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Tendências de inovações tecnológicas para a manufatura aditiva

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Tendências de inovações tecnológicas para a manufatura aditiva

  1. 1. Tendências de Inovações Tecnológicas para a Manufatura Aditiva Outubro/13 Relatório preparado pela Cysneiros Consultores Associados para a Secretaria de Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco. Pesquisador Responsavel Eletroeletrônica: Eduardo Peixoto
  2. 2. 2 Sumário 1 Introdução ....................................................................................................................... 5 2 Análise das Tendências de Inovação Tecnológica em Eletroeletrônica ....................... 6 2.1 Análise da Tecnologia de Manufatura Aditiva ................................................................... 7 2.1.1 Processos.......................................................................................................................................... 8 2.1.1.1 Estereolitografia (SLA) .............................................................................................................. 8 2.1.1.2 Modelagem por fusão e depósito (FDM) ................................................................................. 11 2.1.1.3 Sinterização a laser (SLS) ........................................................................................................ 14 2.1.1.4 Sinterização a laser direta no metal (DMLS) ........................................................................... 16 2.1.1.5 Impressão 3D (3PD) ................................................................................................................. 18 2.1.1.6 Impressão jato de tinta (MM/MJM) ......................................................................................... 19 2.1.1.7 Jato de polímero foto sensível (JP) ........................................................................................... 21 2.1.1.8 Manufatura de objeto laminado (LOM) ................................................................................... 22 2.1.1.9 Outros processos ...................................................................................................................... 24 2.1.1.10 Comparação entre processos de manufatura aditiva ................................................................. 25 2.1.2 Aplicações ...................................................................................................................................... 26 2.1.2.1 Aviação .................................................................................................................................... 26 2.1.2.2 Medicina ................................................................................................................................... 28 2.2 Macrotendências em Manufatura Aditiva......................................................................... 30 2.3 Recomendações às Empresas de Eletroeletrônica de Pernambuco ................................. 31 3 Conclusão ...................................................................................................................... 33 4 Referências .................................................................................................................... 34
  3. 3. 3 Índice de Tabelas Tabela 1 - Vantagens e desvantagens do SLA ....................................................................................................... 10 Tabela 2 - Vantagens e desvantagens do FDM ..................................................................................................... 13 Tabela 3 - Vantagens e desvantagens do SLS ....................................................................................................... 15 Tabela 4 - Vantagens e desvantagens do DMLS ................................................................................................... 17 Tabela 5 - Vantagens e desvantagens do 3PD ...................................................................................................... 18 Tabela 6 - Vantagens e desvantagens do MM/MJM.............................................................................................. 20 Tabela 7 - Vantagens e desvantagens do JP ......................................................................................................... 21 Tabela 8 - Vantagens e desvantagens do LOM ..................................................................................................... 23 Tabela 9 – Comparativo dos processos de Manufatura Aditiva ............................................................................ 25
