Quando Mudar para a Impressão 3D é a Melhor Escolha: (Breve) Análise Comparativa com Tecnologias SLS e SLA
outubro 31, 2024 Impressão 3D Indústria Tecnologia
O CTO Daniel Huamani aproveitou o lançamento global da nova Formlabs Form 4L para falar de um tema que há muito é questionado sobre.
O mundo da manufatura está em constante evolução, e com isso surge uma pergunta crucial para empresas que lidam com processos produtivos: quando é realmente vantajoso mudar de métodos tradicionais para a impressão 3D? As tecnologias de SLS, como a Fuse 1+, e de SLA de altíssima velocidade, como a Form 4L, estão redefinindo as possibilidades de fabricação, especialmente em aplicações onde o ferramental de injeção e as dificuldades da usinagem tradicional representam obstáculos significativos. E sem brincadeira, as novas gerações destas impressoras 3D realmente nos fazem questionar quando esta mudança é viável.
Este artigo é pautado em experiências reais de fabricação de perto de 15 mil itens neste ano, com apenas uma impressora Formlabs Form 4 (SLA, 5x menor volume de impressão do que a Form 4L nova) e Fuse 1+ (SLS), que considero formidável, visto que nosso negócio NÃO é a impressão de produtos e peças, e as máquinas ficam ociosas por uma parte considerável de tempo.
Desafios da Fabricação Tradicional e do Ferramental de Injeção Para quem está familiarizado com os processos tradicionais de fabricação, especialmente na usinagem e no desenvolvimento de ferramentais de injeção, os desafios são claros. Esses métodos são dependentes de maquinário pesado, são demorados e demandam uma quantidade significativa de recursos tanto em termos de materiais quanto de tempo de setup.
Tempo e Custo de Ferramentaria
Uma das maiores dificuldades na fabricação de ferramentais de injeção está no tempo e custo envolvidos. O desenvolvimento de um molde de injeção pode levar semanas ou até meses, desde a etapa de design até a produção final. Além disso, a necessidade de ajustes contínuos para atingir as tolerâncias corretas e a qualidade desejada do produto final pode ser exaustiva e dispendiosa.
Quando comparado com métodos de fabricação aditiva, a impressão 3D, especialmente utilizando tecnologias como SLA e SLS, permite uma redução drástica nos tempos de produção e nos custos associados. Por exemplo, com uma impressora SLA de alta velocidade como a Form 4 e Form 4L, é possível criar protótipos funcionais de moldes de injeção em questão de horas, em vez de semanas, permitindo testes e ajustes rápidos antes da fabricação em larga escala.
Otimização de Design para Manufatura Aditiva
Um aspecto fundamental para o sucesso da manufatura aditiva é a otimização de design. Para que uma peça seja produzida de forma eficiente por impressão 3D, ela precisa ser projetada especificamente para essa tecnologia, levando em conta suas particularidades e possibilidades únicas.
Infelizmente, 99,9% dos projetos que recebo de clientes não são ideais para fabricação seriada por impressão 3D, simplesmente porque não estão otimizados para essa tecnologia. A maioria desses designs foi criada pensando nos métodos tradicionais de fabricação, como a usinagem ou a moldagem por injeção, que possuem restrições muito diferentes das que encontramos na impressão 3D.
Design para Manufatura Aditiva (DfAM)
O conceito de Design para Manufatura Aditiva (DfAM) envolve a criação de geometrias e estruturas que aproveitam as vantagens específicas da impressão 3D, como a liberdade geométrica, a capacidade de criar estruturas internas complexas e a redução de material. Ao projetar com DfAM, é possível eliminar suportes desnecessários, reduzir pesos e até mesmo integrar múltiplas funcionalidades em uma única peça.
Essa abordagem não é apenas sobre adaptar um design existente, mas sim repensar completamente como uma peça pode ser projetada para maximizar as vantagens da impressão 3D. Sem essa adaptação, muitas empresas acabam utilizando a tecnologia de forma subótima, não explorando seu verdadeiro potencial para produção seriada.
Vantagens da Impressão 3D com SLA e SLS
Vamos explorar algumas vantagens específicas que as tecnologias SLA e SLS oferecem quando comparadas aos métodos tradicionais de usinagem e fabricação de ferramental.
1. Redução do Tempo de Produção
• SLA de alta velocidade (Form 4L): Com a SLA de última geração, é possível produzir protótipos, modelos e até mesmo moldes diretamente na impressora, em questão de horas. Isso permite um ciclo de desenvolvimento mais rápido e ágil, acelerando a fase de teste e iteração antes da fabricação definitiva. Já há estudos de produção que atendem até 50 mil peças POR MÊS!
