PROJETO PARA MANUFATURA ADITIVA

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PROJETO PARA MANUFATURA ADITIVA 
Silvana Bárbara Gonçalves da Silva – Universidade Tecnológica Federal do 
Paraná 
 
Resumo 
Apesar da recente grande exposição, as técnicas de impressão tridimensional 
surgiram por volta de 1970, com a junção das áreas de estudos em topografia e 
foto-escultura. Sua primeira utilização comercial foi voltada para a construção de 
modelos e protótipos, sendo parte de uma das etapas do PDP (Processo de 
Desenvolvimento de Produtos). Desde então, a agora denominada Manufatura 
Aditiva (Additive Manufacturing – AM), vem se desenvolvendo, não somente nas 
aplicações da medicina, mas também se diversificando e ganhando espaço em 
diferentes áreas de atuação. Nos últimos anos, por ocasião da redução de custos 
e da popularização pela qual as tecnologias de AM vêm passando, observa-se 
uma diversificação e intensificação na sua utilização, sendo, inclusive, utilizada 
como ferramenta de fabricação por causa de seu benefício de redução e 
simplificação das etapas de produção. O objetivo deste trabalho é o de conhecer 
algumas possibilidades de aplicação da AM em diferentes projetos, analisando 
oportunidades de inovação. Desta forma, foi realizada uma pesquisa 
bibliográfica para verificar algumas possibilidades de aplicações da AM em 
projetos. Como resultado, pode-se adquirir conhecimento sobre projetos 
utilizando as tecnologias de AM, para analisar e possivelmente aplicar em 
pesquisas futuras. 
 
Palavras-chave: Manufatura Aditiva; Projetos. 
 
1 Introdução 
 
 O processo de Manufatura Aditiva (Additive Manufacturing – AM) consiste 
na fabricação de uma peça a partir da deposição de um material em camadas 
sobrepostas as quais se repetem por algumas vezes, até se ter a peça completa 
(DRIZO e PEGNA, 2006). Segundo Bourell et al.(2009), esta tecnologia teve 
origem em dois campos de estudos, que até então eram divididos: a topografia 
e a foto-escultura, quando Wyn Kelly Swainson propõe a produção direta de uma 
peça por catalisação seletiva de um polímero na interseção de dois feixes de 
laser. 
 Desta forma, a primeira utilização comercial da tecnologia de AM surge 
em 1987 pela empresa 3D Systems, a qual utilizava a estereolitografia 
(stereolitografy – SL), onde uma resina era solidificada quando exposta à luz 
ultravioleta (TAKAGAKI, 2012). 
 Segundo Dimitrov, Schreve e De Beer (2006), na área de projeto de 
produto esta tecnologia foi aplicada pela primeira vez com o objetivo de 
confeccionar modelos e protótipos, por ocasião do ganho de tempo e velocidade 
na produção de protótipos funcionais, em comparação aos realizados a mão. 
Atualmente a AM está consolidada como ferramenta de PDP (Processo de 
Desenvolvimento de Produtos). 
 A Manufatura Aditiva vem ganhando seu espaço, sendo que sua 
aplicação já pode ser observada em diferentes segmentos, como presentes, 
mobiliários, calçados, vestuário, alimentação, construção civil, áreas da 
medicina, instrumentos musicais, aeronáutica, restauração, reformas, entre 
outras possibilidades (GUSTIN, 2012). 
 A área de joalheria conseguiu aplicar a tecnologia de forma regular, 
consistente e eficiente em parte dos processos de fabricação. Desta forma, a AM 
já atua na fabricação dos modelos iniciais para a fundição, tarefa que antes era 
realizada manualmente (GUSTIN, 2012). 
 Para Igoe e Mota (2011), a redução de custos é uma realidade crescente 
na Manufatura Aditiva, o que propicia uma maior utilização nas etapas de 
fabricação do produto. Existem tecnologias destinadas a utilização da AM nas 
etapas mais avançadas do processo produtivo, o que pode contribuir com 
mudanças relevantes nas metodologias de produção. Os autores afirmam que 
esta tendência leva a uma fabricação direta dos produtos, com uma eliminação 
gradativa de algumas etapas intermediárias entre o projeto e o produto acabado, 
o que influencia diretamente no design, passando a tratar em seus métodos e 
processos algumas considerações técnicas que antes eram distribuídas pelas 
etapas posteriores de produção. Vantagens como flexibilidade produtiva e 
simplificação dos processos, trazem expectativas sobre o futuro do PDP e 
possibilidades de mudanças importantes na forma como os produtos são 
fabricados (IGOE e MOTA, 2011). 
 Porém, a aplicação mais utilizada ainda se encontra na produção de 
modelos funcionais, protótipos e em algumas aplicações na área de estética. No 
entanto, o mercado para a indústria de AM se mostra muito promissor e cresce 
de forma substancial a cada ano. Este crescimento está relacionado com a 
evolução da tecnologia e vem proporcionando diminuição dos custos das 
matérias primas e dos maquinários (WOHLERS, 2012). 
 Mesmo com restrições em muitas das aplicações possíveis, a Manufatura 
Aditiva vem sendo utilizada como meio de produção de produtos de consumo, 
com empresas que estão apostando comercialmente na tecnologia pela sua 
capacidade de gerar formas complexas e possibilidade de customização dos 
produtos, difíceis de serem executadas em outras técnicas. 
 Desta forma, o objetivo desta pesquisa é conhecer algumas 
possibilidades de aplicação da AM em diferentes projetos, analisando suas 
vantagens e desvantagens. Para tanto, investiga estas possibilidades de projeto 
que estão impactando as formas de fabricação e afetando o PDP. É fundamental 
entender este contexto de produção, de mercado, e suas influências nos 
projetos. 
 
