O que é manufatura aditiva, tecnologias, vantagens e muito mais!

Equipe TOTVS | 06 setembro, 2022

Manufatura aditiva é um método revolucionário de produção, que permite desenvolver produtos em um curto espaço de tempo, sem depender de moldes. O conceito é muito associado à impressão 3D, mas vai muito além.

Por isso, cada vez mais, a indústria se mostra interessada na manufatura aditiva, aplicada nas revoluções da Indústria 4.0 e Indústria 5.0.

Isso porque essa nova tecnologia vem revolucionando não só a fabricação de produtos, como também diversos outros segmentos.

Conforme avançamos e nos desenvolvemos tecnologicamente, podemos explorar melhor o potencial dessa ferramenta.

Entenda mais sobre como funciona a manufatura aditiva e como ela pode trazer vantagens para o segmento industrial. Continue a leitura!

O que é manufatura aditiva?

Manufatura aditiva (AM, additive manufacturing) é um processo que opera diversas ferramentas. Um modelo de AM é a impressão 3D, que imprime objetos por meio da sobreposição progressiva de um material em camadas.

Assim, é possível criar objetos com base num modelo digital. No mercado, pode-se encontrar alguns tipos de manufatura aditiva:

  • Fused Deposition Modeling ou Modelagem de Deposição Fundida: utiliza filamentos de polímeros para produzir os objetos;
  • Stereolithography ou Estereolitografia: modelo que solidifica resinas líquidas com luz ultravioleta;
  • Selective Laser Sintering ou Sinterização Seletiva a Laser: faz a produção a partir de materiais granulados de cerâmicas, plásticos e metais.
  • Binder Jetting ou Jateamento de Aglutinantes: funciona com a pulverização de um aglutinante líquido sobre um pouco de pó, que se solidifica.
  • Material Jetting ou PolyJet: utiliza um laser direcionado a uma poça de pó metálico, que solidifica-o.

Essa tecnologia tem sido aplicada na fabricação de automóveis e aviões. No setor da saúde, é utilizada para a fabricação de implantes odontológicos e de próteses.

Essas possibilidades abrem portas para um grande potencial em inovação, principalmente da indústria.

O que é manufatura aditiva de metais?

À primeira vista, o metal pode parecer um material avesso a este conceito de manufatura avançada. Porém, existem vários tipos que possibilitam o uso de processos aditivos.

Um exemplo é o ouro e a prata, metais preciosos facilmente maleáveis. Além disso, podemos mencionar o aço inoxidável e o titânio.

Mas como? Com diferentes sistemas, como os baseados em laser ou por meio de jateamento de ligas metálicas.

Eles podem ser aplicados na produção de vários componentes diferentes, como peças aeroespaciais e até mesmo joias.

Como funciona essa tecnologia?

A manufatura aditiva funciona por meio da adição de material camada por camada, com base em um modelo digital — normalmente, baseado em Computer Aided Design (o famoso “CAD”) ou objetos 3D escaneados.

O processo se inicia com o uso de um computador que controla uma máquina de AM.

Essa máquina lê um arquivo de projeto 3D e adiciona material de forma aditiva para criar o componente tridimensional desejado.

Essas informações orientam o caminho de um bico ou cabeçote de impressão, que deposita o material.

À medida que esfria, o material (ou os materiais) se fundem para formar um objeto.

A adição de materiais ocorre por camada, com quantidades mínimas que formam uma película ultrafina.

Cada camada sucessiva se liga à camada anterior de material fundido ou parcialmente fundido.

O processo aditivo pode ser usado para criar objetos de uma variedade de materiais, como mencionamos anteriormente: metais, plásticos e cerâmicas.

Um pouco sobre a história da manufatura aditiva

Apesar de parecer uma tecnologia e prática nova, a manufatura aditiva no Brasil e no mundo existe há mais de 40 anos.

O conceito, originalmente, surgiu de um conto literário nos anos 1940. Em 1971, no entanto, um dispositivo de injeção contínua de material metálico foi patenteado nos Estados Unidos.

Porém, foi no Japão que as primeiras tecnologias de impressão 3D foram desenvolvidas, no Nagoya Municipal Industrial Research Institute.

Entretanto, à época, o financiamento e o interesse pela tecnologia eram limitados.

