Quais são as vantagens da impressão em 3D?

Quais são as vantagens da impressão em 3D?

Este artigo busca comparar as principais vantagens da impressão em 3D quando comparado às técnicas de fabricação tradicionais.

Introdução

A impressão em 3D cria objetos sólidos construindo-os em camadas, uma de cada vez. Produzir através deste método oferece muitas vantagens em relação às técnicas de fabricação convencionais. Embora existam uma grande variedade de tecnologias de impressão 3D diferentes, as vantagens apresentas aqui geralmente se aplicam à indústria como um todo.

É improvável que a impressão em 3D substitua todos os métodos de fabricação tradicionais, no entanto há muitas situações em que  leva vantagem. Compreende-las ajuda o profissional que trabalha com impressão em 3D a tomar as melhores decisões ao selecionar uma técnica de fabricação que resulte na entrega do melhor produto com o maior custo-benefício.

Agilidade

Uma das principais vantagens na impressão 3D é a velocidade com que as peças podem ser produzidas em comparação com os métodos de fabricação tradicionais. Projetos complexos podem ser carregados a partir de um modelo CAD e concluidos em algumas horas. Com maior agilidade, há maior tempo hábil para possíveis correções, ajustes e personalizações.

Quando, antigamente poderia levar dias ou até semanas para um profissional receber o projeto de um protótipo, hoje, com a impressão 3D, um modelo pode chegas nas mãos do designer dentro de minutos. Enquanto a fabricação tradicional demora horas ou dias para construir e entregar uma peça, a capacidade de produzir peças finais em volumes baixos a médios oferece uma grande vantagem de economia de tempo para quem opta pela produção em 3D.

Fabricação de um único passo

Uma das maiores preocupações para um profissional é como fabricar uma peça com a maior eficiência e precisão possível. A maioria dos objetos exige uma grande quantidade de etapas e processos de fabricação para sua construção e a ordem em que as elas ocorrem afetam a qualidade e a consistência  do projeto.

Vamos tomar como exemplo um suporte de aço personalizado que seja feito através de métodos de fabricação tradicionais. Como a produção em 3D, o processo começa com um modelo CAD. Uma vez que o mesmo é finalizado, a produção inicia com o corte do aço. Os comprimentos de corte são então apertados na posição e soldados um por vez para formar o suporte. Às vezes, um manual precisará ser feito para garantir que todos os componentes estejam corretamente alinhados. As soldas são então moídas para dar um bom acabamento superficial. Os furos seguintes são perfurados para que o suporte possa ser montado na parede. Finalmente, o suporte é lançado com areia, preparado e pintado para então ir a venda.

As máquinas de impressão 3D completam o processo inteiro em um único passo, sem necessidade de interação durante a fase de construção. Para o processo de fabricação em 3D, assim que o design CAD for finalizado, ele pode ser carregado para a impressora e impresso em algumas horas.

A capacidade de produzir uma peça com uma única ação reduz muito a dependência de diferentes fluxos de fabricação (usinagem, soldagem, pintura) e dá ao profissional maior controle sobre o produto final, além da economia.

Custos

O custo de fabricação pode ser dividido em 3 partes; Custos de operação da impressora, Custos de materiais e Custos de mão-de-obra.

Custos de operação da impressora: a maioria das impressoras 3D de mesa usam a mesma quantidade de energia que um computador comum. No entanto, tecnologias de fabricação em 3D industriais consomem uma grande quantidade de energia para produzir uma única peça, porém a capacidade de produzir geometrias complexas em uma única etapa resulta em maior eficiência e acaba por ser positiva em relação ao custo. Os gastos da máquina são geralmente o menor contribuinte para o custo total de impressão em 3D.

Custos de materiais: o custo do material para a fabricação de aditivos varia de acordo com a tecnologia. As impressoras FDM Desktop usam bobinas de filamentos que custam cerca de US $ 25 por kg enquanto a impressão SLA requerem resina, que se comercializa em torno de US $ 150 o litro. Esta comparação de custo de materiais é complicada, pois é muito distinta em relação á indústria convencional. O pó de nylon usado no SLS custa cerca de US $ 70 por kg, enquanto as pastilhas de nylon comparáveis  as que são ​​utilizadass na moldagem por injeção, podem ser encontradas de US $ 2 a US $ 5 por kg. Os custos em material são o principal fator para o custo de uma peça feita através de impressão em 3D.

