IMPRESSORAS 3D: REDUÇÃO DE CUSTO E TEMPO NO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS

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1 IMPRESSORAS 3D: REDUÇÃO DE CUSTO E TEMPO NO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS Pedro de Oliveira Conceição Junior Prof. Dani Marcelo Nonato Marques Tecnologia em Mecatrônica Industrial Faculdade de Tecnologia de Garça FATEC Abstract. This article presents an approach based on two main concepts, one of them is using a rapid prototyping 3D printers and the other is the process of product development. Based on data collected through an exploratory research and analysis of some work done, the purpose of this article is to prove that 3D printers can bring benefits to the chain of product development. The main results are a reduction of time and cost, due to the flexibility of the new technology that allows obtaining prototypes in the initial stages of the project, due to the speed of manufacture, being able to avoid future damage in the process. Keywords: 3D Printers. Product development. Reducing Time and Cost. Resumo. Este artigo realiza uma abordagem baseada em dois principais conceitos, um deles representa a prototipagem rápida utilizando impressoras 3D e o outro é o processo de desenvolvimento de produtos. Com base em dados obtidos por meio de uma pesquisa exploratória e analise de alguns trabalhos desenvolvidos, o objetivo deste artigo é comprovar que as impressoras 3D podem trazer benefícios para a cadeia de desenvolvimento de produtos. Os principais resultados obtidos foram à redução de tempo e custo, devido à flexibilidade da nova tecnologia, que permite a obtenção de protótipos nas fases que iniciais do projeto, devido à rapidez de fabricação, sendo capaz de evitar prejuízos futuros no processo. Palavras chave: Impressoras 3D. Desenvolvimento de Produtos. Redução de Tempo e Custo. 1-INTRODUÇÃO 1

2 Com o avanço da ciência e da tecnologia muitas organizações e empresas estão investindo em inovação a fim de desenvolver novos produtos, de maneira que acompanhe a era atual, devido à uma forte concorrência no mercado. A globalização tem aumentado a pressão competitiva e inovadora, não somente pela concepção de produtos, mas também para que as empresas consigam entrar e sobreviver no mercado. Novas tecnologias de ruptura têm surgido nos últimos anos a fim de adotar um método de confecção de produtos no menor tempo possível. Uma tecnologia que tem contribuído para este cenário é a prototipagem rápida (RP) utilizando a impressão tridimensional (3D), que é um processo de fabricação de produtos diretamente de um modelo computacional, dispensando ferramental, tempo e custo. Este trabalho irá destacar essa geração de equipamentos que tem surgido recentemente no mercado, em que a ideia inicial é atender as necessidades das indústrias em reduzir o custo, permitindo a obtenção de protótipos numa fase precoce do desenvolvimento de produtos, com a possibilidade de realizar testes e discutir novas idéias antes de seguir para as fases preliminares do processo, o que conseqüentemente teria um custo elevado ao necessitar de alterações e também trazer prejuízos se for detectado algum tipo de erro (MIETTI, VENDRAMETO, 2000) Um dos fatores bem conhecidos sobre o desenvolvimento de produtos é o grau de incerteza que o início do processo é bem elevado, diminuindo com o tempo, mas é justamente no início, que é selecionado a maior quantidade de soluções construtivas. As decisões entre alternativas no início do ciclo de desenvolvimento são responsáveis por 85% do custo do produto final. O custo de modificação aumenta ao longo do ciclo de desenvolvimento, pois a cada mudança, um número maior de decisões já tomadas, pode ser invalidado (ROZENFELD et al.2006). A partir das informações foram criados novos métodos de sucesso para desenvolver produtos, estruturado em etapas promovendo a integração com novas áreas e planejamento de execução. Uma das principais e mais importantes integrações do Processo e Desenvolvimento de Produtos (PDP) é com a prototipagem rápida, tecnologia que permite o desenvolvimento de componentes funcionais, protótipos e objetos no menor tempo possível, respeitando os limites dos produtos, por meio da impressão 3D (VOLPATO, et al 2007) 2-REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Impressão 3D As impressoras 3D são maquinas de prototipagem rápida, desenvolvidas para criar produtos inovadores no menor tempo possível, se diferenciando das maquinas convencionais. No inicio desta nova tecnologia, as máquinas eram utilizadas apenas em indústrias, mas o processo se expandiu e o principal objetivo dos pesquisadores dessa área é adotar seu uso em escritórios e residências particulares. O desenvolvimento de protótipos por impressão 3D é semelhante às impressoras comuns, onde o cabeçote deposita a tinta sobre o papel, linha por linha. No sistema de impressão tridimensional o produto é desenvolvido graficamente em 3D no software computacional e em seguida o modelo é convertido em coordenadas, dividindo se em camadas planas conforme a figura 1, que são transferidos para a impressora em linguagem de máquina. O material de construção presente no cabeçote da impressora é depositado numa plataforma de acordo com o desenho final, formando o protótipo ou o que se deseja obter. O processo de impressão utiliza materiais plásticos, resinas, foto polímeros e alguns metais específicos dependendo da tecnologia empregada (VOLPATO, et al. 2007). Figura 1: Descrição do Processo de Impressão 3D. 2