  4. 4. 4 Índice de Figuras Figura 1 – Panorama da tecnologia de Manufatura Aditiva .................................................................................. 7 Figura 2 – Estereolitografia ................................................................................................................................... 8 Figura 3 – Plataforma de suporte .......................................................................................................................... 9 Figura 4 – Peças produzidas por SLA..................................................................................................................... 9 Figura 5 – Modelagem por fusão e depósito ........................................................................................................ 11 Figura 6 – Equipamento FDM MakerBot Replicator 2 ....................................................................................... 12 Figura 7 – Peça produzida com FDM .................................................................................................................. 13 Figura 8 – Sinterização a laser ............................................................................................................................ 14 Figura 9 – Exemplo de peça produzida pelo SLS ................................................................................................. 15 Figura 10 – Sinterização a laser direta no metal ................................................................................................. 16 Figura 11 – Impressão 3D ................................................................................................................................... 18 Figura 12 – Impressão jato de tinta ..................................................................................................................... 19 Figura 13 – Peça produzida com MJM ................................................................................................................. 20 Figura 14 – Impressão jato de foto polímero ....................................................................................................... 21 Figura 15 – Manufatura de objeto laminado ....................................................................................................... 22 Figura 16 – Protótipos de braçadeiras para motores de avião ........................................................................... 26 Figura 17 – Suporte de asa de avião de 5 metros ................................................................................................ 27 Figura 18 – Raio de um implante de titânio ......................................................................................................... 28 Figura 19 – Impressão 3D de sistema circulatório .............................................................................................. 29
  5. 5. 5 1 Introdução Este relatório foi produzido no âmbito no projeto CICTEC - Centro de Inteligência Competitiva para Parques Tecnológicos, e apresenta o panorama da Inovação Tecnológica para o setor de Eletroeletrônica, no Brasil e no Mundo, suas principais características, as tendências em suportes e ferramentas tecnológicas, e as oportunidades de inovação tecnológica para as empresas pernambucanas. Será abordada a inovação para as tecnologias de Manufatura Aditiva. No documento detalhamos as diversas tecnologias a que conjuntamente chama-se manufatura aditiva, das quais a tecnologia de impressão 3D é a de maior popularidade na mídia. Estas novas tecnologias provocam profundas mudanças no processo produtivo, reduzindo o custo de prototipagem e expandindo a flexibilidade produtiva. O emprego no processo de Desenvolvimento de Novos Produtos, diminui o time to market, ao criar protótipos em escala real, que permitem desde um exame visual do projeto, até servir de modelo para testes em túneis de vento por exemplo.
  6. 6. 6 2 Análise das Tendências de Inovação Tecnológica em Eletroeletrônica As tecnologias de impressão 3D estão presentes em todas as listas sobre tecnologias disruptivas recentesFonte bibliográfica inválida especificada. (Downes, 2013). Hoje já é possível projetar e produzir objetos de menor complexidade em casa utilizando tecnologia de impressão 3D, mas no futuro toda uma nova cadeia de fornecedores será criada para suportar a customização e produção pelos próprios usuários, como exibido no vídeo animado do Laboratorio de Fabricacion de Barcelona (Disseny Hub Barcelona, 2011). Em uma entrevista realizada pela McKinsey & Company, Eric Schmidt, presidente do conselho do Google, apresentou as tecnologias com maior potencial de impacto sobre as economias, modelos de negócios e a vida das pessoas: biologia computacional, impressão 3D e veículos autônomosFonte bibliográfica inválida especificada.. Ainda que o impacto da evolução e disseminação das tecnologias de impressão 3D seja transversal aos setores econômicos: agricultura, indústria e serviços, aparentemente o setor industrial será afetado mais rapidamente que os demais, pois no curto prazo tanto os usuários serão capazes de produzir produtos de menor complexidade em casa, tornando algumas indústrias obsoletas; como as indústrias mais inovadoras já estão modificando seus processos produtivos para incorporar essas tecnologias, como por exemplo: a General Eletric está produzindo um dos componentes da turbina de aviação usando tecnologias de impressão 3D, sob o olhar de outras divisões da GE e de diversos concorrentes (LaMonica, 2013), a indústria chinesa está produzindo peças de aviação mais resistente, com redução do peso em 40% e de custo em 95% (Jiay, 2013). O objetivo desse documento é o levantamento do estágio atual da tecnologia de manufatura aditiva e uma análise preliminar do uso dessa tecnologia pelas empresas do ParqTel.
