compostos pela adição de camadas de materiais, após a criação de um modelo virtual.

Esse molde é então adicionado dentro de uma impressora 3D, que realiza a construção do protótipo por meio da sobreposição de camadas de materiais pré-estabelecidos no projeto. Entre as matérias-primas que podem ser utilizadas nesse processo estão o metal e o plástico (ou polímero).

Conhecida há mais de 40 anos no contexto industrial, na esteira da fabricação das primeiras impressoras 3D no Japão, foi nos anos 80 que mais empresas começaram a ter acesso sobre o que é manufatura aditiva, a partir da criação de patentes e avanços tecnológicos.

A fabricação com a manufatura aditiva pode ser dividida em algumas etapas:

1. A modelagem do objeto é feita usando um software de desenho assistido por computador (CAD) ou um scanner 3D para posterior impressão.
   
2. Uma vez desenhado o produto em CAD, a linha de produção adota o modelo digital para fabricar o artigo em série, o que proporciona agilidade, rapidez e precisão a essa etapa.
   
3. A matéria-prima, que pode ser metal ou plástico, utilizados juntos ou separados, é inserida em uma impressora 3D e, a partir do desenho tridimensional, a máquina compõe a estrutura do objeto.
   
4. A última etapa, que pode ser finalizada em horas ou dias, a depender da complexidade do objeto projetado, consiste na separação do arquivo do projeto em camadas para que a impressora 3D sobreponha cada uma delas até concluir a forma do protótipo. 

Frequentemente confundidas, a manufatura aditiva e a impressão 3D não são exatamente a mesma coisa.

A manufatura aditiva é um tipo de fabricação de componentes complexos e duráveis em um contexto industrial, utilizando materiais como o metal ou plástico. A impressão 3D é uma das ferramentas que permite criar objetos de uma forma limitada e em um ambiente mais acessível.

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Tipos e aplicações de manufatura aditiva

Diversas técnicas, materiais e tecnologias estão presentes nos processos de fabricação a partir de modelos digitais em impressoras 3D. 

Essas modalidades de produção ajudam a definir e materializar o que é manufatura aditiva e quais são suas aplicações no ambiente fabril. Como é uma modalidade versátil de fabricação, ela permite ser aplicada a diferentes cenários no ambiente da manufatura inteligente da Indústria 4.0. 

Suas funções abrangem tanto a criação de protótipos e a realização de testes, como estudos de projetos para entender a viabilidade de produção, além de atuar na resolução de entraves e problemas operacionais que impactam na otimização dos processos industriais. 

Confira algumas técnicas que podem ser usadas a partir do método de adição de materiais em camadas na construção de peças.

Estereolitografia ou SLA

Considerada a primeira técnica desenvolvida na manufatura aditiva e ainda muito utilizada, este método consiste em impressões realizadas por meio do desenho de luz ultravioleta, com o objetivo de moldar objetos de resina líquida. Sua vantagem reside na produção rápida dos protótipos, responsável por causar uma revolução na forma de fazer esses modelos.

Modelagem de deposição fundida ou FDM

Esse processo utiliza camadas de plástico, chamado polímero, para a fabricação de objetos, a partir do derretimento de partículas desse material na impressora 3D. Sua vantagem está na capacidade de produzir o molde dos objetos para a produção em escalas menores e customizadas.

Sinterização seletiva a laser ou SLS

O laser é utilizado nesse processo como fonte de calor para fundir materiais em pó e, posteriormente, serem unificados nas camadas, criando o objeto final. Sua vantagem é que o uso da matéria-prima em pó permite que a impressão seja executada em uma base que dá sustentação e firmeza ao objeto do início ao fim da fabricação.

Sinterização direta a laser de metal ou DMLS 

Também utilizado a partir do pó de metal para criação de objetos, ao contrário da SLS, este processo é exclusivo para a fabricação de objetos de base metálica. Por isso, ele necessita de um laser potente e capaz de fundir as partículas desse material.

Vantagens da manufatura aditiva

Os principais fatores que mais favoreceram a aceitação da manufatura aditiva pelo mercado são a facilidade de produzir peças mais detalhadas e o baixo investimento em maquinário e projetos, em relação a determinados tipos de manufatura. 

A partir desse método de manufatura, é possível eliminar o excesso de custos na produção de artigos em série na indústria. Confira algumas vantagens:

Velocidade

Ao possibilitar a incorporação de linhas de produção de baixa complexidade, os projetos em manufatura aditiva podem ser executados visando uma prototipagem rápida e em série, a partir de um único modelo digital que pode ser usado para a produção em cadeia e de forma precisa. Essa agilidade permite atender de forma automatizada à demanda do mercado.

Baixo custo

A manufatura aditiva trabalha com matérias-primas mais acessíveis do que as tradicionais, bem como baixos custos de logística, maquinário, montagem e alta produtividade impactam em menores investimentos na operação.

Resolução de problemas

A resolução ágil de problemas que impactam na gestão de crises também é um cenário de aplicação bastante comum dessa metodologia. Peças danificadas e em manutenção podem ser criadas de forma rápida em um projeto 3D e fabricada em um ou dois dias utilizando as técnicas da manufatura aditiva, se comparado aos métodos convencionais. 

Versatilidade

Projetos completos, que apresentam design, geometrias e materiais especiais para nichos de mercado específicos, como saúde e automobilístico, são melhor desenvolvidos a partir da manufatura aditiva, que permite utilizar materiais diferentes em um único processo.

Flexibilidade

Com as ferramentas e tecnologias de camadas em adição, é possível criar protótipos personalizados, construídos em softwares avançados que sejam absorvidos por linhas de produção enxutas já em operação, sem que haja necessidade do investimento de maquinários complexos e caros. Isso permite adaptar processos e áreas da empresa às necessidades da indústria e do consumidor.

Customização

A construção de modelos digitais personalizados permite modelar o produto de acordo com as exigências do cliente e das diversas adaptações após a piloto, com iniciativas de melhoria constante do projeto, o que cria uma vantagem competitiva na escolha do fabricante. Essa demanda por customização industrial tem crescido com o avanço da manufatura inteligente e o uso de tecnologias da Indústria 4.0. 

Criação de protótipos

No processo de desenvolvimento do projeto, a realização de testes é uma etapa crucial para aperfeiçoar o controle de qualidade fabril. Com a manufatura aditiva, existe a possibilidade de criar apenas uma peça como forma de pilotagem, conforme as exigências do projeto, antes de dar andamento à produção em série. 

Sustentabilidade

A menor quantidade de material utilizado na manufatura aditiva gera menos resíduos de produção e a redução do consumo de energia elétrica em comparação com o maquinário tradicional, o que impacta em processos mais sustentáveis para o meio ambiente. 

Entenda como implementar a gestão da inovação na indústria a partir de processos mais eficientes e como aplicá-la em um ambiente onde todos possam desenvolver e aplicar novas ideias de forma segura.