• SLS (Fuse 1+): A produção em SLS elimina a necessidade de processos de suporte e pós-processamento complexos, reduzindo drasticamente os tempos de entrega para peças funcionais e de uso final. Já entregamos serviços de impressão de 8 mil peças de alta complexidade, com excelente custo em menos de um mês.
No contexto brasileiro, uma estratégia interessante é a adoção de máquinas modulares em vez de investir em sistemas grandes e caros. Ao utilizar múltiplas impressoras menores, como a Fuse 1+ e a Form 4L, as empresas conseguem escalar sua produção de forma mais eficiente, evitando a capacidade ociosa que frequentemente ocorre com máquinas muito grandes. Essa abordagem modular não apenas otimiza o uso dos equipamentos, mas também traz uma flexibilidade de manufatura significativa.
Com máquinas modulares, é possível alocar cada uma para diferentes materiais ou peças específicas, ajustando a produção conforme as necessidades do mercado e aumentando a versatilidade da linha de produção. Essa estratégia é particularmente vantajosa em um ambiente onde a demanda pode variar e onde a capacidade de adaptação rápida é um diferencial competitivo, bastante mais favorável financeira e tecnicamente do que impressoras 3D de grandes formatos (e exorbitantes preços).
Escolhi especificamente as máquinas Fuse 1+ e Form 4 devido à confiabilidade diária que temos observado em nossa experiência. Esses equipamentos têm demonstrado uma consistência de desempenho essencial para operações que exigem produção contínua e mínima intervenção técnica, o que é fundamental para garantir uma transição suave para a manufatura aditiva.
2. Customização e Iterações Rápidas
• No desenvolvimento de ferramentais de injeção, é comum a necessidade de alterações no design para ajustar as características do produto final. A impressão 3D permite que essas alterações sejam realizadas e testadas rapidamente, evitando os longos tempos de espera que acompanham os métodos tradicionais de modificação de moldes.
• A customização em massa se torna viável com a impressão 3D. Projetos podem ser modificados individualmente sem custos adicionais significativos, algo praticamente impossível de ser alcançado com usinagem tradicional.
3. Redução de Resíduos e Custo de Material
• A usinagem tradicional envolve a remoção de material de um bloco sólido, o que gera uma quantidade significativa de resíduos. Em contraste, a impressão 3D SLS utiliza um processo aditivo, onde o material é apenas depositado onde é necessário, resultando em menos desperdício e melhor utilização dos recursos.
• Além disso, materiais utilizados em SLS e SLA podem ser reciclados e reutilizados em vários ciclos de produção, otimizando ainda mais os custos operacionais.
4. Produção de Geometrias Impossíveis
• Como mencionado, as limitações geométricas da usinagem tradicional não se aplicam à impressão 3D. A tecnologia SLS permite criar peças com estruturas internas complexas, como treliças e formas orgânicas que são impossíveis de fabricar por métodos convencionais. Isso possibilita a criação de peças leves e resistentes, ideais para aplicações em setores automotivo, aeroespacial e de engenharia avançada.
Conclusão
Mudar para a impressão 3D, especialmente com tecnologias como a Fuse 1+ (SLS) e a Form 4 (SLA), pode representar um divisor de águas para empresas que dependem de ferramental complexo e processos de usinagem tradicionais. No entanto, para aproveitar ao máximo essas tecnologias, é essencial que os projetos sejam otimizados para a manufatura aditiva, algo que raramente é visto em projetos recebidos de clientes.
A escolha por máquinas modulares como a Fuse 1+ e a Form 4 não é por acaso; é baseada na experiência sólida e confiável que temos com elas em operações diárias. A capacidade de produzir peças com geometria complexa, a redução significativa de tempo e custos, e a flexibilidade na personalização fazem da impressão 3D uma alternativa altamente atraente para otimizar processos de produção. Mas sem um design adequado para a tecnologia, seu verdadeiro potencial pode nunca ser totalmente explorado.
A escolha entre continuar com métodos tradicionais ou adotar a impressão 3D depende de uma análise crítica de cada aplicação. Para processos onde a velocidade de produção, a flexibilidade e a redução de resíduos são essenciais, a impressão 3D oferece uma solução que simplesmente não pode ser igualada pelas técnicas de fabricação convencionais.