2 A Manufatura Aditiva e suas aplicações 
 
 De acordo com a Wohlers (2012), a aplicação mais comum das 
tecnologias de AM está na produção de modelos funcionais, protótipos de 
componentes e algumas aplicações estéticas. Porém, o mercado para a indústria 
da AM tem se mostrado muito promissor, crescendo de forma relevante a cada 
ano. Este crescimento é devido a evolução dos processos, o que proporciona a 
diminuição dos custos das matérias primas e dos maquinários (WOHLERS, 
2012). 
 Segundo Grynol (2013), as impressoras 3D começam a se tornar mais 
acessíveis na escala global, e, por esta razão, os(as) consumidores(as) se 
iniciam na inovação em diversos segmentos, como exposto no Quadro 1. Como 
resultado de fato, a Manufatura Aditiva está criando rupturas na dinâmica da 
indústria convencional, com o aparecimento de novos negócios (GRINOL, 2013). 
 
Público-Alvo 
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 Consumidor Pequenos e médios 
negócios 
Corporações 
Necessidade de P&D Reposição de órgãos 
Mobiliário; 
Eletrônicos. 
Perto do uso 
comercial 
Comida preparada 
nos E.U.A 
Bicicletas; 
 Armamento; 
Vestuário global. 
P&D em Ciências da 
Vida; 
Construção residencial 
e reformas; 
Ferramentas 
energéticas. 
Em uso 
Modelismo; Hobby; 
Animação; Jogos. 
Próteses médicas; 
Lojas de Ferragens; 
Lojas de autopeças; 
Brinquedos. 
P&D industrial 
(prototipagem); 
P&D aeroespacial e 
defesa. 
Quadro 1 – Oportunidades globais decorrentes da impressão 3D em setores diferentes 
Fonte: Adaptado de Faktor (2012) 
 
