Como a tecnologia 3 D Print está revolucionado a indústria e os serviços.

COMO A TECNOLOGIA 3D PRINT ESTÁ REVOLUCIONANDO A INDÚSTRIA E OS SERVIÇOS 

Embora não seja uma ideia recente, em 1980 o Dr. Hideo Kodava do Instituto Industrial de Investigação de Nagoya teve uma tentativa frustrada em patentear o processo denominado de "Prototipagem Rápida", por problemas burocráticos quanto à apresentação da documentação, falta de financiamento e mesmo não atender as exigência quanto ao prazo para apresentação das especificações completas do seu projeto. Ele descreveu seu sistema como: "uma cuba de material foto polímero é exposta a uma luz ultravioleta que endurece a peça e constrói  o modelo em camadas".

Em 1983, Charles W.Hull, bacharel em engenharia física pela Universidade do Colorado, cunhou o termo esteriolitografia quando  entrou em 1984 com seu pedido de patente de equipamento destinado à produção de objetos tridimensionais através da inserção de sucessivas camadas finas, criando a sua empresa 3D Systems Inc. iniciando-se assim a denominada prototipagem rápida.

Cinco anos após, Carl Deckard da Universidade  do Texa apresenta uma nova tecnologia similar ao processo de sinterização seletiva a laser (SSL) que produz objeto em 3 D usando pó. O impacto dessa nova invenção resultou em sua divulgação em um periódico da época, causando grande impacto junto a população. A figura 2 apresenta um recorte da época.

Figura 2 - Publicação no jornal da época.

Fonte: Colpani J. (PrintWayy).

A impressão 3D é mundialmente conhecida como 3D Print, também denominada de Manufatura Aditiva visto que, na sua operação, o material é adicionado por camadas, até a produção final da peça desejada,  com uma grande vantagem, pois ela reduz expressivamente a produção de resíduos, comparativamente aos métodos tradicionais de produção.

Os avanços das aplicações e melhorias das impressoras 3D foram céleres. Hoje, a produção de todo tipo de objeto, desde produtos fabricados por hobistas com o uso de impressoras caseiras, até a produção em escalda industrial de peças especiais ou ferramentas, passou a fazer parte do cotidiano de empresas e clientes domésticos.

A gama de aplicações é das mais variadas e, por via de consequência, cada modelo de impressora atende a uma determinada aplicação, em função dos insumos utilizados na produção das peças; como por exemplo, desde produtos termoplásticos , até a pó de metais tais como ligas especiais de alto desempenho (titânio, alumínio, aço inoxidável etc.).

Sua flexibilidade operacional é elevada em função da sua capacidade de integrar diversos elencos de peças em um único componente, simplificando por conta dessa vantagem, os processos de montagens e manutenção, com significativos ganhos no tempo destinado a essas operações.

A complexidade na sua aplicabilidade pode ser visualizada na Figura 3 que apresenta um exemplo de aplicação da manufatura aditiva no setor aeroespacial. A peça da figura é a "cabeça injetora" do foguete lançador Ariane 6, cuja produção não seria possível de ser realizada através dos processos convencionais de fabricação.

Figura 3 - Cabeça Injetora do foguete Ariene 6.

Fonte: AMFG - Autonomous Manufacturing (2021)/ Google Imagens e composição do autor

Outra aplicação interessante é a sua utilização para a produção de ferramentas especiais e personalizadas, sob demanda. Nesse mercado, a empresa Latécoére as utiliza para atender a pedidos de ferramentas especiais e consegue como essa tecnologia, atender aos clientes com considerável redução nos prazos de entrega. Vale ressaltar que na Espação Espacial Internacional (ISS) existe uma impressora 3D (Figura 4) com essa finalidade e para a construção de peças de reposição nos trabalhos de manutenção da própria estação espacial.

Figura 4 - 3d Print na ISS.

Fonte: Google Imagens (2021) e composição do autor.

Outra área que está em crescente evolução no uso da manufatura aditiva é, sem sobra de dúvidas, a indústria automobilística. Nesse seguimento do mercado, as receitas provenientes da tecnologia 3D nas montadoras atingiram US$ 1,4 bilhões em 2019 e as estimativas elevam para US$ 5,8 bilhões as receitas estimadas para 2025 (fonte: AMFG -2021).

Não é de hoje que essa tecnologia vem sendo utilizada na indústria automobilística, valendo lembrar que uma das áreas pioneiras na seu uso, foi na formula 1, no projeto de novos aerofólio de alto desempenho para os veículos de corrida.

Sua vantagem começam na prototipagem propriamente dita, flexibilidade no design até a customização de forma econômica e flexível ,  permitindo assim um diferencial competitivo mediante a produção de peças personalizadas para o interior e o exterior dos veículos, para clientes mais exigentes (Figura 5) . A Porsche pretende expandir a personalização de seus modelos, produzindo assentos customizados na cor que o cliente desejar!

Figura 5 - Customização na Indústria Automobilística

Fonte:  AMFG - Autonomous Manufacturing (2021) e composição do autor.

Os avanços consideráveis na aplicação da impressão 3 D ocorreram e vem ocorrendo também, na área médica e odontológica. Dispositivos médicos como próteses e até mesmo bioimpressão, já se encontram em pleno uso nas áreas de saúde.

