A prototipagem é uma ferramenta essencial para a indústria. São os protótipos que permitem maior segurança antes de lançar um novo produto que tenha as qualidades exigidas pelo mercado.
No entanto, a elaboração dos protótipos pode ser um processo demorado (e muitas vezes custoso). Fazer vários modelos até chegar ao ideal acaba trazendo mais dor de cabeça que resultado.
Nesse contexto, a prototipagem rápida surge como uma alternativa para elaborar protótipos mais rapidamente e com maior exatidão. As impressoras 3D e os softwares de design virtual estão revolucionando a forma como se pensam novos produtos em indústrias. Quer saber como? Então continue lendo!
Fabricação de protótipos antes da prototipagem rápida
Antes de entendermos melhor os benefícios da prototipagem rápida para o mercado de indústria, é necessário definir como é realizado esse processo. Para isso precisamos falar de um velho conhecido do design industrial: os sistemas de CAD.
Computer-Aided Design, ou Design Assistido por Computador, são plataformas que fornecem justamente o apoio digital para criar protótipos. Em outras palavras, é neles que é possível criar modelos virtuais do que se busca produzir, construir ou estruturar.
Com o desenvolvimento da tecnologia nas indústrias, os sistemas de CAD se tornaram praticamente um pré-requisito em qualquer prototipagem. A facilidade em exportar o arquivo digital para outros computadores tornava as técnicas de desenho manual, como o blueprint se tornarem obsoletas.
Ainda assim, mesmo com o protótipo do CAD em mãos, era necessário criar modelos físicos que imitassem as proporções do desenho original. Para isso, surgiram também os sistemas CAM – Computer-Aided Manufacturing ou Fabricação Assistida por Computador.
É com essas plataformas que começa o processo de prototipagem por usinagem. Esse método permitiu a fabricação de peças mais próximas ao grau de complexidade e detalhe que é necessário para os testes de desempenho.
Entretanto, a usinagem exige um investimento alto com maquinário avançado e operadores capacitados, além de gerar desperdícios com as rebarbas do material usinado.
A introdução da prototipagem rápida no mercado
Enxergando esses custos com prototipagem, foram desenvolvidos diferentes métodos que buscavam fazer protótipos de forma rápida, confiável e segura. Cada método utilizado na prototipagem rápida pode ter processos diferentes que vão ser definidos de acordo com o protótipo ser produzido.
Exemplos de processos utilizados na impressão 3D são:
- Estereolitografia: foi a primeira técnica de prototipagem rápida e era baseada no aquecimento a laser e deposição em camadas de líquidos poliméricos por meio de uma máquina que lia os arquivos STL feitos no CAD. É um dos métodos mais exatos e precisos;
- Sinterização seletiva a laser: utiliza materiais em pó (como nylon, elastômeros e metais) ao invés de líquidos. Cada camada do pó é depositada de forma homogênea e fundida de forma selecionada por lasers até a formação do modelo completo. É uma técnica muito utilizada na indústria aeroespacial, de próteses ortopédicas e eletrônica.
- Deposição de material fundido: uma extrusora aquece o material a ser utilizado até sua fundição e depois ele é depositado em camadas até a fabricação total da peça. É o mais simples e acessível, popularizando a impressão 3D.
O nome “impressão” surge justamente do fato que a produção é feita em poucas horas, mantendo o grau de complexidade do protótipo digital.
A manufatura aditiva
Se você leu atentamente a descrição dos métodos de prototipagem rápida citados anteriormente deve ter notado que eles têm algo em comum: a aplicação em camadas de material.
Diferente da prototipagem por usinagem, a prototipagem rápida vai “criar” a peça ao invés de modelá-la e, para isso, é necessário depositar o material em camadas que vão se solidificando para a aplicação da próxima.
Assim, evitam-se as rebarbas e todo o material é utilizado de forma mais eficiente.
Para fazer os protótipos, portanto, é necessário “fatiar” os arquivos STL feitos no CAD, de forma que cada “fatia” seja uma camada fina que dê apoio à produção do resto da peça.
Depois, com o arquivo “fatiado”, é possível passá-lo para a máquina que vai aplicar os processos de impressão 3D. Dependendo do método empregado pode ser necessário fazer algum processo de limpeza.
Na sinterização a laser, por exemplo, é necessário tirar o resto do pó que não foi polimerizado, para isso basta um pincel ou algum tipo de ferramenta que garanta a limpeza da peça.
Também podem ser aplicados acabamentos como polimento ou pinturas que tragam uma melhor percepção de como seria o produto acabado.
Caso queira saber mais sobre como funciona o processo de impressão 3D, separamos abaixo um vídeo que mostra alguns mecanismos simples feitos com deposição de material fundido (FDM):
Aplicações da prototipagem rápida
Hoje já é possível encontrar aplicações práticas da impressão 3D na prototipagem rápida. Dobradiças complexas, peças flexíveis e tubos compressores são apenas alguns exemplos reais de protótipos que podem ser feitos.
A estrutura atual de impressão 3D permite a construção de modelos complexos, preservando as mesmas características esperadas de uma peça completa.
A qualidade desses protótipos tem se tornado tão boa que se cogita até o uso de produtos “impressos” como peças funcionais, fazendo parte da operação. Contudo, vamos focar aqui apenas as qualidades relacionadas ao design de produtos da indústria.
Dessa forma, o principal benefício da prototipagem rápida é a elaboração rápida, personalizada e menos custosa de protótipos. Isso porque a fase de produção, de fato, é realizada em segundos. Basta o modelo do AutoCAD, a máquina que faz a impressão 3D e os materiais necessários.
Se compararmos com a prototipagem por usinagem, esses elementos envolvem bem menos custos e são mais facilmente operáveis.
Isso vai permitir que os protótipos sejam feitos em maior velocidade. Portanto, sua equipe tem maiores possiblidades de testar novos modelos e realmente comprovar como uma peça pode ser mais eficiente.
Outra vantagem relacionada ao maior dinamismo da prototipagem é a maior personalização. Com um mercado cada vez mais competitivo, fazer produtos sob medida para seus clientes é um diferencial importante para o crescimento da indústria.
Podendo testar produtos mais rapidamente, é possível elaborar novos itens que atendam aos requisitos do seu consumidor em bem menos tempo. Basta fazer o protótipo no CAD e enviar para as máquinas de impressão. Mesmo sendo altamente complexo, a prototipagem rápida é capaz de fazer em questão de poucas horas.
Impressão como novo método de fabricação
As impressoras 3D são, portanto, um novo marco da produção. Embora sua capacidade de produção ainda não seja tão rápida quanto a de moldes pré-prontos, seu uso é ideal para a formulação de produtos que ainda não tem um molde pré-estabelecido.
Dessa forma, a prototipagem rápida é um recurso muito rico à ferramentaria de grandes indústrias, que depois pode avaliar a necessidade de um processo produtivo mais massivo para aquela peça.
Contudo, a tendência do mercado é cada vez mais inovar, o que, a longo prazo, impossibilita a criação de linhas de produção focadas em apenas um produto. É cada vez mais urgente estabelecer processo confiáveis, rápidos e flexíveis e a impressão 3D pode ser um caminho para atingir isso.
Outro método que possibilita a agilização no planejamento e testes de melhorias para a indústria são os Gêmeos Digitais. Clique no link para saber mais sobre esse recurso.
