Impactos da Manufatura Aditiva no Processo de Desenvolvimento de Produtos

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IMPACTOS DA MANUFATURA ADITIVA NO PROCESSO DE 
DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS 
Silvana Bárbara Gonçalves da Silva – Universidade Tecnológica Federal do 
Paraná 
 
Resumo 
O Processo de Desenvolvimento de Produtos (PDP) dentro das organizações 
está, gradualmente, investindo em novas soluções tecnológicas. A utilização da 
Manufatura Aditiva (Additive Manufacturing – AM) cresce cada vez mais como 
uma opção de ferramenta para se reduzir o tempo e os riscos no PDP. Também 
tem se tornado relevante para a inovação de produtos, sendo que permite o uso 
de protótipos em diferentes fases do PDP. O objetivo deste trabalho é identificar 
os impactos da Manufatura Aditiva dentro de um Processo de Desenvolvimento 
de Produtos, visando compreender os benefícios de sua adequada utilização. 
Para tanto, foi realizada uma pesquisa bibliográfica focando na importância da 
AM em determinadas fases do desenvolvimento de produtos, e analisando as 
relações entre os benefícios desta tecnologia e o PDP. Como resultados, pode-
se obter mais conhecimento sobre a influência da AM quando se pretende 
desenvolver um novo produto, enfatizando as dimensões de tecnologia, valor 
agregado de um produto e inovação. 
 
Palavras-chave: Manufatura Aditiva; Processo de Desenvolvimento de Produtos. 
 
1 Introdução 
 
 Para que um produto tenha sucesso no mercado, é necessário que as 
organizações tenham habilidade para identificar as necessidades dos(as) 
clientes e desenvolver produtos que as atendam, de acordo com os requisitos 
levantados nas fases iniciais do Processo de Desenvolvimento de Produtos 
(PDP) (FUKUDA, 2010). Segundo Clark e Fujimoto (1991), a qualidade dos 
produtos e seu desempenho durante seu ciclo de vida está relacionada à gestão 
de seu processo de desenvolvimento. Rozenfeld et al. (2006), afirmam que, 
particularmente, as primeiras fases do PDP são fundamentais para determinar o 
custo do projeto e do produto final. Desta forma, segundo Clark e Fujimoto 
(1991), a utilização de ferramentas e tecnologias computacionais durante o PDP 
é considerado um diferencial competitivo entre as organizações. 
 Seguindo a linha de que em um ambiente competitivo e especializado a 
busca por eficiência é sempre constante, para atender a este anseio do mercado, 
as empresas podem utilizar estratégias para reduzir o tempo de desenvolvimento 
e ter como resultados produtos com maior qualidade que atendam as 
expectativas dos(as) clientes. Uma destas estratégias pode ser a utilização das 
tecnologias de Manufatura Aditiva (Additive Manufacturing – AM) para o 
desenvolvimento de protótipos nas diferentes fases do Desenvolvimento de 
Produtos (DP). Os protótipos são construídos para avaliar as etapas de 
desenvolvimento, as características técnicas do produto, de legislação, 
mercadológicas e de aplicação de tecnologias de produção específicas de cada 
produto (HOPKINSON e HAGUE, 2006). 
 As máquinas de AM fazem com que a obtenção dos protótipos seja 
realizada com maior velocidade e menor custo se comparado com os processos 
tradicionais de usinagem, além de permitir o desenvolvimento de geometrias 
complexas. Isto proporciona uma redução no tempo de DP e redução dos riscos 
nas fases iniciais do processo. 
 Kochan, Kai e Zhaohui (2000) afirmam que a AM pode ser aplicada a 
muitas áreas, como a automotiva, aeronáutica, restaurações, marketing, 
educação, arquitetura, paleontologia, entre outras. Com relação aos diferentes 
tipos de protótipos, Ullman (2002) afirma que eles podem ser identificados de 
acordo com o objetivo para o qual é desenvolvido. Desta forma, podem se dividir 
em quatro tipos, os quais se baseiam na função ou estágio de desenvolvimento 
do produto. São os protótipos para avaliação de: conceito, produto, processo e 
produção (ULLMAN, 2002). 
 Leite (2007) completa esta abordagem, afirmando que os protótipos têm 
níveis de representatividade, classificações e funções, de acordo com as 
diferentes fases do projeto, mas que geralmente são realizados para o conceito 
ou certificação. Porém a Manufatura Aditiva apresenta trabalhos que foram 
realizados com protótipos funcionais. 
 Pode-se afirmar que o desenvolvimento e construção de protótipos que 
atendam todas as necessidades do projeto de produto é de grande importância 
para a competitividade da empresa e permite mais eficiência na engenharia. 
 Desta forma, o objetivo deste trabalho é identificar os impactos da 
Manufatura Aditiva dentro de um Processo de Desenvolvimento de Produtos, 
visando compreender os benefícios de sua adequada utilização. Para isto, 
investiga, através de referências bibliográficas, como os protótipos 
desenvolvidos por esta tecnologia influencia de forma positiva nas diferentes 
fases do projeto. 
 
