Manufatura aditiva: a impressão 3D digitaliza a manufatura

A manufatura aditiva é um método de manufatura que permite produzir artigos de forma imediata com um modelo digital e sem necessidade de moldes. Associada à impressão 3D, essa tecnologia chegou para revolucionar os centros manufatureiros com processos mais eficientes e econômicos. 

Neste artigo analisamos em que consiste a manufatura aditiva, como melhoraram as cadeias produtivas e, especialmente, seu papel na logística 4.0.

O que é a manufatura aditiva

A manufatura aditiva é um sistema de produção que utiliza o desenho assistido por computador, CAD em suas siglas em inglês, e scanners 3D. Esse novo conceito de fabricação cria objetos adicionando camadas de material, especialmente metal e plástico. 

Ao contrário dos processos de manufatura tradicional, esse método não remove material durante a criação (conhecida como manufatura subtrativa). Aplicada à fabricação em série, a manufatura por adição pode reduzir custos, eliminar erros e produzir com maior agilidade e precisão.

Atualmente, esse procedimento é aplicado particularmente em setores onde a personalização e a precisão são fundamentais. Por exemplo, através dele é possível fabricar implantes ou instrumentos cirúrgicos para o setor da saúde ou peças e componentes para a indústria aeroespacial.

Habitualmente relacionada à impressão 3D, a manufatura por adição e a impressão em três dimensões não são exatamente a mesma coisa. A manufatura aditiva refere-se à manufatura de novos componentes complexos e duráveis em um contexto industrial, utilizando materiais como o metal, enquanto a impressão 3D se relaciona a um tipo específico de tecnologia aditiva que permite criar objetos de uma forma limitada e em um ambiente mais doméstico.

Tecnologias de manufatura aditiva

A manufatura aditiva é uma tecnologia em constante evolução. Fizemos uma retrospectiva das principais técnicas de manufatura aditiva atuais:

• Estereolitografia (SLA): a primeira técnica de manufatura aditiva que surgiu. Esse método utiliza como material de fabricação uma resina líquida solidificada sob o efeito da luz ultravioleta. 
• Sinterização seletiva a laser (SLS): inventada no final da década dos 80 na Universidade de Texas, esse tipo de manufatura aditiva combina um laser com pó de plástico para criar novos objetos. 
• Modelagem por deposição fundida (FDM): popularizada devido ao seu fácil e econômico manuseio, esse sistema ─ patenteado como FDM ─ permite modelar protótipos e produzir em pequena escala. 
• Jateamento de aglutinantes (Binder Jetting): consiste em pulverizar um aglutinante líquido sobre um leito de pó que logo se solidifica. 
• PolyJet ou Material Jetting: trata-se de uma máquina constituída por um laser direcionado a um leito de pó metálico. Serve para fabricar protótipos e peças finais de metal totalmente funcionais em questão de dias.

Embora existam várias técnicas que utilizam metal e plástico para construir objetos camada por camada, cada vez mais empresas estão experimentando outros materiais, inclusive com alimentos.

O que é necessário para fabricar por adição? 

A tecnologia por adição exige um posto de trabalho alinhado à fábrica para desenhar e programar a criação de novos objetos em cadeia. Portanto, uma empresa que opte por esta inovadora tecnologia deve ter: 

• Um software de modelagem 3D, ou seja, uma aplicação de desenho assistido por computador (CAD). 
• Um equipamento de manufatura aditiva, tal como uma impressora 3D.
• Um pulmão de abastecimento com as matérias-primas necessárias para criar os produtos em série. Em outras palavras, o plástico ou o metal serão adicionados por camadas criando o objeto final. 

Como funciona a manufatura aditiva? 