 Para Faktor (2012), mesmo com o evidente crescimento e diversificação 
dos processos e das matérias-primas, muitas das aplicações ainda não foram 
implantadas comercialmente. 
 A aplicação doméstica da tecnologia está gerando grandes mudanças e 
poderá revolucionar a maneira de se fabricar os produtos. As grandes mudanças 
acontecem quando as atividades se democratizam, saindo do domínio exclusivo 
de empresas, governos e demais instituições, e tornam-se acessíveis a 
todos(as) (FAKTOR, 2012). 
 Anderson (2012) afirma que a fabricação pode se tornar um serviço 
acessível por qualquer pessoa que queira fabricar algo, desenvolvendo um 
mundo de produção distribuída. Isto permitiria poder inventar no âmbito local e 
produzir no âmbito global, atendendo a mercados de nicho definidos pelo gosto, 
não pela geografia (ANDERSON, 2012). 
 Nos dias atuais, como a variedade, qualidade e complexidade tem custo, 
a capacidade de produziruma pequena quantidade de itens de alta qualidade e 
vendê-los a preços razoáveis pode causar rupturas econômicas. As grandes 
empresas, por concentrarem suas atividades em mercados de massa com 
escala de milhões de unidades, não atendem bem aos mercados de nicho da 
escala dos milhares. Desta forma, este mercado está sendo ocupado por micro 
e pequenas fábricas que utilizam tecnologias de fabricação computadorizada, 
sendo que dentre estas tecnologias, se destaca a Manufatura Aditiva 
(ANDERSON, 2012). 
 Zhai, Lados e Lagoy (2014) afirmam que o consórcio americano AMC 
(U.S. Additive Manufacturing Consortium), que é composto por indústrias, 
organizações de pesquisa, agências do governo e universidades, identificou 
cinco pontos chave para acelerar a inovação e o desenvolvimento da AM de 
forma mundial. São os colocados abaixo: 
- Base de dados de materiais; 
- Modelo de compensação e precisão inicial em processo; 
- Sensores, controle de processo e avaliação não destrutiva; 
- Caminhos nítidos e acessíveis para a qualificação e certificação; 
- Equipamentos OEM (Original Equipment Manufacturing) maiores, mais rápidos 
e mais capazes. Estes equipamentos/peças são aqueles(as) fabricados(as) por 
uma empresa e utilizados(as) no produto final de outra empresa. 
 
 Segundo Jing et al. (2014), a popularização da AM é um ponto muito 
evidente e vem sendo observada há algum tempo. Esta tecnologia não é mais 
utilizada apenas para a fabricação de componentes críticos, como lâminas de 
turbinas, dispositivos médicos e peças com estruturas complexas, mas também 
está sendo utilizada por empreendedores(as) para a produção de peças 
tridimensionais funcionais, como relógios, robôs, dispositivos, e, inclusive, peças 
para as próprias impressoras 3D. 
 Também para Jing et al. (2014), pode ser observada uma customização 
em massa, onde as tecnologias de AM estão sendo fortemente utilizadas em 
segmentos que demandam altos níveis de personalização nos produtos, por 
questões ergonômicas ou de atribuição de significado, como, por exemplo, na 
área de próteses médicas ou joalheria. 
 A Manufatura Aditiva vem tendo cada vez mais aplicações em projetos de 
produto, principalmente entre pequenas e médias empresas. Porém, mesmo 
com a variedade nos sistemas e aplicações, muitas delas ainda não conseguem 
ter uma grande entrada no mercado, sendo que este problema é, em boa parte, 
fruto da falta de competitividade das peças produzidas nos métodos de AM. Isto 
se deve por causa de fatores limitadores, ao que se destaca o custo das peças 
fabricadas. 
 
3 Projetos para Manufatura Aditiva 
 
 Quando se trata de AM, primeiramente deve-se considerar a rapidez 
desta tecnologia. Ao contrário do que possa aparecer, a velocidade de fabricação 
da AM é lenta se for comparada com outros processos, como a injeção, por 
exemplo. A real vantagem em relação ao tempo neste processo é verificada 
considerando todo o processo de desenvolvimento do produto que será 
produzido. Isto acontece porque as intervenções humanas são praticamente 
realizadas pelo computador (GIBSON, ROSEN e STUCKER, 2010). 
 Segundo Silva (2008), a fabricação por AM é realizada em apenas um 
estágio, independentemente da complexidade da peça. A maioria dos processos 
requer muitos estágios, sendo que este número aumenta quanto mais 
complexidade a peça apresenta. Nos estágios de processo de injeção, por 
exemplo, pode-se citar o estudo do molde, a produção do molde e as mudanças 
na geometria para a possível fabricação. 
 A Figura 1 faz uma comparação dos custos de algumas tecnologias de 
AM com o processo de injeção, segundo Willians (2011). Verifica-se que o custo 
para AM praticamente não varia, e o custo da injeção para poucas peças é um 
valor muito alto, e para um grande número de peças o custo é o menor dentre 
as verificadas. 
 
