Fabricação aditiva: tendências e oportunidades

Como diretor do Lab 22 da CSIRO, o centro australiano de inovação aditiva, testemunhei o crescimento rápido e impressionante da indústria de manufatura aditiva (AM).

Autor: Dr. Daniel East – líder do grupo, Fabricação Avançada e Metais, CSIRO

Quando estabelecemos o Lab 22 em 2015, o nosso principal objetivo era apresentar a tecnologia pioneira de impressão 3D às empresas australianas e demonstrar os seus potenciais benefícios.

Desde então, a AM evoluiu para uma indústria madura e próspera, abraçada por empresas australianas em diversos setores pela sua eficiência e eficácia na produção.

As empresas aeroespaciais têm usado AM para criar peças leves e complexas, reduzindo custos e melhorando a eficiência de combustível no caminho. Na área da saúde, a AM tem sido fundamental na produção de implantes e próteses personalizados, levando a melhores resultados para os pacientes. As empresas automotivas adotaram AM para prototipagem rápida e fabricação de peças, agilizando o processo de design.

E as empresas de bens de consumo aproveitaram a AM para oferecer produtos exclusivos e personalizáveis, diferenciando-se em mercados lotados.

Todas estas empresas beneficiaram da capacidade da AM de fabricar geometrias complexas, reduzir os prazos de entrega, minimizar o desperdício e permitir a personalização em massa, impulsionando assim a eficiência, promovendo a inovação e aumentando a satisfação do cliente.

Esses processos também abrem a janela de projeto para componentes que podem não ter sido fabricados ou econômicos por meio de outros processos.

Um grande exemplo disso é a AM metálica, que conquistou seu próprio nicho de mercado produzindo pequenas peças geometricamente complexas, como trocadores de calor, implantes biomédicos, artigos esportivos personalizados, misturadores e matrizes de produção com canais de resfriamento conformados.

Nos últimos anos, o crescimento da AM acelerou ainda mais, catalisado por perturbações causadas pela COVID-19, que expuseram vulnerabilidades nas cadeias de abastecimento convencionais.

Em meio ao caos, a AM emergiu como um sistema de produção versátil e modular, ganhando reconhecimento pelo seu potencial na fabricação distribuída e no ponto de uso, que pode eliminar pontos únicos de falha. Aqui, a AM oferece resiliência, reduz a dependência das cadeias de abastecimento globais e tornou-se cada vez mais valorizada como uma tecnologia facilitadora.

Este modelo descentralizado de trabalho é especialmente vantajoso para as empresas australianas, dada a nossa distância dos principais centros de produção na Ásia e na Europa. Setores remotos, como defesa, mineração, recursos e agricultura, serão particularmente beneficiados. Estas indústrias enfrentam frequentemente desafios logísticos no acesso aos recursos de produção tradicionais e às peças sobressalentes.

O crescimento da AM tem sido apoiado por melhorias tecnológicas e pelas capacidades dos equipamentos disponíveis. Digno de nota é a expansão das capacidades das impressoras de maior formato – particularmente aquelas que utilizam técnicas robóticas. Esse avanço impactou significativamente o tamanho e a complexidade das peças que podem ser fabricadas, abrindo muitas novas aplicações e benefícios.

Impressoras de formato maior com armaduras robóticas equipadas com cabeçotes de deposição nos permitem produzir componentes muito maiores do que os sistemas AM tradicionais. Isto permite estruturas que anteriormente não podiam ser produzidas numa única peça.

O resultado é um aumento na integridade estrutural e tempos de montagem mais rápidos.

No entanto, não se trata apenas de tamanho. Essas impressoras são ideais para criar peças menos complexas geometricamente, o que pode ser benéfico quando a funcionalidade e a resistência estrutural são mais importantes do que o design complexo.

Também vimos uma expansão notável das técnicas baseadas no estado sólido – ou aquelas que transformam materiais da forma sólida para a peça final sem passar pela fase líquida. Os benefícios incluem tensões térmicas reduzidas, menos distorção e a capacidade de processar materiais difíceis de derreter ou misturar.