O uso de próteses e implantes produzidos customizados com alta precisão, de forma totalmente customizadas já uma realidade e de forma mais rápida e econômica do que se produzidas pelos métodos tradicionais (Figura 6).

Figura 6 - Manufatura Aditiva na área médica.

Fonte: Google Imagens/AMFG e composição do autor.

No campo de bens de consumo, podemos dizer que o leque de aplicações chega ao "infinito", o que vai depender da criatividade do projetista e seus propósitos. Dado que, em todos os processos de desenvolvimento de novos produtos e processos produtivos, novos produtos passam pela modelagem, prototipagem quando começam a ser testados.

Utilizando-se da tecnologia 3 D Print, o ciclo básico de desenvolvimento do produto e o seu lançamento no mercado torna-se mais reduzido, acelerando, por sua vez, a sua introdução no mercado consumidor.

A Adidas desenvolveu o tênis denominado FutureCraft 4 D (Figura 7) através da manufatura aditiva. A entressola desse tênis contém 20.000 escoras para melhorar o amortecimento durante os impactos, tecnologia esse impossível de ser produzida por meio de técnicas tradicionais. 

Figura 7 - Produtos de consumo fabricados com tecnologia 3 D Print

Fonte: AMF (2021) e composição do autor.

Do mesmo modo, campo de cuidados pessoais, a Chanel produziu, utilizando sofisticada tecnologia de feixe de laser destinadas a fusão de camadas de pó de poliamida, uma escova Révolution Volume  (Figura 7) , que é o primeiro pincel de rímel produzido com a tecnologia da manufatura aditiva. A Gilete e tantos outros fabricantes, passaram  utilizar a manufatura aditiva nas suas criações e produções. A Gilete, por exemplo, oferece, mediante kits customizados, 48 opções de aparelhos de barba, todos produzidos em plataforma 3 D Print!

A sua utilização da construção civil, já é uma realidade. A empresa de engenharia Winsun planeja produzir casas populares com a utilização de impressoras 3D, em várias regiões da China. Objetivando reduzir o déficit habitacional chinês, a Winsun pretende distribuir, em várias localidade, impressoras com esse objetivo.

Em associação com a empresa Tomson Group, especializada em obras de construção civil, a Winsun está desenvolvendo um projeto para construção de prédios de até cinco andares,  com o uso dessa tecnologia. Entre muitas vantagens está no aproveitamento praticamente integral do material utilizado, com baixo desperdício.  A pasta de concreto usada como "matéria prima" da impressora é uma prova disso, conforme declarou Ma Yihe da Winsu.

A construção, utilizando esse processo, de uma casa de 200 metros quadrados tem um custo médio de US$ 4.800 (cerca de R$ 26.000,00) sem considerar os custos de mão de obra para a montagem, instalações hidráulicas, elétricas e o acabamento.

Figura 8 - Casa construída com concreto reciclado e impressora 3 D.

Fonte: Massa Cinzenta (2014).

E as aplicações avançam em todos os campos. Um grupo de pesquisadores da Universidade do Maine (EUA) construíram, usando uma impressora 3 D, um barco de 7 metros de comprimento (Figura 9) e pesando 2,2 toneladas em apenas três dias. A embarcação foi testada mediante a simulação de um ambiente em mar aberto.

Figura 9 - Barco de 7 metros e 2, 2 toneladas.

Foto: Universidade do Maine (divulgação).

Os avanços são exponenciais e vêm flexibilizando as operações nas manufaturas e os negócios em todos os campos, valendo registrar os mais recentes avanços na utilização da boimpressão que é "uma tecnologia inovadora com grande potencial na área da saúde, permitindo a produção de scaffolds/suportes ou microtecidos com uma distribuição homogênea de células, materiais e moléculas ao longo da estrutura" (Fonte: Bioimpressão - 2021), como mostra a Figura 10.

Figura 10 - Tecnologia 3 D de bioimpressão.

Fonte: Bioimpressão (2021).

Saindo os livros de ficção científica, e "caindo na real",  não demorará muito tempo para que possamos adentrar em um "supermercado de órgãos" para adquirirmos um fígado, um rim ou outro órgão do nosso corpo e assim a tão sonhada longevidade estendida se tornará proximal de ser construída ! 

Fonte: 

Sculpteo - Dr Kodama creates the ancestor of SLA - A missed patent (1980) - disponível em : https://www.sculpteo.com/blog/2017/03/01/whos-behind-the-three-main-3d-printing-technologies/ - acesso: 06/01/2021.

Jeremy Norma´s - Info  - Chuck Hull Invents Stereolithography or 3D Printing and Produces the First Commercial 3D Printer - disponivel em https://historyofinformation.com/detail.php?entryid=4323 - acesso: 06/01/2021

Massa Cinzenta - Impressora 3D constrói casas com concreto reciclado   disponível em : https://www.cimentoitambe.com.br/massa-cinzenta/impressora-3d-constroi-casas/ - acesso: 06/01/2021.

Bioimpressão - https://www.biofabricacao.com/bioimpressao-3d - acesso: 31/03/2021.

AMFG - Autonomous Manufacturing - in Industrial Applications of 3D Printing: The Ultimate Guide .

3 D Print Industry - in Fillamentum Unverils First Fully BiodegradabelFfilament onoiln for 3 D Print - https://3dprintingindustry.com/news/fillamentum-unveils-first-fully-biodegradable-filament-nonoilen-for-3d-printing-187761/ - acesso: 31/03/2021.