  7. 7. 7 2.1 Análise da Tecnologia de Manufatura Aditiva Nos últimos anos, a mídia tem dado um grande destaque para a tecnologia de Impressão 3D, que frequentemente está associado ao surgimento e popularização de produtos para o mercado pessoal que permitem a fabricação de objeto em dimensões reais utilizando um software de modelagem CAD (computer aided design). Entretanto, desde a década de 80, a indústria já utiliza tecnologias similares com o nome de Prototipação Rápida (Rapid Prototyping - RP). O emprego mais comum dessa tecnologia é no processo de Desenvolvimento de Novos Produtos, com objetivo de diminuir o time to market, ao criar protótipos em escala real, que permite desde um exame visual do projeto, até servir de modelo para testes em túneis de vento. Esses protótipos não tinham a mesma qualidade dos artefatos produzidos na linha de produção tradicional, que empregava tecnologias de subtração e injeção por moldes. A pesquisa cientifica no campo da Prototipação Rápida, levou ao surgimento da Manufatura Rápida (Rapid Manufacturing – RM), que permite a fabricação de objetos em dimensões reais em nível de qualidade superior aos das tecnologias tradicionais da manufatura. Um desenvolvimento subjacente é a tecnologia de Ferramental Rápido (Rapid Tooling - RT) para manter a compatibilidade com a tecnologia de moldes da manufatura. Segundo os autores, todas essas tecnologias foram agrupadas sob a denominação de Manufatura Aditiva (Thymianidis, et al., 2012). Na figura abaixo, temos um panorama das tecnologias e suas matérias primas: Figura 1 – Panorama da tecnologia de Manufatura Aditiva1 1 (Thymianidis, Achillas, Tzetzis, & Iakovou, 2012)
  8. 8. 8 2.1.1 Processos 2.1.1.1 Estereolitografia (SLA) O processo de estereolitografia foi comercializado pela 3D Systems a partir 1988. O equipamento de estereografia consiste em um tanque contendo um polímero fotossensível líquido, uma plataforma móvel imersa no líquido para suporte da peça e um laser ultravioleta que endurece o polímero (CustomPartNet, 2008). A figura abaixo ilustra esse processo: Figura 2 – Estereolitografia 2 2 (CustomPartNet, 2008)
  9. 9. 9 Na figura abaixo está exibida a plataforma de suporte utilizada em equipamentos de estereolitografia: Figura 3 – Plataforma de suporte 3 O equipamento de estereolitografia pode produzir diversas peças ao mesmo tempo como vemos na figura abaixo, onde também podemos observar a plataforma de suporte. Figura 4 – Peças produzidas por SLA 3 (Brain, 2000)
  10. 10. 10 As principais vantagens e desvantagens do processo de estereolitografia estão descritas na tabela abaixo: Tabela 1 - Vantagens e desvantagens do SLA Vantagens Desvantagens As peças produzidas tem uma resistência Necessidade de solidificar (“curar”) as peças alta à temperatura. 4 produzidas em luz ultravioleta. 5 Possibilidade de fabricar peças com paredes Investimento alto, o custo de um muito finas 4 equipamento de estereolitografia é maior do que US$ 250.000,00, e o ambiente para instalação deve ser ventilado, por causa dos vapores dos polímeros e solventes. 5 O processo é lento, parte por causa do tempo de “cura”, parte pelas próprias limitações do processo. 4 5 4 (Thymianidis, et al., 2012)
  11. 11. 11 2.1.1.2 Modelagem por fusão e depósito (FDM) Esse processo é similar a estereolitografia, e foi desenvolvido pela Stratasys (www.stratasys.com). É um dos processos mais utilizados, principalmente no mercado de uso pessoal. O equipamento em uma plataforma com uma base de espuma, a partir da qual será construída a peça. Os polímeros, na forma de filamentos, são puxados pelas guias e derretidos no bico aquecido. Um dos polímeros é utilizado para a construção da peça e o outro para a estrutura de suporte da mesma. Após o término de uma camada, a plataforma desce para que a próxima camada possa ser construída. Esse tipo de impressora permite que partes da própria impressora sejam construídas (CustomPartNet, 2008). A figura abaixo ilustra esse processo: Figura 5 – Modelagem por fusão e depósito 6 6 (CustomPartNet, 2008)
  12. 12. 12 Um dos equipamentos FDM de maior sucesso para o uso pessoal, a impressora Makerbot vem substituindo inclusive equipamentos profissionais (Lopes, 2013). Figura 6 – Equipamento FDM MakerBot Replicator 2 7 7 Fonte bibliográfica inválida especificada.