Após a década de 1980, outras tecnologias, avanços e patentes foram criados, incluindo o estereolitografia e o Sistema de Fabricação Automatizada por Computador, desenvolvido por Bill Masters.

indústria 4.0

Principais vantagens da manufatura aditiva

A fabricação aditiva pode proporcionar diversas vantagens para as empresas que decidem adotá-la. Falamos sobre as principais delas a seguir:

Protótipos detalhados

Com o uso dessa tecnologia, é possível fabricar protótipos minimamente detalhados, que permitem testes em uma versão mais realista dos produtos. Assim, as versões finais são mais eficientes e atendem ainda melhor ao consumidor.

Agilidade de produção

Outra grande vantagem em usar esse modelo de fabricação é a velocidade com que os itens são feitos. A produção é rápida e segue o modelo digital do objeto, por isso, também é muito precisa.

Essa agilidade permite um número maior de produtos sendo fabricados, para atender de forma automatizada à demanda do mercado.

Redução de custos

Se você produz mais rápido, também economiza seus custos de produção. Além disso, a matéria-prima dessa produção é mais acessível do que as tradicionais.

Isso faz com que os produtos possam ter um valor menor e que sejam vendidos para mais pessoas.

Versatilidade

Os maquinários tradicionais, na maioria dos casos, só operam utilizando um tipo de material. Já na produção aditiva, é possível fabricar os itens ao utilizar materiais diferentes em um único processo.

No caso das impressoras 3D, a expectativa é de que, no futuro, seja possível ter ainda mais diversidade de materiais para fabricação.

Personalização

Além de fabricar com mais velocidade, a AM ainda tem a vantagem de oferecer personalização de produtos.

A demanda por produtos personalizados tem crescido. Por este motivo, contar com essa tecnologia pode ser uma vantagem para a empresa.

Sustentabilidade

Por utilizar menos material na produção, ela se torna mais sustentável. 

Também evita o desperdício de materiais e economiza mais energia do que o maquinário tradicional.

E as desvantagens?

A manufatura aditiva é diferente dos processos de manufatura tradicionais, como a usinagem subtrativa, em que o material é removido de um objeto para criar a forma desejada.

Uma das suas principais vantagens, como mencionamos, é a versatilidade na criação de peças — de forma mais rápida e também em modelos mais complexos.

No entanto, também existem algumas vantagens deste tipo de processamento.

Na prática, a AM pode ser mais lenta e mais cara do que os processos tradicionais.

Além disso, a AM pode resultar em produtos de qualidade inferior quando comparados aos itens feitos com métodos tradicionais.

Ou seja, para algumas aplicações, é necessário evoluir os métodos e tecnologias aplicados, de modo a tornar a AM mais confiável para a indústria como um todo.

Quais são as tecnologias da manufatura aditiva?

O processo de manufatura aditiva começa com um desenho virtual 3D do componente a ser construído.

Este projeto é criado usando um software de desenho assistido por computador (CAD) ou um scanner 3D.

Uma vez finalizado o projeto, ele é enviado para a máquina de AM.

Para simplificar, podemos mencionar a mais comum de todas: a impressora 3D, que hoje até mesmo pessoas físicas podem ter em suas casas.

Por fim, é necessário contar com o material a ser utilizado no desenvolvimento dos produtos.

Onde se aplica a manufatura aditiva? Conheça alguns exemplos

Como vimos, essa nova tecnologia de produção proporciona muitas vantagens para as empresas que a adotam.

Existem também muitas aplicações da AM que já existem ou estão perto de se tornarem realidade. Veja alguns exemplos:

Saúde

As próteses de baixo custo são, de fato, o que mais se destaca quando falamos no setor da saúde.

Essa tecnologia também permite produzir a cópia exata dos órgãos do corpo humano, para que sejam examinados de maneira mais precisa.

Para o futuro, a expectativa é que seja possível replicar o tecido humano para, por exemplo, repor a pele que sofreu queimaduras graves.

Com o avanço dessa tecnologia, também será possível imprimir órgãos humanos, o que diminuirá consideravelmente as filas de transplantes.

Automobilismo

Já no âmbito do automobilismo, é possível produzir carros inteiros por meio da impressora 3D.

As peças são de alta qualidade, além de ser possível fazer protótipos para a realização de testes.

Em 2014, a Local Motors imprimiu em 44 horas um protótipo de um carro exclusivo e expôs no Salão da Indústria de Chicago.

Além disso, mais recentemente, conforme noticiou a CNN, o time de Fórmula 1 da McLaren passou a utilizar peças impressas em 3D em seus carros.

Um exemplo é o aerofólio traseiro, que com a tecnologia AM é produzido ao longo de 10 dias — muito melhor que as cinco semanas totais que levava por métodos tradicionais.

Culinária

Já é viável a impressão de comida por meio do processo de fabricação aditiva.