2 Prototipagem Física e o PDP 
 
 Para cada fase do PDP, torna-se necessária a concepção de um 
determinado tipo de protótipo, de acordo com o que se pretende como resultado 
de cada fase. Desta forma, é relevante abordar os diferentes tipos de protótipos 
que podem ser realizados e utilizados em determinadas fases, sendo que estes 
podem ser concebidos através da Manufatura Aditiva (Additive Manufacturing – 
AM). 
 Segundo Romeiro Filho (2006), com a sofisticação dos sistemas CAD 
(Computer Aided Design) novos recursos foram incorporados ao 
desenvolvimento de produtos, como a prototipagem virtual. Neste tipo de 
protótipo, o produto é concebido de forma tridimensional no CAD, o que permite 
que sejam visualizadas soluções de design, aplicação de cores, simulações de 
funcionamento e encaixes. Outra vantagem da prototipagem no 
Desenvolvimento de Produtos (DP) é a utilização de dados de projeto em outras 
fases da produção, como os testes de engenharia e a geração de informações 
para a manufatura. A integração destes sistemas é denominada de Integração 
via CAE/CAD/CAM (Engenharia, Projeto e Manufatura Auxiliados por 
Computador) 
 Volpato et al. (2007) afirmam que nas etapas iniciais do PDP há diferentes 
concepções, análises ergonômicas, formas, entre outras variáveis. Sendo assim, 
são utilizados vários tipos de representações tridimensionais do produto, sendo 
que podem ser maquetes, modelos volumétricos, modelos de apresentação, 
mock-ups, entre outros. 
 Através da AM pode se ter estes modelos volumétricos ou de 
apresentação, sendo que um determinado modelo irá ser utilizado no marketing 
(para testes de aceitação do produto), no design e na engenharia (por exemplo, 
para verificação de interferências). Também este mesmo modelo poderá gerar 
dados para a manufatura, como produção de moldes, máquinas de comando 
numérico, entre outras utilizações (ROMEIRO FILHO, 2006). 
 A AM também pode ser utilizada para a concepção de mock-ups, os quais 
são representações tridimensionais do produto, não funcionais, que objetiva 
simular alguns aspectos relacionados com a estética, dimensionamento e 
ergonomia. Geralmente é feito com material de fácil moldagem e de baixo custo, 
como papel, madeira, poliuretano, entre outros. Com a utilização da AM no 
desenvolvimento de mock-ups pode-se validar soluções de projeto e obter uma 
base para as decisões da equipe de projeto. Como exemplo, pode-se destacar 
a indústria automobilística que utiliza-se de mock-ups para muitos testes, como 
a avaliação das soluções de estilo com os(as) possíveis compradores(as). 
(ROMEIRO FILHO, 2006). 
 Nas fases de Projeto Preliminar e Projeto Detalhado, pode-se utilizar 
protótipos funcionais e analíticos, pois já se têm mais informações definidas 
sobre o produto (VOLPATO et al., 2007). Dentre estes tipos de protótipos, os 
experimentais são feitos com um material aproximado do produto final, 
destacando o aspecto e o layout do mesmo. Estes protótipos dividem-se em 
modelos Alfa e Beta, sendo que os dois são utilizados nas fases avançadas do 
PDP. O modelo Alfa é feito com materiais, geometria e layout iguais aquele que 
poderá ser do produtodefinitivo, podendo incluir requisitos funcionais. Já os 
protótipos Beta são iguais ao produto final, mas não são produzidos de maneira 
industrial, ou seja, no processo produtivo (OTTO & WOOD, 2000). 
 O protótipo de pré-produção é idêntico em todas as formas ao produto 
final, o qual será utilizado para diversos testes como a validação do processo de 
produção (OTTO & WOOD, 2000). 
 A seguir será mostrada a Figura 1 com as fases do PDP segundo 
Rozenfeld et al. (2006), relacionadas com os tipos de modelos e protótipos que 
podem ser realizados: 
 