  13. 13. 13 Após o término da fabricação, o material de suporte da peça (a parte marrom da figura abaixo) é removido com água (Langnau, 2011): Figura 7 – Peça produzida com FDM 8 As principais vantagens e desvantagens do processo de modelagem por fusão e depósito estão descritas na tabela abaixo: Tabela 2 - Vantagens e desvantagens do FDM Vantagens Desvantagens As peças produzidas tem uma resistência Baixa qualidade do acabamento 10 alta à temperatura 9 Velocidade da impressão para peças de Pouca precisão das medidas quando baixo custo 10 comparado com os demais processos 10 Uso de água para dissolver as estruturas de suporte 10 Impressoras de baixo custo disponíveis para uso pessoal 8 (Langnau, 2011) (CustomPartNet, 2008) 10 (Thymianidis, et al., 2012) 9
  14. 14. 14 2.1.1.3 Sinterização a laser (SLS) Esse processo foi desenvolvido na universidade do Texas e patenteado em 1989. O conceito é similar ao SLA. O equipamento consiste em três câmeras, sendo uma delas para construção e as outras duas para depósito de pó, com um laser em movimento para fundir (sinterizar) o composto de polímero ou metal. O pó é mantido em elevada temperatura, de modo que seja facilmente fundido com o laser. Se for metal, o tamanho das partículas é em torno de 100 micrometros, e demanda a necessidade de um adesivo (CustomPartNet, 2008). A figura abaixo ilustra esse processo: Figura 8 – Sinterização a laser 11 11 (CustomPartNet, 2008)
  15. 15. 15 O acabamento das peças produzidas com o processo de sinterização a laser é muito fino, como podemos ver na figura abaixo: Figura 9 – Exemplo de peça produzida pelo SLS 12 As principais vantagens e desvantagens do processo de sinterização a laser estão descritas na tabela abaixo: Tabela 3 - Vantagens e desvantagens do SLS Vantagens Desvantagens Não requer uma estrutura de suporte para a Precisão das medidas depende do tamanho construção da peça. 13 das partículas do material. 14 Trabalha com uma variedade grande de Pós-tratamento das peças com bronze para materiais: polímeros, metais e cerâmicas. 15 aumentar a densidade e para remover o excesso de pó, aumentando o tempo de produção. 13 A estrutura do material é do mesmo nível de qualidade daquele produzido em moldes industriais. 12 Acabamento fino. 13 12 Fonte bibliográfica inválida especificada. (CustomPartNet, 2008) 14 (Wong & Hernandez, 2013) 15 (Thymianidis, et al., 2012) 13
  16. 16. 16 2.1.1.4 Sinterização a laser direta no metal (DMLS) O processo foi desenvolvido de forma conjunta pela Rapid Product Innovations (RPI) e EOS GmbH a partir de 1994. O tamanho das partículas é 20 micrometros, permitindo a fusão do material sem a necessidade de um adesivo (CustomPartNet, 2008). Esse processo é uma evolução do SLS, onde o uso de uma partícula menor resolveu os principais problemas do processo (CustomPartNet, 2008). A figura abaixo ilustra esse processo: Figura 10 – Sinterização a laser direta no metal 16 16 (CustomPartNet, 2008).
  17. 17. 17 As principais vantagens e desvantagens do processo de sinterização a laser direta no metal estão descritas na tabela abaixo: Tabela 4 - Vantagens e desvantagens do DMLS Vantagens Por não utilizar um adesivo, dispensa a etapa de infiltração, sendo capaz de prover peças com densidade de 95%. 16 Devido ao tamanho da partícula, o acabamento é muito fino, e a precisão das medidas é alta. 16 Desvantagens
  18. 18. 18 2.1.1.5 Impressão 3D (3PD) O processo de Impressão 3D foi desenvolvido pelo MIT e licenciado para diversas empresas. O processo é semelhante ao do SLS, exceto pelo fato que ao invés de um laser para unir o pó de metal ou cerâmica, essa união é feita por um adesivo depositado pela cabeça de impressão. Após o término de uma camada, a plataforma de construção desce para que seja construída uma nova camada. A figura abaixo ilustra esse processo: Figura 11 – Impressão 3D 17 As principais vantagens e desvantagens do processo de impressão 3D estão descritas na tabela abaixo: Tabela 5 - Vantagens e desvantagens do 3PD Vantagens Desvantagens Baixo custo de produção. 17 Baixa precisão das medidas. 17 Velocidade de impressão é alta. 17 Acabamento grosso. 17 Baixa resistência das peças. 17 17 Fonte bibliográfica inválida especificada..