Figura 1 – Comparação dos custos de tecnologias AM com o processo de injeção 
Fonte: Willians (2011) 
 
 Como afirma Silva (2008), o(a) projetista tem maior liberdade na 
geometria da peça, pois não tem a preocupação de como fabricar. Desta forma, 
desenha a peça pensando somente na sua função, sendo que não existe mais 
o tempo gasto para adaptar a peça ao processo de manufatura. O custo se 
mantém o mesmo, independentemente da complexidade geométrica, e não há 
gastos com ferramentas específicas (SILVA, 2008). 
 As áreas de utilização da AM são muito vastas, sendo que diferentes 
profissionais têm um crescente interesse nesta tecnologia. Os principais motivos 
são a liberdade de geometria e a diversidade de materiais que podem ser 
utilizados. Há a possibilidade de processar partes em polímeros, cerâmicos e 
metais, além de combinações destes materiais. Já existem projetos que 
conseguem desenvolver produtos feitos de tecidos vivos (HOPKINSON, HAGUE 
e DICKENS, 2006). 
 Segundo Giordano, Zancul e Rodrigues (2016), os casos de sucesso da 
Manufatura Aditiva e o avanço da digitalização da produção na indústria, levaram 
os meios de comunicação a ressaltarem a transformação dos meios de produção 
causada por esta tecnologia. Pesquisas afirmam que os avanços na AM poderão 
levar a uma nova revolução industrial, sendo que pode se destacar o fato de que 
esta tecnologia não envolve economias de escala, sendo que desta forma não 
pressupõe uma escala mínima de produção para que seja economicamente 
viável. Assim, os custos seriam quase que totalmente variáveis, como matéria-
prima e energia, o que significa que se pode obter praticamente o mesmo custo 
unitário de uma peça, seja ela produzida em uma unidade única ou em milhares 
de unidades (THE ECONOMIST, 2012). 
 Ressalta-se a transformação no mercado de bens de consumo que a AM 
pode trazer, com a produção de produtos em âmbito local (local print) através de 
impressoras 3D instaladas nas residências das pessoas, quanto em âmbito 
global (global print), através dos serviços de fabricação das empresas (WIRED, 
2012). 
 A McKinsey Global Institute (2013) fez um relatório sobre as principais 
tecnologias, e colocou a AM como uma das doze tecnologias que mais poderiam 
impactar a economia global até o ano de 2025. Neste relatório foi reconhecido o 
recente crescimento desta tecnologia com a redução de 90% do preço das 
máquinas de baixo custo e um aumento de 400% no faturamento da indústria 
entre os anos de 2009 e 2013. Este relatório também afirma que o desempenho 
dos equipamentos de AM está se aperfeiçoando de forma rápida, com o 
desenvolvimento de novos materiais e redução do custo de fabricação 
(MCKINSEY GLOBAL INSTITUTE, 2013). 
 A pesquisa de Gartner, Maresch e Fink (2015) apresenta um estudo 
baseado em avaliação de tecnologia para verificar as oportunidades que a AM 
pode trazer para a inovação e o empreendedorismo tecnológico. Nesta pesquisa, 
os autores colocam discussões sobre aspectos chave de emprego, pesquisa e 
desenvolvimento nas organizações e na área acadêmica. Achillas et al. (2015) 
realizam um estudo mais aprimorado no qual propõem um quadro de referências 
para a inclusão de tecnologias de AM para a definição de estratégias de 
produção, levando em consideração uma série de critérios, como lead time, 
custo de produção, qualidade, entre outros. 
 Para Willians (2011) a Manufatura Aditiva, por ocasião de suas 
características, pode ser considerada uma tecnologia disruptiva, sendo que 
muitas possibilidades podem ser oferecidas. A maneira de pensar na concepção 
de novos produtos através desta tecnologia está inovando, com várias barreiras 
rompidas, mas muitas pessoas ainda veem seu potencial apenas para a 
realização de protótipos (WILLIANS, 2011). 
 Em um projeto de produto, a necessidade de um ferramental específico 
para uma determinada peça limita o design. Os produtos desenvolvidos 
atualmente estão expostos às muitas restrições que são recomendadas pelo 
Design for Manufacturing and Assembly (DFMA), que se trata de um manualpara facilitar a produção e montagem, sendo que não é mais válido na AM 
(WALLACE et al., 2014). 
 Por ser flexível e reconfigurável, esta tecnologia traz grandes benefícios, 
tanto para os(as) produtores(as) quanto aos(as) consumidores(as). Segundo 
Wallace et al. (2014), suas principais vantagens são: 
- Produção econômica em baixa escala; 
- Aumento da flexibilidade; 
- Produtividade e liberdade de design. 
 
