Tudo sobre a Manufatura Aditiva
A Manufatura Aditiva (MA) é um processo que consiste na adição de material, camada sobre camada, até formar o produto desejado. Podemos dizer que a MA é toda uma área da produção industrial, e que engloba diversos processos, inclusive a Impressão 3D. Existem estimativas que seu mercado vai quadruplicar até 2027.
Manufatura Aditiva X Impressão 3D
É muito comum confundir os dois, ou até colocá-los como sinônimos. Entretanto, o ponto que difere os dois processos é que, na MA, há a busca pela validação técnica e qualitativa do produto final, utilizando-se de métodos computacionais para a criação do produto, que será feito pela Impressão 3D. Portanto, a Impressão 3D é uma das etapas que formam, em sua totalidade, a Manufatura Aditiva.
A produção destes objetos, independente da tecnologia empregada, acontece a partir da adição de finas camadas, sobrepostas uma à outra, até que a peça tenha seu formato final. No entanto, mesmo que os processos de fabricação sejam semelhantes, cada tipo de impressão 3D tem uma forma característica de criar o objeto, como por exemplo Impressão 3D FDM®, a Esteriolitografia (SLA) e a Sinterização Seletiva a Laser.
O conceito tem sido aplicado atualmente nas indústrias que visam rapidez, baixo custo, customização, entre outros fatores que serão apresentados.
Leia mais: Como é feita a Impressão 3D em metais.
Como funciona o processo?
O início de tudo é a modelagem digital, softwares de desenhos tridimensionais, conhecidos como Software CAD (Computer Aided Desing, ou desenho auxiliado por computador), são utilizados para design e definição das medidas do produto. Feito isso os modelos digitais devem ser divididos em camadas, visto que as tecnologias de impressão trabalham uma camada por vez, neste procedimento o arquivo deve ser exportado para um outro programa conhecido como Slicer que realizará a divisão. Definidos os parâmetros, um arquivo no formato G-Code (formato utilizado na maioria dos equipamentos) é enviado para a impressora 3D que irá responder as coordenadas pré-configuradas e fará a deposição do material.
Alguns Software CAD utilizados no processo de criação dos modelos digitais são: NETFABB, TINKERCAD, 3DS MAX, entre outros.
Exemplo de processo de manufatura Aditiva.
Leia mais: Como funciona a Impressão 3D.
Quais tecnologias utilizadas?
Atualmente, existem inúmeras tecnologias envolvendo o processo de impressão 3D, cada uma oferece métodos e atende objetivos específicos. Dentre todas as técnicas existentes, três são mais difundidas e uma, Modelagem de Deposição Fundida (FDM), é a mais utilizada no mercado.
- Modelagem de Deposição Fundida (FDM®): É a técnica mais utilizada que consiste em um extrusor liberando finas camadas subsequentes de um material polimérico fundido.
Tecnologia FDM de Impressão 3D.
- Estereolitografia (SLA): Uma resina líquida é inserida em um tanque e a mesma exposta à uma luz ultravioleta, as luzes solidificam as resinas ao tocá-las. Normalmente o processo necessita de um acabamento posterior a impressão.
- Sinterização Seletiva a Laser: Produz objetos 3D a partir de granulados de cerâmicas, plásticos e metais. Este tipo de impressão utiliza uma cabeça de laser que enrijece o material em pó. Este processo tem um limitante, a necessidade de uma câmera vedada, visto que o processo necessita de uma temperatura constante durante a produção.
Vantagens X Limitações da Manufatura Aditiva
Vantagens
Incontáveis benefícios são apresentados no uso da manufatura aditiva os quais são vantajosos tanto para empresa quanto para os profissionais.
Primeiramente, a velocidade do trajeto percorrido na linha de produção, do modelo digital à um modelo físico, possibilita uma ágil prototipagem das peças, isto é, indústrias que utilizam a tecnologia possuem alta produtividade e maiores interações do projeto evitando gastos desnecessários.
Outra vantagem é o baixo custo de produção, permitindo que a produção seja feita em pequenos e médios lotes.
Em seguida, a Customização e Liberdade de design faz com que as peças impressas atinjam as necessidades específicas e permite que geometrias complexas possam ser desenvolvidas, incorporando novas tecnologias e criando novos produtos.
Por fim, a Sustentabilidade, a manufatura aditiva além de usar pouco material na produção, gera poucos resíduos, isso provém do método camada por camada utilizado nos procedimentos de impressão, diferente do que é feito na manufatura substrativa.
Limitações
Apresentadas as vantagens da Manufatura Aditiva, é importante ressaltar que existem limitações também.
Primeiramente, há uma falta de conhecimento sobre o design do produto, pois, para que sejam exploradas todas as potencialidades da MA, é necessário pensar de maneira a não utilizar material de maneira desnecessária.
Em seguida, há também o custo de produção, que é maior quando comparados a outros métodos de produção de massa, como os de injeção em moldes, já que a impressora tem uma limitação de peças que podem ser feitas, e o seu tamanho inclusive. Há o custo com relação ao material empregado, já que com os polímeros essa diferença de preço diminuiu consideravelmente, tornando-o mais competitivo. Mas com os metais e cerâmicas ainda é um processo caro.
Além disso, os materiais apresentem limitações, pois, como o material é trabalhado, normalmente à uma temperatura elevada, deve-se considerar o fluxo de deposição para que o resfriamento seja da maneira correta.
Leia mais: Manufatura Aditiva – o processo que está revolucionando a fabricação – CCDM/UFSCar.
Manufatura Aditiva x Manufatura Subtrativa
Os dois modelos de manufatura utilizam SoftwareCAD’s para o design do modelo digital e para gerar as coordenadas responsáveis pelo funcionamento do processo, o que difere ambos os processos são as técnicas utilizadas. Ao contrário da manufatura aditiva, que insere material por camadas, a manufatura subtrativa remove parcialmente o material de um bloco maciço até construir o objeto desejado. Comparando a funcionalidade, pode-se dizer que enquanto a manufatura aditiva permite personalização e construção de projetos complexos, a manufatura subtrativa é indicada a realização de projetos que demandam maior resistência mecânica.
Entre as técnicas mais famosas de manufatura subtrativa estão o torneamento, a retificação, o fresamento e a eletroerosão, esses equipamentos também são conhecidos como CNC.
Maquinário CNC de fresamento.
Aplicações da Manufatura Aditiva
A manufatura aditiva conquistou um espaço cativo em alguns ramos específicos, tanto profissionalmente quanto na área acadêmica. A possibilidade de produzir peças complexas e detalhadas com um custo mais baixo contribui para uma maior aceitação da tecnologia. No setor automotivo, além da prototipagem que permite fabricações com excelência, existe a fabricação de ferramentas, guias, gabaritos e detalhes finais.
Mão Biônica produzida por impressão 3D.
Na medicina, o desenvolvimento de próteses através da impressão 3D está auxiliando grandemente a área. A produção de próteses anatômicas mais adequadas com preços acessíveis atendeu às necessidades de inúmeras pessoas. Na ortodontia, um profissional pode imprimir com facilidade em seu consultório as próteses que precisa, sem a necessidade de encaminhar pedidos demorados aos laboratórios, estes fatores são positivos para o profissional e o paciente.
Conclusão
Portanto, foi visto nesse texto que a Manufatura Aditiva é um processo, que envolve tanto a questão de desenvolver o produto em um software , para que a impressora 3D, de acordo com o método mais adequado, o imprima. É uma tecnologia que está evoluindo de maneira extremamente acelerada e suas aplicações e vantagens só irão aumentar.
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