  19. 19. 19 2.1.1.6 Impressão jato de tinta (MM/MJM) A impressão jato de tinta é baseado na técnica de impressão 2D, que usa pequenos jatos de tinta. No caso da manufatura aditiva, a tinta é substituída por um termoplástico ou cera, também é utilizado um material de suporte. Impressoras como a ModelMaker (MM) usam um bico para o material da peça e outro para o material de suporte. Impressoras como a MultiJet Moldeling (MJM) utilizam centenas de bicos, o que aumenta a velocidade de construção. A figura abaixo ilustra esse processo: Figura 12 – Impressão jato de tinta 18 18 Fonte bibliográfica inválida especificada.
  20. 20. 20 A qualidade do acabamento é dos diferenciais do processo de impressão jato de tinta. Na figura abaixo, temos o exemplo de uma peça produzida com o processo MJM: Figura 13 – Peça produzida com MJM19 As principais vantagens e desvantagens do processo de impressão jato de tinta estão descritas na tabela abaixo: Tabela 6 - Vantagens e desvantagens do MM/MJM Vantagens Desvantagens Excelente precisão das medidas 18 Velocidade do processo 18 Acabamento muito fino 18 Poucas opções de materiais 18 Peças frágeis 18 19 Fonte bibliográfica inválida especificada.
  21. 21. 21 2.1.1.7 Jato de polímero foto sensível (JP) Este processo combina os processos SLS e MM/MJM, onde cabeças de impressão depositam gotas do material da peça e do material do suporte e uma lâmpada ultravioleta endurece (“cura”) a peça. A figura abaixo ilustra esse processo: Figura 14 – Impressão jato de foto polímero 20 As principais vantagens e desvantagens do processo jato de polímero foto sensível estão descritas na tabela abaixo: Tabela 7 - Vantagens e desvantagens do JP Vantagens Excelente precisão das medidas. 18 Desvantagens Capacidade de reproduzir detalhes e qualidade do material é inferior ao processo SLS. 18 Acabamento muito fino. 18 20 Disponível em http://www.custompartnet.com/wu/ink-jet-printing. Acesso em maio 2013.
  22. 22. 22 2.1.1.8 Manufatura de objeto laminado (LOM) O processo de manufatura de objeto laminado foi desenvolvido pela Helisys, e comercializado a partir de 1991. O equipamento consiste em um mecanismo que avança a folha de material, um cilindro aquecido que comprime a camada atual sobre a anterior e um laser que corta a camada atual da peça. Após uma camada ser concluída, a plataforma desce para a próxima camada ser concluída. A figura abaixo ilustra esse processo: Figura 15 – Manufatura de objeto laminado 21 21 Fonte bibliográfica inválida especificada..
  23. 23. 23 As principais vantagens e desvantagens do processo de manufatura de objeto laminado estão descritas na tabela abaixo: Tabela 8 - Vantagens e desvantagens do LOM Vantagens Desvantagens A velocidade de produção é alta. 22 A qualidade do acabamento é grossa. 22 Baixo custo de produção. 23 Estruturas complexas internas são difíceis de serem construídas. 23 Não há necessidade material de suporte. 23 de estrutura ou Perda de material, pois o processo também é subtrativo. 23 Possibilidade de construir peças maiores. 23 22 23 Fonte bibliográfica inválida especificada. (Wong & Hernandez, 2013)
  24. 24. 24 2.1.1.9 Outros processos Nos últimos vinte anos diversas inovações tem mantido a tecnologia de manufatura aditiva em constante evolução. Dessa forma, existem diversos outros processos de manufatura aditiva, além dos listados nas seções anteriores, dentre eles: Prometal é processo para construção de ferramental de injeção que utiliza aço inoxidável, tungstênio, zircônio em pó para sinterização a laser (Wong & Hernandez, 2013). Fusão por feixe de elétrons (EBM) é um processo similar ao SLS, exceto pelo tipo de laser utilizado. Nesse processo é utilizado um laser de elétron de alta voltagem (30 a 60 KV). O processo demanda uma câmera de vácuo para evitar oxidação. Esse processo poderia ser utilizado no espaço para construção / manutenção de estruturas no espaço (Wong & Hernandez, 2013). Deposição Direta de Metal (DMD) é um processo que utiliza um braço robótico com um laser poderoso de CO2 que é responsável por fundir uma pequena quantidade de pó de metal. Esse processo pode ser utilizado reparar e reconstruir peças danificadas. Alguns modelos de equipamento demandam uma câmera com gás inerte para processar metais ou ligas exóticas e/ou sintetizar novos materiais (Thymianidis, et al., 2012).