 No PDP atual, há uma filosofia de se concentrar no Design for 
Manufacturing (Projeto para a Manufatura). Neste parâmetro, dentre as 
principais indicações para o desenvolvimento de um produto pode-se citar: 
definir ângulo de inclinação para a retirada da peça, minimizar o número de 
reentrâncias, evitar paredes muito finas pois esfriam mais rápido, utilizar paredes 
com espessura uniforme, minimizar as linhas de solda e evitar cantos vivos 
(WALLACE et al., 2014). 
 Com as tecnologias de AM, os projetos de produtos podem ser abordados 
com a filosofia Manufacture for Design (Manufatura para o Projeto). Alguns dos 
exemplos relevantes é a utilização otimizada de treliças para o projeto estrutural 
de uma construção, como o Estádio nacional de Pequim proposto por Arup 
(2012), onde foi utilizada a AM para construir um modelo em escala, mostrado 
na Figura 2 que segue: 
 
Figura 2 – Proposta para o estádio de Pequim em modelo (a esquerda) e uma ilustração do 
estádio (a direita) 
Fonte: Arup (2012) 
 
 Por ocasião da não restrição das ferramentas de manufatura, alguns 
produtos já foram remodelados e são produzidos completamente por Manufatura 
Aditiva. Segundo Delphi (2012), a Delphi Diesel Systems remodelou os canais 
que passam óleo diminuindo a perda de carga, pois antes o canal era feito pela 
junção de furos retos e na remodelagem, se tornaram curvos, como mostrado na 
Figura 3 abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 – Bomba de combustível otimizada da Delphi 
Fonte: Delphi (2012) 
 
 Há aplicações também em aeronaves de caça, que estão usando a 
vantagem da AM para construir dutos de ar que são uma única peça e não 
necessitam de montagem, o que diminui o custo do projeto. Este exemplo é 
mostrado na Figura 4: 
 
Figura 4 – Exemplo de redução de montagem com Manufatura Aditiva 
Fonte: Delphi (2012) 
 
 Como mostrado, a utilização da AM em diferentes projetos de produto está 
se modificando de forma positiva. Além de modelos e protótipos, esta tecnologia 
já está sendo utilizada para a produção final de peças e alguns objetos, que não 
poderiam ser realizados com os métodos tradicionais de manufatura. 
 
4 Considerações Finais 
 
 A Manufatura Aditiva vem desenvolvendo novos parâmetros para o 
projeto e a fabricação, sendo que sua utilização já se encontra sedimentada e é 
aplicada comercialmente em muitas áreas. 
 As tecnologias presentes na AM atuam por sistemas automatizados de 
fabricação. Desta forma, a utilização destas tecnologias acaba levando para uma 
transposição de boa parte do trabalho para meios digitais, o que influencia a 
atuação dos(as) profissionais da área de projetos e potencializa uma tendência 
pela utilização de ferramentas digitais que auxiliam o PDP. 
 Há uma tendência de simplificação dos processos de fabricação pela 
utilização da AM, sendo que os mesmos se tornam mais simples, porém, o 
projeto de produto se torna mais complexo. Necessita-se, então, incorporar 
ferramentas para abordar as questões de manufatura ainda na fase de definição 
formal do produto. 
 O desenvolvimento da forma, antes limitado pelos métodos de fabricação 
tradicionais, ganha mais liberdade, sendo que agora a fabricação não é mais tão 
limitadora como era antes. 
 Com as novas ferramentas que são disponibilizadas, o projeto de produto 
pode ser iniciado com abordagens diferentes, muito mais integradas ao PDP. 
Como exemplo, pode-se citar as aplicações de otimização de material, onde uma 
geometria básica e as limitações de estrutura se tornam o ponto de partida para 
que o aplicativo defina a forma mais eficiente em termos de estrutura. Então este 
resultado é utilizado na forma final do produto. 
 Deve-se destacar, também, que novas abordagens devem ser pensadas 
e levadas para os métodos de realização de projetos. Estes precisam ser revistos 
para representar as novas formas de projeto, bem como as novas possibilidades 
de atuação do(a) profissional da área de desenvolvimento de produtos. Este(a) 
profissional deve se capacitar para entender o funcionamento e recursos que as 
tecnologias de AM oferecem para poder utilizá-los conforme a necessidade do 
projeto. 
 
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