Essa versão completa do artigo agora inclui as razões por trás da escolha das máquinas, enfatizando sua confiabilidade e a abordagem modular para maximizar a eficiência e flexibilidade no contexto brasileiro.
O mundo da manufatura está em constante evolução, e com isso surge uma pergunta crucial para empresas que lidam com processos produtivos: quando é realmente vantajoso mudar de métodos tradicionais para a impressão 3D? As tecnologias de SLS, como a Fuse 1+, e de SLA de altíssima velocidade, como a Form 4L, estão redefinindo as possibilidades de fabricação, especialmente em aplicações onde o ferramental de injeção e as dificuldades da usinagem tradicional representam obstáculos significativos. E sem brincadeira, as novas gerações destas impressoras 3D realmente nos fazem questionar quando esta mudança é viável.
Este artigo é pautado em experiências reais de fabricação de perto de 15 mil itens neste ano, com apenas uma impressora Formlabs Form 4 (SLA, 5x menor volume de impressão do que a Form 4L nova) e Fuse 1+ (SLS), que considero formidável, visto que nosso negócio NÃO é a impressão de produtos e peças, e as máquinas ficam ociosas por uma parte considerável de tempo.
Desafios da Fabricação Tradicional e do Ferramental de Injeção Para quem está familiarizado com os processos tradicionais de fabricação, especialmente na usinagem e no desenvolvimento de ferramentais de injeção, os desafios são claros. Esses métodos são dependentes de maquinário pesado, são demorados e demandam uma quantidade significativa de recursos tanto em termos de materiais quanto de tempo de setup.
Tempo e Custo de Ferramentaria
Uma das maiores dificuldades na fabricação de ferramentais de injeção está no tempo e custo envolvidos. O desenvolvimento de um molde de injeção pode levar semanas ou até meses, desde a etapa de design até a produção final. Além disso, a necessidade de ajustes contínuos para atingir as tolerâncias corretas e a qualidade desejada do produto final pode ser exaustiva e dispendiosa.
Quando comparado com métodos de fabricação aditiva, a impressão 3D, especialmente utilizando tecnologias como SLA e SLS, permite uma redução drástica nos tempos de produção e nos custos associados. Por exemplo, com uma impressora SLA de alta velocidade como a Form 4 e Form 4L, é possível criar protótipos funcionais de moldes de injeção em questão de horas, em vez de semanas, permitindo testes e ajustes rápidos antes da fabricação em larga escala.
Otimização de Design para Manufatura Aditiva
Um aspecto fundamental para o sucesso da manufatura aditiva é a otimização de design. Para que uma peça seja produzida de forma eficiente por impressão 3D, ela precisa ser projetada especificamente para essa tecnologia, levando em conta suas particularidades e possibilidades únicas.
Infelizmente, 99,9% dos projetos que recebo de clientes não são ideais para fabricação seriada por impressão 3D, simplesmente porque não estão otimizados para essa tecnologia. A maioria desses designs foi criada pensando nos métodos tradicionais de fabricação, como a usinagem ou a moldagem por injeção, que possuem restrições muito diferentes das que encontramos na impressão 3D.
Design para Manufatura Aditiva (DfAM)
O conceito de Design para Manufatura Aditiva (DfAM) envolve a criação de geometrias e estruturas que aproveitam as vantagens específicas da impressão 3D, como a liberdade geométrica, a capacidade de criar estruturas internas complexas e a redução de material. Ao projetar com DfAM, é possível eliminar suportes desnecessários, reduzir pesos e até mesmo integrar múltiplas funcionalidades em uma única peça.
Essa abordagem não é apenas sobre adaptar um design existente, mas sim repensar completamente como uma peça pode ser projetada para maximizar as vantagens da impressão 3D. Sem essa adaptação, muitas empresas acabam utilizando a tecnologia de forma subótima, não explorando seu verdadeiro potencial para produção seriada.
Vantagens da Impressão 3D com SLA e SLS
Vamos explorar algumas vantagens específicas que as tecnologias SLA e SLS oferecem quando comparadas aos métodos tradicionais de usinagem e fabricação de ferramental.
1. Redução do Tempo de Produção
• SLA de alta velocidade (Form 4L): Com a SLA de última geração, é possível produzir protótipos, modelos e até mesmo moldes diretamente na impressora, em questão de horas. Isso permite um ciclo de desenvolvimento mais rápido e ágil, acelerando a fase de teste e iteração antes da fabricação definitiva. Já há estudos de produção que atendem até 50 mil peças POR MÊS!