  25. 25. 25 2.1.1.10 Comparação entre processos de manufatura aditiva A tabela abaixo apresenta um comparativo entre os diversos processos de Manufatura Aditiva (CustomPartNet, 2013) 24: Tabela 9 – Comparativo dos processos de Manufatura Aditiva Característica Estereolitografia Tipo de material Materiais Sinterização a laser Sinterização a laser direta no metal Impressão 3D Impressão jato de tinta Jato Polímero Foto Sensível Manufatura de Objeto Laminado SLA Sigla Modelagem por fusão e depósito FDM SLS DMLS 3DP MM, MJM JP LOM Líquido (Polímero foto sensível) Sólido (Filamentos) Pó Pó Pó Líquido (Polímeros) (Metal) Líquido (Polímero foto sensível) (Laminas) Termoplásticos (elastômero) Dimensões 25 Termoplásticos (ABS, polifenilsulfona, policarbonato, elastômero). Termoplásticos (Nylon, poliamida, poliéster, elastômero, compostos). Metais Ferrosos (Ligas de aço, aço inoxidável, aço) Metais não ferrosos (alumínio, bronze, cobaltocromo, titânio), cerâmicas. Metais Ferrosos (aço inoxidável) Metais não ferrosos (bronze), elastômeros, compostos, cerâmicas. Termoplásticos (poliéster) Termoplásticos (acrílico elastômero) Sólido Termoplásticos (PVC), papel, compostos (Metais ferrosos, Metais não ferrosos, cerâmicas). 59 x 29 x 19,7 36 x 24 x 36 22 x 22 x 30 10 x 10 x 8.7 59 x 29.5 x 27.6 12 x 6 x 6 19.3 x 15.4 x 7.9 32 x 22 x 20 Menor tamanho suportado 25 0,004 0,005 0,005 0,005 0,008 0,005 0,006 0,008 Altura mínima da camada25 0,0010 0,0050 0,0040 0,0010 0,0020 0,0005 0,0006 0,0008 Precisão das dimensões 25 0,0050 0,0050 0,0100 0,0040 0,0010 0,0010 0,0010 0,0040 Acabamento da superfície Fino Grosso Médio Médio Grosso Muito fino Fino Grosso Velocidade Média Lenta Rápida Rápida Muito rápida Lenta Rápida Rápida Aplicações Teste de forma e adequação, testes funcionais, moldes de ferramentas, partes encaixáveis, partes com alto nível de detalhes, modelos para apresentações, aplicações em altas temperaturas. Teste de forma e adequação, testes funcionais, moldes de ferramentas, partes encaixáveis, partes pequenas com detalhes, modelos para apresentações, aplicações em altas temperaturas, medicina e alimentação. Teste de forma e adequação, testes funcionais, moldes de ferramentas, partes encaixáveis, living hinges, partes com poucos detalhes, aplicações em altas temperaturas. Teste de forma e adequação, testes funcionais, moldes de ferramentas, implantes médicos, partes aeroespaciais. Modelos conceituais, testes funcionais limitados, modelos arquitetônicos e de espaços abertos, aplicações em bens de consumo e empacotamento Teste de forma e adequação, moldes de ferramentas, partes com alto nível de detalhes, aplicações em joalheria e itens finos, dispositivos médicos Teste de forma e adequação, moldes de ferramentas, partes com alto nível de detalhes, modelos para apresentações, aplicações em joalheria e itens finos. Teste de forma e adequação, moldes de ferramentas, partes encaixáveis, partes com poucos detalhes. 24 As especificações de processo reflete o valor aproximado das capacidades de um processo e deve ser visto apenas como um guia. Capacidades reais são dependentes do fabricante, equipamento, materiais e requisitos de peças. 25 Todas as medidas estão em polegadas
