Manufatura Aditiva: Entenda o que é!

Atualizado em: 10 de outubro de 2019 às 5:34

A manufatura aditiva está possibilitando uma verdadeira revolução. Isso já é um fato comprovado por números! Mas afinal, o que é manufatura aditiva? Como funciona? Para que serve? Continue lendo essa matéria para saber tudo sobre essa tecnologia.

Os números comprovam que muitas empresas já aderiram à revolução da manufatura aditiva. Um relatório da Wohlers Associates estimou um crescimento anual de 31% na indústria de manufatura aditiva entre 2014 e 2020.

Mas afinal, o que é Manufatura Aditiva?

O termo Manufatura Aditiva representa um grupo de tecnologias de fabricação digital, que são capazes de criar objetos físicos, a partir de um modelo digital.

Como característica comum, todas as tecnologias funcionam adicionando camadas de material, uma sob a outra, até formar o objeto final. Veja abaixo um exemplo desse processo:

Processo de Manufatura Aditiva acelerado (Impressora 3D FDM Ultimaker)

As máquinas responsáveis pelo processo de manufatura aditiva são popularmente conhecidas como impressoras 3D, e hoje existe uma grande diversidade dessa tecnologia e equipamentos.

Vantagens da Manufatura Aditiva

Usar a manufatura aditiva pode fornecer inúmeros benefícios para indivíduos e empresas. Aqui estão alguns dos principais benefícios que esta inovação oferece:

  • Velocidade: Produção rápida do projeto digital à um modelo físico, possibilitando a prototipagem rápida;
  • Custo: Baixo custo de produção unitário, possibilitando produção unitária ou em pequenas quantidades;
  • Liberdade de design e complexidade: Possibilita fabricação de geometrias muito mais complexas que as demais formas de fabricação;
  • Customização: É possível produzir produtos personalizados ao gosto e necessidades individuais;
  • Sustentabilidade: Usa menos material e gera menos resíduos de produção e consome pouca energia elétrica.

A grande gama de vantagens vem resultando em um forte crescimento de sua adoção. Para se ter uma idéia, até 2016, mais de 275.000 impressoras 3D foram vendidas em todo o mundo, de acordo com o relatório anual da Wohler.

A manufatura aditiva permite a fabricação de geometrias muito complexas, que não poderiam ser feitas por outras técnicas de fabricação tradicional, o que abre possibilidade para incorporação de novas tecnologias, como o design generativo, para a criação de produtos, conforme o exemplo ilustrado pela peça na foto abaixo.

Um protótipo de um trocador de calor impresso em 3D no campus de pesquisa da GE em Niskayuna, NY. Este trocador de calor foi projetado para ter uma estrutura de trifurcação onde ambos os fluidos dividem-se em três direções e se recombinam continuamente ao longo do dispositivo, imitando conceitos naturais bio-inspirados como os pulmões humanos para melhorar a eficiência térmica. (Crédito das imagens: GE Research)

Como funciona a Manufatura Aditiva?

Aqui na Wishbox costumamos dizer que uma impressora 3D é uma pequena fábrica, pois sozinha ela é capaz de produzir peças ou produtos do início ao fim. Entenda em 3 passos como funciona este processo:

Representação da peça no software CAD (1), peça no Slicer (2) e peça impressa em 3D (3) (Fonte: TecMundo)
Representação da peça no software CAD (1), peça no Slicer (2) e peça impressa em 3D (3) (Fonte: TecMundo)
  1. Modelo 3D: O primeiro passo é o desenvolvimento do projeto tridimensional num software de computador, definindo o design e as medidas. Os softwares de desenho 3D são conhecidos como Software CAD.
  2. Cortando em camadas: Nessa etapa o modelo 3D será dividido em camadas/fatias. Para isso, o projeto deve ser exportado do software CAD, para ser processado no software chamado de slicer (fatiador). Após definidos os parâmetros no slicer, será gerado um arquivo em formato G-code.
  3. Processo de manufatura aditiva: O arquivo g-code é enviado para a impressora 3D, que irá responder as coordenadas pré-configuradas e fará a deposição do material em camadas, até a produção completa do objeto. Esse processo pode levar desde poucos minutos à alguns dias, dependendo das variáveis do projeto.