Por exemplo, ao utilizar uma matéria-prima comestível, é possível produzir diversos pratos, seja com a sobreposição de camadas até com o uso de métodos mais complexos.

Existem algumas opções de impressoras 3D de comida que podem ser encontradas no mercado.

Você pode até escolher se deseja uma dieta mais saudável adquirindo o equipamento certo. Basta preparar os ingredientes e depois colocá-los dentro da máquina para que ela imprima a comida.

Instituições de ensino

O avanço tecnológico já é uma constante nas salas de aulas. Inclusive, não são poucas as inovações que visam a melhorar a experiência do aluno.

Nesse sentido, a AM pode ser utilizada em vários contextos dentro do planejamento escolar, seja para o ensino básico — como com a expansão da cultura maker — ou para o técnico/superior.

Talvez a principal questão a se avaliar é a possibilidade de desenvolver a gamificação na educação, a partir do uso de impressoras 3D para o estudo mais avançado de matérias técnicas.

O que uma empresa deve ter para fabricar por adição? 

Como mencionamos, as tecnologias para utilizar a manufatura aditiva não são inacessíveis. Basta ter o software de modelagem em 3D, o equipamento aditivo e o material para abastecê-lo.

Muitas vezes, inclusive, não é necessário ter expertise no software em si, já que muitos modelos de peças são gratuitamente disponibilizados na internet.

Porém, antes de investir na tecnologia, indicamos entender seu fluxo produtivo, para entender se a inovação tem encaixe na sua cadeia de valor.

Ou seja, o método AM iria reduzir custos ou o tempo de produção? Manteria ou aumentaria a qualidade? Seria financeiramente viável? E, sobre a expertise no tema, seus funcionários possuem qualificação adequada?

Manufatura aditiva e manufatura subtrativa: como se diferem?

A AM é o processo de construir um produto a partir de camadas de materiais, geralmente em um ambiente controlado por computador.

Já a manufatura subtrativa envolve a remoção de material de uma peça bruta para criar o produto final.

Manufatura aditiva e subtrativa se diferem em vários aspectos, incluindo precisão, complexidade e tempo.

A primeira é normalmente mais precisa do que a segunda, pois os componentes são criados a partir do zero, permitindo que os envolvidos projetem produtos com precisão milimétrica.

Além disso, a AM é mais complexa do que a manufatura subtrativa, pois é preciso considerar todos os aspectos da fabricação antes de iniciar o processo.

Por fim, o método aditivo é mais lento do que o subtrativo, pois cada camada de material precisa ser cuidadosamente disposta antes da próxima ser adicionada.

No entanto, à medida que a tecnologia da impressão 3D continua evoluindo, a velocidade da AM está aumentando rapidamente.

Tecnologia no setor da indústria

A Indústria 4.0 é uma realidade que traz muitas inovações para o setor. Muitos processos já são automatizados, e a utilização da tecnologia é constante. Muitas empresas adotaram a Inteligência Artificial, softwares de gestão e outras soluções que permitem grandes avanços.

O investimento na modernização dos processos é fundamental para que o negócio cresça e se desenvolva. Entenda mais sobre a automação industrial e como ela pode tornar seu negócio mais lucrativo.

Tecnologias TOTVS para indústrias

Com o ritmo acelerado da globalização e graças às novas tecnologias que surgem a cada dia, é missão da indústria acompanhar a transformação.

Diante deste cenário, as empresas buscam soluções tecnológicas inovadoras para manter sua competitividade.

A TOTVS é uma empresa que atua há mais de 30 anos no mercado e oferece tecnologias para todos os setores da indústria, com foco na inovação tecnológica.

Os sistemas da TOTVS permitem que as empresas reduzam custos, aumentem a produtividade e melhorem a qualidade de suas entregas.

Além disso, as indústrias aproveitam de recursos voltados para a solução de outros problemas, como a sustentabilidade.

Que tal experimentar e ter em mãos o controle da sua produção e dos indicadores de sucesso?

Conheça as tecnologias TOTVS para indústrias!

Conclusão

A manufatura aditiva é uma tecnologia inovadora e que tem muito a crescer.

Sua prática, apesar de envolver investimentos, oferece muitas vantagens sobre os processos tradicionais, como a capacidade de criar formas complexas e de criar peças com vários materiais.

A AM é um campo em rápida evolução, com novas máquinas e materiais sendo desenvolvidos o tempo todo.

E a sua empresa, já conhecia o termo ou trabalhou com algum recurso do tipo?

Esperamos que esse guia ajude você a entender mais sobre o tema!

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