  26. 26. 26 2.1.2 Aplicações 2.1.2.1 Aviação Um joint venture da GE com a France’s Snecma vai usar difusores de motor de aviação produzidos através da manufatura aditiva para o novo jato LEAP, que deverá entrar em produção em 2016. Cada motor demanda 10 a 20 difusores e serão fabricados em torno de 25000 difusores anualmente, durante três anos (LaMonica, 2013). A GE planeja substituir também os defletores de ar. Cada defletor é fabricado em 10 horas de forja e aproximadamente 50% do titânio é perdido. A GE economizará US$ 25.000,00 em horas de trabalho ao mudar para a manufatura aditiva (Freedman, 2011). Figura 16 – Protótipos de braçadeiras para motores de avião 26 26 (LaMonica, 2013)
  27. 27. 27 A China quer ser tornar líder global no fornecimento de tecnologia de manufatura aditiva. Com recursos governamentais, especialmente da área militar, os chineses estão trabalhando para substituir as peças de titânio forjadas de seus aviões J-20 e J31 por peças fabricadas com manufatura aditiva, na expectativa de redução de até 40% do peso. Uma universidade da China já está fazendo suporte de titânio para asas de 5 metros para o avião de passageiros C919, que entrará em operação em 2016 (Jiay, 2013). Figura 17 – Suporte de asa de avião de 5 metros 27 27 (Jiay, 2013)
  28. 28. 28 2.1.2.2 Medicina Uso de implantes de mandíbula personalizados de titânio produzido pelo processo de manufatura aditiva DLMS permite que o implante seja adequado para o perfil ósseo do paciente e seis meses após a operação não foi reportado nenhum efeito pós-operatório (3T RPD Ltd, s.d.). Figura 18 – Raio de um implante de titânio 28 28 (Industrial Research Institute, 2012)
  29. 29. 29 Cientistas da Universidade da Pensilvânia estão estudando como fazer órgãos a partir das próprias células do animal, mas um problema permanecia: sem um sistema circulatório as células morrem sufocadas, sem alimento e nem como eliminar seus excrementos. Órgãos possuem um sistema circulatório complexo, que até hoje tinha sido difícil de reproduzir em laboratório. Com um processo de manufatura aditiva, os cientistas estão explorando uma solução para esse problema. Eles imprimiram um sistema circulatório do “futuro” órgão em açúcar e fizeram as células crescerem ao redor. Progressivamente, durante o processo, o açúcar é dissolvido e escoa pelos próprios canais que ele criou (Penn News, 2012). Figura 19 – Impressão 3D de sistema circulatório 29 29 Fonte bibliográfica inválida especificada..
  30. 30. 30 2.2 Macrotendências em Manufatura Aditiva A tecnologia de manufatura aditiva tem apresentado uma evolução constante ao longo das últimas duas décadas, desenvolvendo novos processos, novos equipamentos e reduzindo o custo dos mesmos. Essa redução de custos viabilizou a comercialização de equipamentos com valores acessíveis para pequenas / médias empresas, e até mesmo indivíduos, que deve acelerar ainda mais esse processo de inovação. Alguns desses equipamentos de uso pessoal estão substituindo com sucesso equipamentos profissionais (Lopes, 2013).