As tecnologias de Manufatura Aditiva

Existem pelo menos uma dúzia de tecnologias diferentes de impressão 3D, cada qual sendo usada para atender a objetivos específicos. Contudo, as tecnologias mais difundidas hoje são: FDM, SLA e SLS. Essas três tecnologias juntas representam cerca de 95% do mercado de manufatura aditiva, sendo a tecnologia FDM a mais difundida entre todas elas.

Processos de Manufatura Aditiva: SLA (esquerda), SLS (centro) e FDM (direita)

Conheça um pouco mais sobre as principais tecnologias:

FDM / FFF

Modelagem por Fusão e Deposição FDM (Fused Deposition Modeling), ou também chamada de  FFF (Fused Filament Fabrication), tornou-se a mais popular e a mais acessível das tecnologias de impressora 3D. A FDM funciona de maneira simples, ao extrusar um filamento plástico derretido, acrescentando camada sob camada, em alta precisão, até formar o objeto final.

Saiba mais: Como funciona uma impressora 3D FDM.

SLA

Estereolitografia – A impressora 3D de tecnologia SLA utiliza resina como insumo e faz a solidificação seletiva desta resina por meio de um feixe de laser ultravioleta (UV). O processo é feito camada após camada, até formar o objeto final, de acordo com o projeto. É uma das tecnologias de manufatura aditiva mais precisas e que entrega os mais ricos detalhes e superfícies lisas, até mesmo em peças muito pequenas (como jóias). É ideal para a criação de protótipos com aspecto de produto final e matrizes para uma variedade de técnicas de moldagem.

Saiba mais: Como funciona uma impressora 3D SLA.

SLS

Sinterização Seletiva a Laser – A tecnologia SLS trabalha com insumo em forma de pó (que pode ser de polímero ou de outros materiais). A SLS utiliza um feixe de laser de alta potência para sinterizar o pó seletivamente, aglutinando as camadas do material, para formar o objeto desejado. Essa tecnologia tem o diferencial de não exigir estruturas de suporte, como as demais. Contudo, costuma ser a mais cara entre as três.

Saiba mais: Comparando as tecnologias FDM, SLA e SLS.

Manufatura Aditiva de Metal

A impressão 3D não é limitada somente à plásticos, existem algumas tecnologias de manufatura aditiva de metal!

A Sinterização Direta de Metal a Laser (DMLS), é uma das poucas tecnologias capazes de criar peças em ligas de metal (como titânio, aço e outros) de forma aditiva. A DMLS trabalha com matéria prima na forma de pó metálico, em um processo de sinterização por meio de um laser que une as partículas de forma seletiva (semelhante ao SLS).

Existem ainda algumas outras tecnologias de impressão 3D de metal, como a SLM (Selective Laser Melting) e a BJ (Binder Jeting). Mas não vá pensando que essas tecnologias vão ser acessíveis como uma impressora 3D FDM. Estas máquinas estão ao patamar de poucas empresas, a exemplo de Tesla e AirBus, entre outras grandes empresas de alto nível de investimento em P&D. 

Plataforma com pó metálico imprimindo múltiplas partes em DLMS (Fonte: Eos.info)

Manufatura Aditiva x Manufatura Subtrativa

Tanto a manufatura aditiva quanto a manufatura subtrativa são processos de fabricação digital. Isso quer dizer que as coordenadas que controlam o equipamento para a fabricação de um objeto vem de um projeto 3D digital ou CAD/CAM. Contudo, no processo subtrativo, como o próprio nome sugere, trabalha removendo parcialmente material de um bloco maciço, para chegar ao objeto final.

