Impressão 3D integra processos de desenvolvimento de novos conceitos e produtos automotivos

A Stratasys, empresa de soluções de impressão 3D e manufatura aditiva, tem forte atuação junto às indústrias do setor automotivo global, tendo vários casos de sucesso de utilização de suas soluções, com tecnologias FDM e Polyjet, para aperfeiçoar projetos e inovar, além de adiantar a manufatura de peças e gabaritos, e o lançamento de novos produtos.

Esta presença intensa junto ao setor automotivo motivou a Stratasys a desenvolver, com o apoio da Ford Motors e da Boeing, o Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator para atender aos requisitos das indústrias automotiva e aeroespacial de trabalhar com peças termoplásticas leves e resistentes, com repetibilidade de propriedades mecânicas. Esta solução tem características que revolucionarão a abordagem atual da tecnologia de extrusão FDM para viabilizar a impressão de peças compostas no plano vertical, em tamanhos praticamente ilimitados.

É importante observar que a adoção da manufatura aditiva (impressão 3D) na indústria em geral está associada à inovação, pois permite tornar “reais” as criações e demandas de diferentes áreas – design, engenharia, manufatura, marketing, etc. Na fábrica de Regensburg da BMW, por exemplo, a tecnologia FDM é uma ferramenta para inovar no design dos veículos, mas também é utilizada em outras áreas e funções, como para a manufatura rápida de ferramentas, moldes e gabaritos específicos.

“Nós vemos a manufatura rápida Stratasys FDM como alternativa para os métodos tradicionais, como fresamento, torneamento e corte plano convencional. Isto porque traz, além dos benefícios técnicos, de qualidade, flexibilidade e agilidade, vantagens extras, como redução de documentação, de espaço para armazenar, ganhos de tempo e financeiros na fabricação”, afirma o engenheiro Günter Schmid, da área de design da BMW.

Segundo Schimd, a tecnologia FDM está assumindo uma importância crescente como método de manufatura alternativo para componentes em pequenas quantidades. “O uso desta tecnologia permite até melhorar a funcionalidade, pois o processo aditivo pode facilmente produzir formas orgânicas, que fluem, permitindo aos designers maximizarem o desempenho e aperfeiçoarem características de manuseio. É um processo que imprime em camadas, sendo adequado para a produção de peças complexas, que seria difícil e dispendioso fazer com processos de corte metálico convencionais", reforça o engenheiro.

Outra usuária da tecnologia é a Hyundai, que constatou que os consumidores julgam a qualidade do veículo por muitos fatores, mas nenhum é tão importante como o ajuste de componentes e o acabamento. Ciente disto, a montadora usa protótipos rápidos para avaliar os mínimos detalhes e garantir ajustes precisos capazes de tornar a qualidade palpável. Os testes para verificar a concepção de um painel de instrumento para o Kia Spectra, por exemplo, reforçam o compromisso da Hyundai com detalhes. A peça foi criada pelos designers e manufaturada em quatro partes em uma impressora 3D Stratasys Fortus, devido a suas grandes dimensões (montada mede 498 x 454 x 1382 mm). A precisão e a estabilidade dimensional eram fundamentais para o delineamento e o sistema FDM, com o plástico ABS, permitiram cobrir estas duas características.

“Com mais de 1.382 mm de comprimento, o maior desvio foi de apenas 0,75 mm. Montadas na cabine mock up, o painel revelou 27 falhas pequenas de projeto, que juntas poderiam ter atrasado de modo significativo a finalização. O protótipo nos permitiu descobrir e corrigir rapidamente os problemas de design para mantermos nosso cronograma”, destaca Tae Sun Byun, principal engenheiro de Pesquisa para a divisão Hyundai Mobis Auto-Techdivision.