  31. 31. 31 2.3 Recomendações às Empresas de Eletroeletrônica de Pernambuco A manufatura aditiva pode ser aplicada em dois macros processos da indústria: o desenvolvimento de novos produtos e na produção. Analisando na perspectiva do conjunto do Porto Digital e ParqTel, a aplicação da manufatura aditiva no desenvolvimento de novos produtos não só é possível, como já temos dois casos: 1. serviço de aluguel de bicicletas, onde a FabK e a Serttel desenvolveram protótipos de alguns dos componentes da bicicleta utilizada no serviço; 2. luminária para iluminação urbana, onde a Fabk e a Almec desenvolveram um modelo de luminária. Existem dois laboratórios de impressão 3D adequados para prototipação de produtos, um na Fabk e outro no Departamento de Design da UPFE (LaCA2I - Laboratório de Concepção e Análise de Artefatos Inteligentes). Entretanto a grande oportunidade de inovação da manufatura aditiva está na aplicação da tecnologia nos processos produtivos da indústria, ou sob a forma de novos produtos e serviços, ou através de grandes reduções de custo dos produtos e serviços atuais. Sob essa perspectiva não foi detectada durante as pesquisas e entrevistas, nenhuma infraestrutura de laboratórios ou de pessoal capacitado para o projeto e operação dessa tecnologia. Dessa forma, sugerimos que a gestão do Porto Digital e ParqTel, articulada com os empresários do setor elaborem um plano de ações para entendimento e incorporação dessa tecnologia, dentre elas: Convenio com as universidades com curso de engenharia (UFPE, UPE) para formação de recursos humanos de nível superior na tecnologia. Os estudantes poderiam através do programa Ciência Sem Fronteiras assimilar conhecimento em manufatura aditiva em indústrias dos Estados Unidos e Europa; Instalação de um laboratório de manufatura aditiva no ParTel. Esse laboratório poderia ser instalado em parceria com o SENAI, pois a rede SENAI de Ferramentaria possui laboratórios de manufatura aditiva, em Santa Catarina e São Paulo. (Leão,
  32. 32. 32 2012). Um plano de transferência de tecnologia poderia acelerar a formação de recursos humanos de nível técnico; Participação em congressos e feiras sobre tecnologias de manufatura aditiva para acompanhamento das tendências do segmento.
  33. 33. 33 3 Conclusão Neste relatório que apresentou as tendências de inovação tecnológica em manufatura aditiva, observamos as oportunidades de inovação que as tecnologias digitais propiciam, mesmo no segmento de hardware, como é o caso da difusão e redução de custos de softwares de desenho (CAD). Observamos que a manufatura aditiva pode ser utilizada tanto na redução de custos e flexibilização da produção em geral, como particularmente no desenvolvimento de protótipos e novos produtos. Por fim, realizamos um levantamento do estágio atual da tecnologia de manufatura aditiva e uma análise preliminar do uso dessa tecnologia pelas empresas do ParqTel e do Porto Digital e vimos que elas já possuem certa experiência no uso desta tecnologia, e que o ambiente local gradualmente vem dispondo de mais laboratórios e infraestruturas compartilhadas de manufatura aditiva, por exemplo no Porto Digital e na UFPE.
  34. 34. 34 4 Referências 3T RPD Ltd. (s.d.). Titanium mandibular implant for QMC patient. Acesso em 09 de Maio de 2013, disponível em 3T RPD Ltd: http://www.3trpd.co.uk/portfolio/titaniummandibular-implant-for-qmc-patient/gallery/medical-case-studies/ Brain, M. (05 de Outubro de 2000). How Stereolithography 3D Layering Works. Acesso em 09 de Maio de 2013, disponível em Howstuffworks: http://computer.howstuffworks.com/stereolith2.htm CustomPartNet. (2008). 3D Printing. Acesso em 09 de Maio de 2013, disponível em CustomPartNet: http://www.custompartnet.com/wu/3d-printing CustomPartNet. (2008). Direct Metal Laser Sintering. Acesso em 09 de Maio de 2013, disponível em CustomPartNet: http://www.custompartnet.com/wu/direct-metal-lasersintering CustomPartNet. (2008). Fused Deposition Modeling. Acesso em 09 de Maio de 2013, disponível em CustomPartNet: http://www.custompartnet.com/wu/fused-depositionmodeling CustomPartNet. (2008). Inkjet Printing. Acesso em 09 de Maio de 2013, disponível em CustomPartNet: A figura abaixo ilustra esse processo: CustomPartNet. (2008). Laminated Object Manufacturing. Acesso em 09 de Maio de 2013, disponível em CustomPartNet: http://www.custompartnet.com/wu/laminated-objectmanufacturing CustomPartNet. (2008). Selective Laser Sintering. Acesso em 09 de Maio de 2013, disponível em CustomPartNet: http://www.custompartnet.com/wu/selective-laser-sintering. CustomPartNet. (2008). Stereolithography. Acesso em 09 de Maio de 2013, disponível em CustomPartNet: http://www.custompartnet.com/wu/stereolithography CustomPartNet. (09 de Maio de 2013). Process Comparison. Acesso em 09 de Maio de 2013, disponível em CustomPartNet: http://www.custompartnet.com/rapid-process- compare?p=89,91,90,127,93,168,169,94
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