Figura 1 - Modelo de Referência de PDP e sua relação com a prototipagem 
Fonte: Silva e Kaminski (2011), adaptado de Rozenfeld et al. (2006) 
 
 Segundo Brown (2009), a utilização de protótipos físicos no PDP acelera 
a obtenção de resultados, em razão da experiência e a lógica de tentativa e erro, 
o que torna mais fácil a escolha da direção a ser tomada. 
 Para se obter maior dinamismo no PDP, a concepção dos protótipos deve 
ser rápida e barata, permitindo a exploração de várias ideias simultaneamente. 
A realização de protótipos utilizando tempo e recursos demasiados faz com que 
haja uma ligação e compromisso precoce, o que pode resultar na continuação 
de uma ideia ruim até as fases avançadas do processo. Por esta razão, a 
prototipagem deve ser executada desde as fases iniciais do projeto, e 
desenvolvida com materiais de fácil manipulação e baratos. À medida que o 
processo vai avançando, o número de protótipos deverá ser cada vez menor e a 
sua qualidade maior, melhorando e definindo a ideia. Nas fases finais, o protótipo 
deve ter um tratamento mais sério, pois será testado por utilizadores(as). O ato 
de prototipar deve servir como intenção e aprendizado sobre um elemento para 
torná-lo visível, e deve-se saber quando parar (BROWN, 2009). 
 Salienta-se que os modelos e protótipos facilitam a comunicação entre 
engenheiros(as), designers, clientes, vendedores(as) e marketing. Isto acontece 
porque a sensação física do aspecto e das proporções demostram de forma mais 
nítida do que ilustrações bidimensionais ou descrições verbais (BROWN, 2009). 
 Para Terreo (2007), o protótipo físico também é importante para a 
integração, o que evidencia o funcionamento e a interação de todo o sistema 
através das diferentes peças de um produto. Pode ser utilizado como marco 
temporal, funcionando como prova do estágio do projeto em um determinado 
período e marcando uma meta estabelecida. Pode, inclusive, forçar as equipes 
a respeitar a deadline (TERREO, 2007). 
 Os protótipos físicos são de grande importância no PDP, pois desde as 
fases iniciais já se pode obter informações se o produto está atendendo ou não 
aos requisitos levantados pelos(as) usuários(as). Podem servir como modelos 
de apresentação, volumétricos, estéticos e ergonômicos já no começo do 
projeto, até alcançar o posto de protótipos funcionais, nos quais são realizados 
os testes e verificações. Isto contribui para um retorno rápido às solicitações do 
mercado, que é considerado um fator crítico para a competitividade das 
organizações. Por esta razão as tecnologias de AM e modelagem virtual 3D 
estão entre as mais determinantes na mudança de posicionamento das 
empresas diante dos novos desafios. 
 
