A Impressão 3D e o processo de prototipagem rápida
Durante os dias 11 e 12 de junho estive na feira Inside 3D Printing. O evento uniu diversas empresas do ramo de Impressão 3D, vários profissionais e curiosos interessados pelo tema. A feira promoveu um ambiente instigante em que foi possível discutir a tecnologia e suas aplicações em diversas áreas.
Na feira, muitas temáticas foram exploradas. Da aplicação da tecnologia no mercado de jóias com a utilização de materiais que podem ser usados como moldes para a fundição de peças, passando por suas aplicações na indústria da moda, até o seu uso na odontologia, não houve quem saísse com dúvidas de seu grande potencial.
Dentre tantas aplicações da tecnologia, uma delas está intimamente ligada ao que fazemos no CESAR: o processo de prototipagem de novos produtos. Com o advento e popularização das impressoras 3D (não se enganem pensando que a tecnologia é recente, ela existe desde a década de 80, mas sua popularização se deu mais fortemente nos últimos 10 anos), o processo está se tornando cada vez mais rápido e menos custoso comparado ao passado.
Tudo bem, mas como a impressão 3D mudou isso?
Primeiramente, é importante “dar nome aos bois”. No desenvolvimento de um produto existem diferentes tipos de protótipos que podem ser criados e avaliados. Cada um deles tem uma função específica e diferentes características esperadas. Alguns dos protótipos, sob a ótica do design de produto, poderiam ser classificados desta maneira:
- Protótipo Visual — Demonstra a forma e tamanho do produto, mas não apresenta funcionalidades;
- Prova de Conceito — Apresenta a principal funcionalidade do produto, normalmente utilizando produtos de prateleira sem customizações e normalmente não se assemelha ao produto final;
- Protótipo de Apresentação — Tenta combinar a aparência física do produto final com sua funcionalidade, normalmente utilizando peças customizadas e de baixa produção;
- Protótipo de Pré-Produção — Este protótipo já deve considerar a produção em massa e utilizar os meios de produção que serão usados nos produtos finais ou algum que se assemelhe a eles.
Antes da popularização da impressão 3D as opções de prototipação em geral eram caras, demoradas ou ambas. Para a confecção do protótipo visual, por exemplo, não restava muitas opções que não fossem esculpindo o produto, seja em espuma, como é o caso da foto acima, ou madeira por exemplo.
Com a tecnologia de impressão 3D, fazer protótipos visuais se tornou muito mais prático e simples, sendo possível utilizar tecnologias diferentes, dependendo do nível de semelhança visual e dos custos desejados para o protótipo. Além disso, testar diferentes configurações e formas se torna muito mais fácil, dando total liberdade ao designer para fazer modificações no modelo computacional e imprimir geometrias complexas que demorariam bastante tempo ou seriam até mesmo inviáveis através do processo artesanal, como o protótipo do tênis da foto ao lado.
As peças impressas não se limitam aos protótipos visuais. Há uma grande variedade de materiais disponíveis, inclusive materiais de engenharia utilizados em produtos finais como o ABS. Nesse sentido, a impressão 3D dá grande suporte aos protótipos conceituais e funcionais.
Os protótipos conceituais, principalmente quando há impressoras in-house disponíveis, ganham um grau muito maior de liberdade, devido a facilidade de obter peças funcionais sob medida, com um baixo grau de dificuldade e que não estariam tão fáceis assim em soluções de mercado por diferentes razões: disponibilidade, tempo de entrega ou simplesmente por não existirem como item de prateleira.
No protótipo de pré-produção a impressão 3D também pode atuar como aceleradora do processo. Um caso prático é na utilização de moldes de silicone para injeção de plástico. Os moldes de silicone em geral são indicados para produções pequenas de até 30 peças, obtendo um acabamento e resistência de produto final. Apesar disso, ainda é necessário obter moldes para a produção. Esses moldes podem ser fabricados a partir dos modelos impressos.
E quanto aos materiais, resistência, tolerâncias e acabamentos?
Atualmente já é possível obter uma boa variedade de impressoras no mercado que atendem as mais diversas características. Basicamente, há três processos mais populares de impressão 3D: FDM, SLA e SLS. O processo FDM é o mais conhecido e é utilizado nas impressoras mais simples e comuns, em que um filamento é adicionado camada por camada formando a peça. Os processo de SLS e SLA são conceitualmente parecidos, no SLA é utilizada uma resina líquida e no SLS uma resina em pó, ambas fotossensíveis, e a forma da peça é dada através de um projetor de luz. O nível de acabamento, a precisão e a resolução das impressoras SLS e SLA são impressionantes. As impressoras FDM possuem um acabamento um pouco mais grosseiro, mas utilizam materiais de engenharia como o ABS e possuem um bom desempenho com peças que não sejam muito pequenas, como é o caso da turbina exibida anteriormente.
No que tange o nível de resistência das peças, este é um assunto muito relativo. As peças impressas podem obter resistências muito boas, desde que sejam observadas as limitações das tecnologias que estão sendo utilizadas. Na impressão em FDM, por exemplo, devido a impressão ser por camadas, a peça pode ter menor resistência mecânica na direção das camadas. Ainda assim, muitas vezes isso pode ser contornado através da geometria ou do modo de impressão da peça.
Certo, mas como a impressão 3D ajuda na prototipagem rápida?
Basicamente, cada uma das características dos processos de impressão 3D explicados anteriormente colaboram um pouco com o tempo de prototipagem. Seja pela obtenção rápida de modelos, pela liberdade de testar diferentes configurações ou por obter peças que não estariam disponíveis facilmente.
Além disso, de posse de uma impressora in-house, o time de desenvolvimento de produto pode trabalhar durante o dia, imprimir os modelos durante a noite e já testar e fazer mudanças no dia seguinte. Sem a facilidade da impressão 3D, esse processo poderia tomar bastante tempo.
A essência da sua utilização na prototipagem foi bem condensada no título da palestra que o professor Gilson Domingues, do Centro Universitário de Belas Artes, concedeu na Inside 3D Printing:
”Erre muito, mas barato e rápido para criar melhor: Impressão 3D como acelerador do processo de prototipagem.”
A impressão 3D não é uma panaceia e não vai resolver todos os problemas da prototipação, mas com certeza se consolidou como uma ferramenta facilitadora da prototipação rápida quando usada da maneira correta. Permitindo que os Designers e Engenheiros testem seus produtos de maneira rápida e com baixo custo, para que possam testar cada vez mais e errar de forma inteligente e controlada.