A manufatura por adição passa por cinco processos básicos:

1. A criação de um modelo 3D do objeto que se deseja reproduzir. O posto de trabalho deve estar dotado de um computador e um software de desenho CAD.
2. O arquivo criado no software é convertido para um formato que diferencia as camadas em que o objeto é dividido digitalmente. Geralmente é convertido para um formato STL (Standard Triangle Language). 
3. Esse arquivo deve ser transferido para a impressora 3D ou para a máquina encarregada de reproduzir o produto final. 
4. Posteriormente a máquina imprime em série, camada por camada, a quantidade de artigos configurados no posto de trabalho. 
5. Após um período de segurança e esfriamento, o operador retira o modelo da linha de produção, que já estará pronto para ser transportado para a área de armazenamento ou expedição. 

Cabe destacar que 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. 

Benefícios (e inconvenientes) da manufatura aditiva

A manufatura aditiva é uma técnica inovadora que proporciona inúmeras vantagens:

• Precisão no desenho e produção: a modelagem 3D reduz os erros no processo de manufatura.
• Flexibilidade, agilidade e adaptabilidade: esse sistema de manufatura só exige um computador, um software e um equipamento de manufatura por adição, o que possibilita a incorporação de linhas de produção de baixa complexidade em armazéns. 
• Redução dos custos logísticos e de manufatura: as montagens e o produto podem ser construídos a partir de materiais como o pó de plástico e de metal, diminuindo o impacto econômico na etapa de produção e eliminando o transporte entre a fábrica e o centro logístico. 
• Personalização do produto: o desenho elaborado previamente permite modelar o produto de acordo com as exigências do cliente, melhorando o serviço proporcionado e imagem de marca para a empresa. 

Em um contexto com a estratégia omnichannel e a Indústria 4.0, onde as empresas devem gerenciar cada vez mais pedidos diários com uma menor margem de manobra, fabricar por adição permite produzir de acordo com a demanda ─ sistema just in time ou JIT ─, nas condições exigidas pelo cliente, sem necessidade de ter previamente estoque. No entanto, a manufatura aditiva também traz alguns inconvenientes: 

• Custo inicial elevado: implementar processos de produção mediante essa tecnologia representa um custo elevado para as empresas, especialmente devido à máquina encarregada de modular o produto. 
• Uso limitado de materiais: com a tecnologia de manufatura aditiva atual, só é possível fabricar em série com materiais plásticos e metais. 
• Porosidade na superfície: as principais técnicas de manufatura por adição geram, atualmente, peças com porosidades na estrutura difíceis de detectar a olho nu, podendo causar falhas. 

Aplicações da manufatura por adição para o armazém

O número de empresas que introduz a manufatura aditiva em seus processos de produção aumenta dia após dia. Essa técnica garante uma redução dos custos operacionais, mais eficiência na logística de produção e uma melhoria significativa na qualidade do produto final. 

A possibilidade de desenhar e construir um elemento personalizado digitalmente facilita a aposta das empresas nesse sistema de produção. Afinal, a manufatura por adição funciona tanto para a produção em série quanto para a manufatura de objetos personalizados de acordo com as necessidades de um cliente. 

Por isso, indústrias como a da saúde e a aeroespacial já implantaram esse tipo de processo em suas instalações. A resiliência do plástico e do metal, assim como a higiene do processo de produção garantem a máxima qualidade do produto final. 

Cabe destacar que a indústria automobilística e de autopeças já está incorporando a manufatura 3D em vários processos. Por exemplo, a equipe de Fórmula 1 McLaren está equipando seus carros de competição com peças elaboradas mediante impressoras 3D.

A manufatura aditiva: eficiência nas fábricas

Embora até agora a impressão 3D tenha se tornado popular apenas como método padrão para a produção de objetos industriais, as diversas tendências de manufatura por adição existentes têm potencial para revolucionar todos os aspectos da manufatura. A logística será especialmente beneficiada com a implantação desses processos nas fábricas. Dentre os benefícios mais notórios dessa tecnologia destacam-se:

• Reduzir os custos de produção.
• Reduzir o estoque do armazém.
• Personalizar o produto sem necessidade de ter um posto de trabalho de valor agregado. 

Exige poucas ferramentas para ser colocada em prática. Com apenas um computador, um software de desenho e um equipamento de manufatura aditiva, as empresas já podem incorporar linhas de produção de baixa complexidade dentro de seus próprios armazéns.