3 A Manufatura Aditiva e seus impactos no PDP 
 
 Chua, Leong, & Lim (2003) afirmam que com a implantação da AM as 
organizações obtêm vantagens competitivas, as quais funcionam como impactos 
da AM no PDP. Estas são: a redução de tempo no desenvolvimento de produtos; 
o aumento da complexidade do produto sem que isto agrave os prazos; 
visualização e intercomunicação entre as equipes; possibilidade de realizar 
diferentes tipos de testes; formas mais orgânicas, livres e complexas; menor 
margem de erro e custos reduzidos. 
 Há também os benefícios indiretos, que contam com uma melhor 
perspectiva das necessidades do público, eliminação do risco de desenvolver 
produtos baseados em projeções de mercado futuro, e interação do público-alvo 
com o(a) designer ou engenheiro(a) para um produto final de qualidade superior 
(CHUA, LEONG & LIM, 2003). 
 Segundo Lino e Neto (2010), existe uma necessidade crescente de 
redução do tempo de colocação de novos produtos no mercado (Time to Market), 
decorrente da globalização da economia. Os autores afirmam que este fator 
determina a capacidade de subsistência das empresas. 
 Os processos de Manufatura Aditiva permitem que os produtos sejam 
fabricados em tempo reduzido e que formas complexas sejam produzidas com 
mais facilidade, atingindo maior inovação formal (LINO E NETO, 2010). 
 Kamrani & Nasr (2006), afirmam que a AM é uma importante ferramenta 
no DP. Desempenha um papel facilitador na fase de Projeto Conceitual, tornando 
o processo mais rápido e econômico. Como é necessário estabelecer medidas 
em resposta ao mercado competitivo, a aposta na inovação e na satisfação do 
cliente com o menor custo para a empresa são prioridades (KAMRANI & NASR, 
2006). 
 Para Wohlers (2006), além das vantagens do protótipo rápido e 
relativamente barato, há outras que estão mudando o DP. A comunicação entre 
os membros da equipe, permitindo uma engenharia simultânea entre ela e o(a) 
cliente vem passando por evoluções. Os modelos e protótipos virtuais são 
importantes, porém ainda existem complicações. Seguindo esta linha, 
Guangchun et al. (2004) afirmam que os protótipos físicos são utilizados para 
compartilhamento de ideias, pois a representação física de um produto e mais 
fácil de ser entendida do que um desenho técnico, modelagem virtual ou 
descrição verbal. Desta forma, os autores afirmam que os protótipos físicos 
promovem a integração entre os membros de uma organização, contribui para a 
melhoria do fluxo de informação e facilita a tomada de decisão. 
 A utilização da AM permite desenvolver produtos com geometrias mais 
complexas e com dimensões muito aproximadas do produto final. A aplicação de 
acabamentos como cortes, texturas e demais elementos de aparência 
aproximam o protótipo do produto definitivo. Nisto a prototipagem ajuda o(a) 
cliente a visualizar como realmente é o produto, fator crucial para seu sucesso e 
sua comercialização (WOHLERS, 2006). 
 Como foi reduzido o fator limitador das geometrias mais complexas, gera 
um ponto positivo na geração de ideias inovadoras para o desenvolvimento de 
novos produtos. Segundo Hooley, Saunders e Piercy (2003), as empresas 
desenvolvem produtos inovadores quando criam um ambiente que induz a 
criatividade. 
 A validação em 3D e a construção do protótipo é um dos aspectos mais 
demorados no PDP, pois é preciso levar em consideração o material e os 
métodos construtivos específicos. Os modelos e protótipos físicos são utilizados 
também para tornar mais nítida a compreensão dos aspectos técnicos, as zonas 
de tensão e o número de componentes do sistema (SASS & OXMAN, 2006). 
 A Manufatura Aditiva se encontra em posição de destaque pelas recentes 
evoluções na área de materiais. Desta forma, os protótipos concebidos com esta 
tecnologia estão aptos para testes de resistência e mecanismos de encaixe. E 
com a sua capacidade mecânica cada vez mais voltada para a realização de 
análises, a prototipagem através da AM está se tornando uma ferramenta 
indispensável (SASS & OXMAN, 2006). 
 Segundo Grimm (2004), nos testes de usabilidade voltados à área de 
ergonomia realizados em protótipos, são avaliadas as capacidades que um 
produto tem para responder às exigências de uso para o qual foi desenvolvido, 
avaliado e alterado. Desta forma, a AM facilita o processo de escolha da 
concepção mais adequada e na avaliação do projeto com relação aos requisitos 
de forma, ergonomia e estética levantados pelos(as) usuários(as) (GRIMM, 
2004). Assim, a realização de testes com protótipos durante o PDP contribui para 
que o produto chegue ao mercado com o desempenho esperado, reduzindo os 
retrabalhos(ONUH e YUSUF, 1999). 
 A prototipagem no PDP permite uma menor margem de erro e custos 
reduzidos no produto final. Para Baxter (2000), deve-se investir mais tempo e 
talento nas fases iniciais do PDP, pois nestas fases o projeto ainda custa pouco. 
Uma das melhores formas de detectar problemas de projetos nos componentes 
de um produto é realizar representações físicas dele, com verificações antes da 
fase de investimentos em ferramental e em outras situações que, identificadas 
com atraso, resultariam em grandes alterações e custos ao projeto (BAXTER, 
2000). O tempo que se pretende economizar ao não elaborar modelos e 
protótipos geralmente resulta em prejuízo da qualidade do produto e mais tempo 
para o seu desenvolvimento. Ocorre também o aumento na confiabilidade das 
informações as quais servirão de dados de entradas para as fases seguintes 
(INGOLE et al., 2009). 
 Torna-se relevante obter o conhecimento sobre os impactos da AM em 
um PDP, assim como analisar e comparar os benefícios que a utilização da 
tecnologia traz para a área de projeto de produto. A literatura recomenda que a 
concepção de modelos/protótipos seja realizada no início de todo o processo, 
fato que em muitas organizações não ocorre. Geralmente, as empresas 
desenvolvem seus protótipos funcionais nas fases de Projeto Preliminar e 
Projeto Detalhado. Mas pode-se entender, através desta pesquisa, que os 
impactos benéficos do uso da AM como instrumento de prototipagem surtem 
maior efeito se as organizações criarem o hábito de construírem seus 
modelos/protótipos nas fases iniciais do projeto. 
 