Custos de mão-de-obra: uma das principais vantagens da impressão em 3D é o custo da mão-de-obra humana. Para o processamento final, a maioria das impressoras 3D requerem apenas que um operador pressione um botão. A máquina segue um processo completamente automatizado para produzir o objeto. Em comparação com a fabricação tradicional, onde maquinistas, técnicos e operadores altamente qualificados são normalmente necessários, os custos de mão-de-obra para uma impressora 3D são quase insignificantes.

A impressão em 3D para baixos volumes é muito competitiva em termos de custos em comparação com a indústria tradicional. Para a produção de protótipos que requerem modificações na forma e ajustes, é significativamente mais barato do que outros métodos de fabricação alternativos e muitas vezes também é competitivo para a fabricação de partes funcionais. As técnicas de produção tradicionais tornam-se mais viáveis ​​à medida em que os volumes começam a aumentar e os altos custos de instalação são justificados pelos grandes números de demanda e, consequentemente de fabricação.

Consulta de risco

Produzir um objeto errado custa tempo e dinheiro. Mesmo pequenas mudanças em um molde ou fabricação podem ter um grande impacto no custo de fabricação. Ser capaz de verificar a consitência e qualidade de um projeto, imprimindo um protótipo pronto para produção antes de investir em equipamentos de fabricação caros (moldes ou ferramentas e gabaritos) tira o risco do processo de prototipagem. Criando então a confiança necessária no investidor que irá fazer os investimento para a possibilidade de produção em massa.

Liberdade, complexidade e design

As restrições impostas pela fabricação tradicional sobre o que pode ser feito ou não, geralmente não são relevantes para quem imprime em 3D. Embora existam algumas restrições sobre os recursos de tamanho mínimo que podem ser impressos com precisão e detalhamento, a maioria das preocupações do profissional gira em torno de como orientar a a otimização de uma impressão para reduzir a dependência do suporte e a probabilidade de falha na impressão. Isso permite aos designers uma grande quantidade de liberdade na criação e e a produção em camadas possibilita que geometrias muito complexas possam ser facilmente desenvolvidas.

Personalização

A impressão 3D permite não apenas mais liberdade de design e produção, mas também  a personalização completa dos projetos. Como a fabricação 3D é centrada em construir peças únicas uma a cada vez, ela é perfeitamente adequada para produção personalizada. Este conceito foi adotado pela indústria médica e odontológica para a fabricação de próteses, implantes e auxiliares dentários específicos. Além de equipamentos esportivos de alto nível, adaptados perfeitamente a um atleta, a impressão 3D também colabora para a personalização e de acessórios de moda e muitos outros objetos do cotidiano. Em termos de custo, provavelmente em algum tempo será a alternativa mais viável para a fabricação de ítens exclusivos.

Facilidade de acesso

Embora a impressão 3D exista há mais de trinta anos, a maior parte do crescimento deste mercado ocorreu nos últimos cinco. Isso levou a uma grande produção de impressoras 3D que foram chegando ao mercado, tornando significativamente mais fácil para os profissionais acessarem a tecnologia. Somente em 2015, mais de 278.000 impressoras 3D, avaliadass com menos de US $ 5000 foram vendidas globalmente, com o número dobrando consistentemente nos últimos 3 anos. O que era até então uma tecnologia de nicho, acessível apenas a um pequeno segmento da indústria de transformação, é agora um método de produção parcial prontamente disponível e com custo competitivo, utilizado em uma vasta gama de indústrias em muitos países ao redor do globo. Não só pela indústria, mas também pelo público geral, as impressoras 3D estão chegando nas casas diariamente nos últimos anos.

Sustentabilidade

Métodos de fabricação de subtração, tais como fresagem CNC, torneamento e alguns outros, removem uma quantidade significativa de material de um bloco inicial, resultando em grandes volumes de resíduos desperdiçados. Os métodos de impressão 3D  geralmente utilizam  100% do material necessário para construir uma peça. A maioria dos processos utilizam materiais que podem ser reutilizados para uma futura construção, resultando em um processo de fabricação mais sustentável, produzido com pouquíssimo desperdício.

O aumento no número de máquinas de impressoras 3D no Brasil e no mundo também afetou  a distancia em que os protótipos são enviados. Como as impressoras 3D requerem uma compreensão muito básica para operar com sucesso, os projetos não precisam ir somente para instituições ou profissionais especializados. A globalização do uso da tecnologia tem impacto ambiental positivo. A possibilidade de imprimir e produzir peças de forma mais sustentável no local, resulta em redução de poluição e desperdício muito menor para a maioria das peças produzidas através da impressão em 3D.

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