Para entender isso melhor, pode-se fazer analogia à uma escultura sendo entalhada à partir de um tronco de madeira. Agora ficou mais claro, certo?!

 

As técnicas mais comuns de manufatura subtrativa são: Fresamento; torneamento; retificação e eletroerosão, e esses equipamento são conhecidos como máquinas de CNC (Controle Numérico Computadorizado), ou também como usinagem.

Conheça algumas características e vantagens de cada método:

História da Manufatura Aditiva

Muita gente acha que esta tecnologia é uma invenção recente. Mas não é bem por aí! A manufatura aditiva já existe há mais de 30 anos! O norte-americano Charles (Chuck) Hull inventou a tecnologia SLA, primeira tecnologia de impressão 3D, em 1984.

De fato, a tecnologia só começou a se popularizar e se tornar conhecida pelo público geral em meados de 2012, com o advento das primeiras empresas fabricantes de impressoras 3D desktop.

Confira o vídeo abaixo para entender mais sobre esta história:

Aplicação da Manufatura Aditiva

A aplicação desta inovação se dá em diversas áreas atualmente, mas em especial, podemos elencar estas áreas-chave que usam a Manufatura Aditiva frequentemente:

Desenvolvimento de Produtos

A aplicação da manufatura aditiva no desenvolvimento de produtos possibilitou um processo chamado de prototipagem rápida, onde são feitos modelos para testes de forma mais ágil e à um menor custo. Isso permite realizar mais iterações do projeto e chegar à melhores produtos. Esse processo de prototipagem ainda evita erros (e gastos desnecessários) e acelera muito o desenvolvimento de novos produtos.

A empresa Wöhler, por exemplo, teve uma redução de 70% no tempo de desenvolvimento de produto e redução de 75% no custo de protótipos.

Ferramentas para Manufatura

A aplicação da manufatura aditiva para fabricação in-house de ferramentas, gigas de montagem e acessórios traz mais autonomia para indústrias, pois deixam de depender de fornecedores terceirizados, além de baratear o custo e reduzir o lead-time.

A empresa Heineken, por exemplo, conseguiu reduzir cerca de 70 a 90% os custos e tempo de entrega.

Partes de uso final

A manufatura aditiva é usada para fabricar peças de uso final em baixo volume. Isso oferece maior flexibilidade; permitindo que as empresas produzam pequenos lotes de peças sem os riscos envolvidos na fabricação de um grande lote, ou então lhes permite ousar em designs mais inovadores.

A empresa New Balance, por exemplo, já vem utilizando impressoras 3D para fabricar solas de um modelo de tênis.

Didática

A aplicação da manufatura aditiva para finalidades didáticas vem crescendo muito com a popularização da tecnologia. Universidades e escolas utilizam artigos impressos em 3D para explicar conceitos de forma mais didática e engajadora. Da mesma forma médicos se beneficiam de representações impressas de partes da anatomia humana para analisar cenários complexos e explicá-los aos pacientes. Arquitetos também utilizam maquetes de baixo custo 100% produzidas com impressoras 3D para apresentar projetos arquitetônicos aos clientes de forma impactante.

Setores que usam a manufatura aditiva

Empresas de muitos setores já adotaram a manufatura aditiva de alguma forma. Para se ter uma idéia de sua importância, uma pesquisa realizada pela Sculpteo mostra que 90% dos usuários de impressoras 3D consideram a tecnologia uma vantagem competitiva em sua estratégia geral.

Aplicações da manufatura aditiva na joalheria (1), indústria de calçados (2) e medicina (3)

Com a popularização das impressoras 3D desktop, o uso da manufatura aditiva em várias indústrias está em ascensão. Conheça alguns dos setores que mais usam a tecnologia:

No Relatório global de impressão 3D da EY de 2016, 84% de todas as empresas pesquisadas usam impressão 3D para desenvolvimento de produtos, mas o percentual de utilização nas etapas de produção vem aumentando nos últimos anos.