3 2.2 Históricos da impressão 3D Fonte: Adaptado de Bessa RP A impressão 3D surgiu no final da década de 1980, por meio da tecnologia de Prototipagem Rápida ou Rapid Prototyping (RP) que é um processo de fabricação baseado na adição de material em camadas planas diretamente a partir de fontes de dados, gerados por sistemas de projeto auxiliado por computador (C.A. D). O método permite aos projetistas criar rapidamente protótipos concretos a partir de seus projetos, ao invés de figuras bidimensionais, ou figuras tridimensionais, que podem ser falhas na representação de algum encaixe, ou ainda em protótipos convencionais que levam muito tempo para execução (GORNI, 2007). A integração do conceito no desenvolvimento de produto segue a orientação da engenharia concorrente e engenharia simultânea, que têm reconhecido o custo elevado na produção e desenvolvimento de produtos, por meio da análise de mercado, comércio e a integração com o design do produto. Seu objetivo é aproximar estas áreas no mesmo ciclo produtivo conforme a figura 2 (VASCONCELOS, 2001). Figura 2: Modelo de Engenharia Concorrente. 2.3 Aplicações Fonte: Vasconcelos,

4 Uma das vantagens do processo de impressão 3D é a sua diversidade de aplicações em vários setores, não só é limitada à criação de protótipos para atender a produção industrial, mas o sistema tem entrado também nas áreas sociais e acadêmicas. Com as recentes descobertas e o desenvolvimento de ferramentas avançadas, integrando a manufatura rápida tem surgindo algumas aplicações até mesmo na aérea da medicina em próteses personalizadas, tomografia e anatomia do corpo humano. Até então algumas barreiras eram encontras em lugares de difícil acesso do corpo do ser humano, regiões delicadas, principalmente o cérebro. Com a integração da RP é realizada tomografias computadorizadas e consequentemente a impressão 3D é capaz de imprimir o modelo físico por meio de outro material, facilitando a análise da região. O método também é capaz de fabricar próteses, utilizando matérias como ligas de titânio (RAULINO, 2011). A impressão 3D também vem sendo aplicada na área de arquitetura e construção civil. Nos últimos anos alguns escritórios de arquitetura adotaram a tecnologia para confecção de maquetes e modelos 3D prototipados. O segmento de engenharia tem aplacado as maquinas de RP para fabricar casas, utilizando essas descobertas recentes por meio de estudos, comprovando que esta pode ser um grande avanço para a humanidade devido à rapidez e flexibilidade da nova técnica (ARCSPACE, 2001). 3-IMPRESSORAS 3D NO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS: RESULTADOS E DISCUSSÕES Uma impressora 3D é o resultado da diversidade de processos utilizados na RP, para conseguir protótipos e objetos por meio de matérias de construção. A partir de dados obtidos por meio da pesquisa exploratória, analisando os trabalhos e produções, foram encontrados alguns resultados positivos em relação à utilização da impressão 3D no processo de criação de um produto. As principais vantagens são a redução do tempo de fabricação, por ser uma tecnologia relativamente rápida, já que o processo é executado em um único passo. Redução de custo, uma vez que é possível obter protótipos ainda em fases inicias de forma barata devido aos materiais empregados e evitando também prejuízos no caso de falhas. E ainda tem a capacidade de construir peças com geometrias complexas e dificultosas para outros processos, maior precisão e qualidade em produtos finais, melhores resultados em testes e ensaios com prototipagem por impressão 3D (GARCIA, 2010). O processo de impressão é uma ferramenta com grande utilidade no desenvolvimento de produtos, substituído o conceito tradicional, facilitando a obtenção de produtos, e protótipos. Uma vez que a área de RP passa a ser parte integrante do Processo de Desenvolvimento de Produtos (PDP), este ganhará flexibilidade para promover alterações no projeto com custo relativamente baixo, pelo fato de ferramental ser dispensado. E ainda a utilização da impressão 3D apresenta um grande diferencial em relação a outros processos já que a tecnologia não requer ferramentas especiais para fixação ou moldes, os protótipos são obtidos em menor tempo sem a necessidade de cálculos de geometrias e trajetória de movimento da maquina (VOLPATO et al. 2007). 4-CONSIDERAÇÕES FINAIS 4