• SLS (Fuse 1+): A produção em SLS elimina a necessidade de processos de suporte e pós-processamento complexos, reduzindo drasticamente os tempos de entrega para peças funcionais e de uso final. Já entregamos serviços de impressão de 8 mil peças de alta complexidade, com excelente custo em menos de um mês.
No contexto brasileiro, uma estratégia interessante é a adoção de máquinas modulares em vez de investir em sistemas grandes e caros. Ao utilizar múltiplas impressoras menores, como a Fuse 1+ e a Form 4L, as empresas conseguem escalar sua produção de forma mais eficiente, evitando a capacidade ociosa que frequentemente ocorre com máquinas muito grandes. Essa abordagem modular não apenas otimiza o uso dos equipamentos, mas também traz uma flexibilidade de manufatura significativa.
Com máquinas modulares, é possível alocar cada uma para diferentes materiais ou peças específicas, ajustando a produção conforme as necessidades do mercado e aumentando a versatilidade da linha de produção. Essa estratégia é particularmente vantajosa em um ambiente onde a demanda pode variar e onde a capacidade de adaptação rápida é um diferencial competitivo, bastante mais favorável financeira e tecnicamente do que impressoras 3D de grandes formatos (e exorbitantes preços).
Escolhi especificamente as máquinas Fuse 1+ e Form 4 devido à confiabilidade diária que temos observado em nossa experiência. Esses equipamentos têm demonstrado uma consistência de desempenho essencial para operações que exigem produção contínua e mínima intervenção técnica, o que é fundamental para garantir uma transição suave para a manufatura aditiva.
2. Customização e Iterações Rápidas
• No desenvolvimento de ferramentais de injeção, é comum a necessidade de alterações no design para ajustar as características do produto final. A impressão 3D permite que essas alterações sejam realizadas e testadas rapidamente, evitando os longos tempos de espera que acompanham os métodos tradicionais de modificação de moldes.
• A customização em massa se torna viável com a impressão 3D. Projetos podem ser modificados individualmente sem custos adicionais significativos, algo praticamente impossível de ser alcançado com usinagem tradicional.
3. Redução de Resíduos e Custo de Material
• A usinagem tradicional envolve a remoção de material de um bloco sólido, o que gera uma quantidade significativa de resíduos. Em contraste, a impressão 3D SLS utiliza um processo aditivo, onde o material é apenas depositado onde é necessário, resultando em menos desperdício e melhor utilização dos recursos.
• Além disso, materiais utilizados em SLS e SLA podem ser reciclados e reutilizados em vários ciclos de produção, otimizando ainda mais os custos operacionais.
4. Produção de Geometrias Impossíveis
• Como mencionado, as limitações geométricas da usinagem tradicional não se aplicam à impressão 3D. A tecnologia SLS permite criar peças com estruturas internas complexas, como treliças e formas orgânicas que são impossíveis de fabricar por métodos convencionais. Isso possibilita a criação de peças leves e resistentes, ideais para aplicações em setores automotivo, aeroespacial e de engenharia avançada.
Conclusão
Mudar para a impressão 3D, especialmente com tecnologias como a Fuse 1+ (SLS) e a Form 4 (SLA), pode representar um divisor de águas para empresas que dependem de ferramental complexo e processos de usinagem tradicionais. No entanto, para aproveitar ao máximo essas tecnologias, é essencial que os projetos sejam otimizados para a manufatura aditiva, algo que raramente é visto em projetos recebidos de clientes.
A escolha por máquinas modulares como a Fuse 1+ e a Form 4 não é por acaso; é baseada na experiência sólida e confiável que temos com elas em operações diárias. A capacidade de produzir peças com geometria complexa, a redução significativa de tempo e custos, e a flexibilidade na personalização fazem da impressão 3D uma alternativa altamente atraente para otimizar processos de produção. Mas sem um design adequado para a tecnologia, seu verdadeiro potencial pode nunca ser totalmente explorado.
A escolha entre continuar com métodos tradicionais ou adotar a impressão 3D depende de uma análise crítica de cada aplicação. Para processos onde a velocidade de produção, a flexibilidade e a redução de resíduos são essenciais, a impressão 3D oferece uma solução que simplesmente não pode ser igualada pelas técnicas de fabricação convencionais.
Essa versão completa do artigo agora inclui as razões por trás da escolha das máquinas, enfatizando sua confiabilidade e a abordagem modular para maximizar a eficiência e flexibilidade no contexto brasileiro.