4 Considerações Finais 
 
 A importância da realização de protótipos físicos para as organizações 
dentro da área de PDP já é aceita, sendo que a prototipagem é considerada um 
dos recursos mais importantes para se ter como resultado o sucesso de um 
produto. E desta forma, contribui para o aumento da competitividade entre as 
organizações. 
 A Manufatura Aditiva é uma ferramenta que visa aperfeiçoar e inovar a 
forma de se conceber modelos e protótipos, nas diferentes fases do PDP. Trata-
se de uma tecnologia inovadora que materializa objetos que poderiam existir 
apenas em uma modelagem virtual. Por ser inovadora, traz respostas para 
problemas passados e também novos desafios, alterando a maneira de 
desenvolver, viabilizar, testar e comercializar os produtos. 
 Esta pesquisa não focou nas diversas tecnologias de AM, pois não foi este 
seu objetivo. Mas é coerente afirmar que há vantagens e desvantagens em cada 
processo, que delimitam as capacidades da AM e sua contribuição o projeto de 
produto. 
 Pode-se perceber através das pesquisas realizadas que os impactos da 
utilização da AM no PDP são, de uma forma geral, positivos. Logicamente que 
convém para cada empresa adotar a tecnologia de AM que mais garanta custo 
e benefício, de acordo com suas especificidades e com os tipos de produtos que 
desenvolvem e fabricam. Destaca-se a importância de se começar a desenvolver 
as maquetes, modelos volumétricos, mock-ups e modelos de apresentação já no 
início do PDP, nas fases em que o processo ainda tem um custo menor. 
 Porém nas fases mais avançadas, como nas de Projeto Preliminar e 
Projeto Detalhado, é relevante a construção dos protótipos funcionais, para que 
sejam realizados os variados testes de engenharia. 
 Muitas empresas ainda relutam quanto a utilizar a AM em seu PDP, por 
acharem seu custo muito alto. Algumas concebem protótipos, mas apenas nas 
fases de detalhamento e preparação para a produção. Cabe aos(as) 
profissionais da área de projeto de produto apresentar as devidas considerações 
para convencer sobre a importância desta tecnologia com relação ao aumento 
da competitividade, a redução do time to market, a redução dos riscos, a relação 
custo-benefício e o resultado final do PDP, com produtos de mais qualidade de 
acordo com os requisitos do cliente. 
 Pelas tecnologias de AM pode-se desenvolver uma nova forma de se 
obter modelos e protótipos que tenham as características técnicas e de 
qualidade do produto que se pretende fabricar, juntamente com as evoluções na 
área de materiais. Com a integração das pesquisas na área de PDP e AM será 
possível introduzir mudanças que envolvam melhorias e inovações. 
 
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