O sistema Stratasys Fortus da Hyundai opera a 91% de sua capacidade (perto de 8.000 horas por ano), mas a empresa tem mantido a terceirização de 60% de seu trabalho de prototipagem. Porém, constatou que a terceirização aumenta o tempo de entrega e reduz o número de interações do projeto, de modo que pretende instalar um segundo sistema de prototipagem Stratasys Fortus, com tecnologia FDM, em breve.

Outra referência automotiva global adepta da impressão 3D é a Bentley, que é uma marca que evoca visões de luxo, qualidade e detalhe, características que se refletem em seu estúdio de design, que emprega as melhores mentes, trabalhando com a melhor tecnologia. A montadora produz automóveis de estilo, conforto, resistência e velocidade incontestáveis para atravessar continentes, combinando tecnologias de ponta, inclusive de impressão 3D com artesanato tradicional em todas as fases de criação e produção. Com as tecnologias da Stratasys, são produzidos protótipos e modelos em pequena escala, além de peças de tamanho original, para a avaliação e testes, antes da produção na linha de montagem.

"A precisão da impressora 3D Stratasys Objet30 nos permite desenvolver modelos completos em miniatura de peças, ferramentas e protótipos, de diferentes tamanhos”, explica David Hayward, gerente de Operações e Projetos do Bentley Design Studio. "Depois de termos a aprovação em escala, podemos passar para tamanhos próximos ou reais na Objet500 Connex, que combina diferentes propriedades de materiais sem montagem”, salienta. Ou seja, as soluções de immpressão 3D permitem visualizar cada detalhe do interior ou exterior do carro e ter uma ideia mais clara com antecedência de como ficará.

A capacidade multimaterial da Objet500 Connex também capacita a equipe de designers a combinar uma grande variedade de propriedades para produzir os modelos, testando funções e resistência. Um único protótipo pode combinar materiais rígidos e emborrachados, em cores claras e opacas, sem necessidade de montagem, como, por exemplo, um pneu montado em roda. "Nós podemos reproduzir grades, molduras, faróis, espelhos retrovisores exteriores - basicamente todas as partes que vemos no carro", explica o designer da Bentley.

No segmento de autopeças, a aposta nas tecnologias de impressão 3D para inovar e ganhar competitividade também são grandes, com a adoção das soluções para diferentes aplicações. A AMP Research, uma das principais fornecedoras da indústria automotiva mundial, também considera as soluções de impressão 3D como sendo um valioso diferencial para sua empresa e equipe de design. Sua utilização permitiu desenvolver uma nova porta de combustível para o Hummer H2, utilitário esportivo da General Motors, em apenas uma semana, muito antes do deadline estabelecido pela montadora.

"Um dos maiores desafios no lançamento de produtos ao mercado é o tempo", afirma Jay Smith, chefe de operações da AMP Research. Segundo ele, no negócio automotivo, mostrar protótipos precisos, desde o início do processo do projeto, faz toda a diferença e as impressoras 3D são grandes parceiras nesta tarefa. Adicionalmente, possibilitam a produção de ferramentas próprias de grande complexidade.

A Dana Corporation, que produz sistemas para o capô de filtragem, de refrigeração, de transportadores e carcaças, entre outros produtos, por sua vez optou por soluções da Stratasys para fazer a prototipagem das peças. "Quando decidimos investir em manufatura aditiva, nós escolhemos uma seção transversal de peças de todas as nossas divisões e enviamos para cinco fornecedores de sistema rápidos de prototipagem. O sistema Fortus produziu as melhores peças, extremamente precisas e muito mais resistentes, além disso a tecnologia FDM é fácil de usar e bastante econômica", afirma Vanisacker Said, Designer de Prototipagem Rápida e Serviços da Dana.

Para Said, o sistema foi escolhido por se mostrar o ideal para prototipagem com agilidade e eficácia para montagens precisas, como de um conjunto de embreagem. “Hoje, a prototipagem rápida representa um avanço no caminho para um novo design e novos processos de desenvolvimento de produtos, visando atender cada vez melhor os clientes e a impressão 3D é nossa aliada”, completa Said.