Manufatura Aditiva: Como e por que essa tecnologia pode ser uma alternativa promissora da inovação?
O que é
Os processos de manufatura estão baseados em três segmentos, sendo eles os Processos subtrativos, onde são retiradas camadas do material, como por exemplo: fresamento, torneamento etc. Processos formativos, no qual um material é redesenhado, como ocorre na fundição, forjamento etc. e os Processos aditivos, que oposto ao processo subtrativo, adicionamos material para se obter o produto.
Nesse artigo, abordaremos o processo de manufatura aditiva ou como é comumente conhecida, a impressão 3D, nesse processo os componentes do projeto são formados por diferentes camadas, geralmente essas camadas são sobrepostas de baixo para cima uma após a outra e são ligadas por meio da fusão do material. Embora inicialmente essa tecnologia era conhecida também por prototipagem rápida devido ao desenvolvimento de produtos, nos últimos anos, graças aos avanços dos estudos nessa área, passamos de protótipos para fabricação de peças prontas para produção.
Histórico
A ideia de projetar e criar objetos por meio de camadas não é atual, as pirâmides do Egito, por exemplo, eram construídas por camadas de blocos sobrepostas, para isso, eram aplicadas técnicas que hoje denominamos de topografia. A foto escultura é uma arte que tem como objetivo representar e ilustrar imagens plásticas por meio de processos como a cinzelação, sendo esse um processo subtrativo, fundição e modelagem. Nesse sentido podemos traçar uma forte relação entre essas duas grandes áreas como origem para a manufatura aditiva.
Por volta de 1981 em Ngoya, Japão, Hideo Kodoma, membro do Instituto de Pesquisa Industrial Municipal, desenvolveu métodos baseados na tecnologia de polímero foto endurecido que se apropria da luz UV para fabricar modelos de plásticos em 3D, sendo esse o primeiro processo de ‘’impressão 3D’’ documentado na história. Mas foi em 1984 que o engenheiro Chuck Hull, através da tecnologia de estereolitografia (SLA), criou a primeira impressora 3D. As contribuições de Hull para a manufatura aditiva como conhecemos hoje, foram de extrema importância, contribuindo para o formato de arquivo STL, o fatiamento digital e o uso do preenchimento. Hoje, Chuck Hull é reconhecido como o inventor da impressão 3D.
Como funciona
O processo para manufaturar um objeto na impressora 3D é composto por 4 etapas.
A elaboração de um modelo 3D: Nesse processo, através de um software CAD (Computer Aided Design), o objeto a ser impresso é modelado com todas as dimensões reais que ele terá, para isso são utilizados softwares como SolidWorks, CATIA e Solid Edge.
Fatiamento 3D: Nesta etapa o desenho 3D feito no computador, através de outros softwares denominados como Fatiadores 3D, são responsáveis por transformar o modelo digital do objeto criado em um arquivo de formato GCODE, esse programa é fundamental para a impressão, pois eles literalmente fatiam a peça em inúmeras camadas e definem as coordenadas que a impressora deve seguir, além de definir a velocidade, altura das camadas a porcentagem de preenchimento da peça, bem como os perímetros etc.
Impressão: Finalmente, mandamos o arquivo final para a impressora e é nesse momento que ela começa de fato a operar de acordo com as coordenadas definidas na etapa anterior.
Acabamento: Após finalizar a impressão, a depender do tipo de processo utilizado, é preciso realizar um acabamento superficial, que pode ser feito por meio de lixamento, remoção de material, uso de solventes e para se obter uma boa estética, pode-se realizar uma pintura realista no objeto.
Benefícios
A impressão 3D apresenta-se como uma técnica de manufatura aditiva que possui diversas características positivas e uma vasta multiplicidade de benefícios que revelam seu alto potencial de aplicabilidade e capacidade de ampla utilização para fabricação de bens de consumo e concepção de produtos inovadores. Dentre os seus benefícios citam-se:
Custo: permite que peças sejam produzidas em pequenas quantidades, diminuindo o custo unitário;
Rapidez: produção eficiente do projeto digital ao modelo físico possibilita uma prototipagem rápida;
Complexidade: permite a criação de peças com geometrias complexas;
Customização: os produtos são totalmente personalizáveis de acordo com as necessidades;
Economia/sustentabilidade: o uso reduzido de material gera menor volume de resíduos e gasta pouca energia elétrica;
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