Gráfico de uso da impressão 3D
Percentual de uso da impressão 3D (Fonte: Stadista – 2015 / 2017)

Download do Infográfico completo

A Manufatura Aditiva e a 4ª Revolução Industrial

Você já deve ter ouvido falar que estamos vivendo a 4ª revolução industrial. Isso está realmente acontecendo e a manufatura aditiva é uma prova disso!

A 4ª revolução industrial compreende o uso “interconectado” de tecnologias emergentes como a robótica avançada e a manufatura aditiva, em conjunto com dispositivos IoT, Cloud (Nuvem), softwares de Big Data e de inteligência artificial.

Nesse sentido, sob a ótica da chamada Indústria 4.0, é possibilitada a criação de produtos e soluções inovadoras e que entregam maior nível de qualidade e de customização aos consumidores.

Contudo, não são somente as grandes indústrias que fazem parte da quarta revolução industrial. Hoje, mais pessoas podem ter acesso a manufatura aditiva e outras tecnologias que foram barateadas, o que deu maior força à uma tendência conhecida como movimento maker.

Como tendência global, o movimento maker propõe uma manufatura descentralizada, onde indivíduos, pequenos produtores ou start-ups utilizam impressoras 3D e outras ferramentas para fabricar seus próprios produtos e competir diretamente com grandes empresas.

Comece agora com a manufatura aditiva!

A manufatura aditiva agora se tornou acessível! As impressoras 3D desktop podem oferecer soluções profissionais à um baixo custo.

Empreendedores; engenheiros; designers; médicos; arquitetos; educadores e entusiastas desta tecnologia, hoje podem ter uma pequena fábrica na sua mesa para criar projetos incríveis.

E você, o que está esperando para começar com a manufatura aditiva?

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Comentários:

  1. Ola bom dia!

    Sou responsável pelo desenvolvimento de novas tecnologias na empresa em que trabalho e achei muito interessantes os comentários, gostaria de saber mais sobre manufatura aditiva.

    Obrigado

    1. Olá Claudio, ficamos felizes por ser úteis ao seu trabalho! Estamos trabalhando para manter nossos conteúdos cada vez mais atualizados. Você pode assinar nossa newsletter para receber as novidades todo mês! Att.

  2. E quanto de descarte ocorre na pré industrialização dos pós metálicos de sinterização e nas indústrias petroquímicas que produzem as resinas?
    Produção aditiva de pós metálicos NÃO GASTARÁ MAIS QUE O DOBRO DA ENERGIA?
    A energia para fundir e produzir o pó metálico e a energia do laser para fundi-lo novamente, não aumentará absurdamente a demanda energética?

    E a produção aditiva, divulgada em massa, não gerará mais lixo com quase todos produzindo bobagens em casa?

    1. Obrigado por sua contribuição Júlio, é realmente importante refletir sobre essas questões!
      Possivelmente todo o processo da impressão 3D em metal, entre produzir o pó metálico e depois fundi-lo no processo de impressão 3D, deva despender uma quantidade de energia considerável, mas é essencial levar em conta que:
      – Como qualquer outra tecnologia de impressão 3D, a proposta é que seja usada para solucionar problemas específicos, tais quais, geometrias que não podem ser alcançadas com outros processos de fabricação; produção unitária personalizada; e protótipos para evitar maiores desperdícios de produção;
      – Impressão 3D não gera resíduos, quando comparada a outros processos de manufatura (subtrativa) que geram muita rebarba e outros resíduos.
      Em relação a ideia de que todos terão uma impressora 3D em casa um dia, é equivocada. A manufatura aditiva em si aborda a proposta de solucionar problemas pontuais. Porém, quanto ao uso da tecnologia por pessoas comuns – esse número é mínimo -, a consciência cabe a cada um, apesar de que nós buscamos contribuir para a construção de um pensamento sustentável sempre.

  3. A facilidade que a manufatura aditiva proporciona, reduzindo tempo na confecção de protótipos e gabaritos de montagem é algo sensacional.

    Muito bom esse artigo!

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