5 Pode se concluir que a entrada da impressão 3D no mercado, será capaz de superar as principais barreiras que outros métodos até então não conseguirão. Os resultados obtidos com a utilização desta tecnologia são eficazes, uma vez que ela deixa de ser uma atividade extra, adotada apenas em alguns casos e passa a ser uma das etapas essenciais no processo de criação e desenvolvimento de produtos. A impressão 3D também objetiva descentralizar as indústrias, facilitando os processos de produção de maneira que não seja necessário ficarem meses calculando a execução pratica de um projeto ao invés disso todas as pessoas serão capazes de criar seus próprios objetos conforme elas imaginam. Com o estudo dessa nova tecnologia e com a compactação e a facilidade de operação de novas maquinas de impressão 3D que futuramente serão desenvolvidas, estima se que as pessoas adotarão o equipamento em suas próprias casas. 5-REFERENCIAS ARCSPACE. Norman Foster The Architect s Studio, Lousiana Museum. Disponível em:<http://www.arcspace.com/exhibitions/louisiana/index.html>. Acesso em: maio BESSA, J. S. Prototipagem rápida e engenharia do produto. Faculdade de Pitágoras. Disponível em: < Acesso em: maio GARCIA, L.H.Tobler. Desenvolvimento e fabricação de uma mini-impressora 3D para cerâmicas. Orientador: Benedito de Moraes Purquerio. Dissertação (Mestrado- Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica e Área de Concentração em Projeto Mecânico. São Carlos, 2010). GORNI, A. Augusto. Introdução à prototipagem rápida e seus processos. Disponível em: <http://www.gorni.eng.br/protrap.html>. Acesso em: maio 2013 MIETTI, M. A; VENDRAMENTO, O. Uso de prototipagem rápida como fator de competitividade. Publicação ENEGEP Universidade Paulista UNIP. RAULINO, B. R. Manufatura aditiva: desenvolvimento de uma máquina de prototipagem rápida. Trabalho de graduação em Engenharia de Controle e Automação, Publicação FT.TG Faculdade de Tecnologia, Universidade de Brasília, Brasília, DF. ROZENFELD, H. et al. Gestão de desenvolvimento de produtos - uma referência para a melhoria do processo. São Paulo: Saraiva, VASCONCELOS, P. O Fabrico Rápido de Ferramentas ao Serviço da Engenharia Concorrente. Publicação Tecnometal, Instituto Politécnico de Viana do Castelo, Viana do Castelo, Portugal. VOLPATO, N. et al. Prototipagem rápida - tecnologias e aplicações. São Paulo: Edgar Blücher,

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