Vantagens da manufatura aditiva: Os 10 princípios da impressão 3D

Em 2013, a gerente de produto da Microsoft, Melba Kurman, apresentou os

10 princípios da impressão 3D em uma das edições da renomada conferência internacional sobre manufatura aditiva, Inside 3D Printing, edição San Jose, na Califórnia. Em sua apresentação, Kurman falou sobre o ambiente disruptivo da manufatura aditiva que ao mesmo tempo revoluciona o design e abre novas vagas de trabalho. A autora do livro “Fabricated: The new world of 3D printing” percebeu ao entrevistar profissionais do meio que haviam algumas regras em comum no processo de impressão 3D, organizando-as como princípios. Abaixo comenta-se os 10 princípios da impressão 3D:

Fig. 71. Fonte: http://on3dprinting.com/tag/inside-3d-printing-san-jose/

- Princípio 1: A mesma impressora pode fazer diversas formas: A complexidade de manufatura é grátis

Considerando quantidade de material e tempo de impressão equivalentes, aumentar, ou variar a complexidade de um objeto não interfere no custo. Essa premissa é especialmente válida para modelos digitais semelhantes, criados automaticamente por algoritmos generativos, que dispensam esforço de modelagem computacional.

Fig. 72. Fonte: https://charadeoomph.com/3d-printed-easter-eggs-by-young-designer/

- Princípio 2: A variedade é livre: uma máquina, várias formas.

Ao contrário das máquinas projetadas para uma única função, as impressoras 3D são programáveis, sendo capazes de produzir diferentes formas apenas mudando o conteúdo do arquivo definido pelo GCODE.

Figs. 73 – 75. Fonte: https://shakl3d.com/en/shop/art-and-fashion/mathametical-art/gyroid/; http://www.3dbenchy.com/print-ahoy/; http://cisana.net/extruder-calibration/;

- Princípio 3: A montagem não é necessária

A impressão 3D possibilita produzir peças completas, dispensando a montagem. Na manufatura tradicional, as máquinas produzem peças idênticas individualmente que para criar o produto final deverão ser posteriormente montadas. Impressoras 3D mais modernas como as da categoria Material Jetting, materializam

objetos que além de montados, podem possuir materiais de diferentes propriedades físicas.

Figs. 76 e 77: Objetos impressos sem necessidade de montagem. Fonte: https://obviate.io/2017/05/31/selecting-a-3d-printer/;

https://pinshape.com/items/6985-3d-printed-large-print-in-place-ball- bearing-o145mm;

Fig. 78: Fábrica da Boeing. Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=IL9xdQ_rRS8;

- Princípio 4: Fabricação imediata

Segundo esse princípio é possível imprimir um objeto sob demanda. Empresas como a Boeing, por exemplo, passaram a utilizar a manufatura aditiva como ferramenta para melhorar a logística de manutenção de suas aeronaves.

Algumas peças podem ser fabricadas apenas quando necessárias, evitando assim, estoques e reduzindo o tempo de manutenção das aeronaves.

- Princípio 5: Design ilimitado

A manufatura aditiva não depende de nenhuma ferramenta para criar os objetos. Assim, as possibilidades de fabricação oferecidas pela impressão 3D são ampliadas, criando novas frentes como, por exemplo, imprimir formas impossíveis de serem feitas por outras técnicas.

Fig. 79: Objetos complexos impressos em 3D. Fonte: https://n-e-r-v-o-u-s.com/;

- Princípio 6: Habilidade em fabricação desnecessária? Não necessariamente!

Este princípio não é totalmente válido para a modalidade de manufatura aditiva por extrusão de material, especialmente nas máquinas de baixo custo e na impressão 3D de materiais pastosos. Vale lembrar que o processo para realizar a impressão 3D em geral é antecedido pelas etapas de modelagem e fatiamento que necessitam de algum conhecimento prévio como revisão e orientação do modelo,

criação de suportes, ajustes de temperatura, etc. Por outro lado, as máquinas industriais de impressão 3D por extrusão de material, como as do fabricante Stratasys, automatizam grande parte do processo, fazendo com que este princípio seja válido mesmo para a modalidade de extrusão de material. Outro conflitante com esse princípio diz respeito à necessidade de pós-produção como remoção de suportes, encaixes, detalhamentos e finalização como pintura, por exemplo.

Fig. 80: Crianças precisam de supervisão para operar impressoras 3D. fonte: http://imaginary- spaces.com/2015/02/10/making-a-workshop-3d-printing-and-modding-minecraft-with-imaginary-spaces/;

- Princípio 7: Manufatura compacta e portátil

O espaço ocupado por uma impressora 3D é menor comparado ao necessário na manufatura convencional. Uma máquina de injeção plástica, por exemplo fabrica peças significamente menores que elas próprias. Impressoras 3D cabem em uma mesa de trabalho residencial e conseguem fabricar objetos ligeiramente menores que sua área.

Fig. 81 – Josef Prusa. Celebrado inventor de uma das impressoras 3D opensource mais celebradas do mundo: a original Prusa i3. Fonte: https://3dwithus.com/josef-prusa/josef-prusa-in-his-3d-printer-

factory;

- Princípio 8: Desperdício mínimo

A manufatura aditiva em si é uma tecnologia que se beneficia do baixo ou nenhum desperdício. Essa premissa é válida especialmente para algumas modalidades como a impressão 3D de metal e concreto, cujas manufaturas tradicionais operam com altos índices de desperdício.

- Princípio 9: Vários tipos de material, juntos

Com as impressoras 3D multi materiais, têm-se a capacidade de mesclar diferentes materiais de uma maneira impossível de ser feita por outra forma de manufatura.

- Princípio 10: Produção em réplicas com alta precisão e fidelidade dimensional

Tal como ocorre nos arquivos digitais de música, os objetos impressos em 3D podem ser copiados indefinidamente mantendo as mesmas características. Vale ressaltar que essa exatidão depende também do controle de qualidade e composição dos materiais utilizados e da manutenção do maquinário. Mesmo assim, em geral, objetos quase idênticos podem ser impressos por máquinas diferentes em lugares distintos.

Fig. 83 – Produção de calçados da Adidas com nylon impresso em SLS; fonte: https://www.3printr.com/adidas-steps-into-the-future-with-3d-printed-footwear-3231366/;