Impressão 3D na indústria: uso, potencial de mercado e tendências

O uso da impressão 3D na indústria é uma das fortes tendências da revolução industrial que está em andamento – a Indústria 4.0. É uma ferramenta importante, até mesmo essencial, na transformação do cenário industrial. A impressão 3D permite reduzir custos e ajuda a diminuir o tempo gasto na produção, além de minimizar significativamente possíveis falhas no processo.

A história da impressão 3D

Se engana quem acredita que as impressoras 3D surgiram só agora. A tecnologia foi inventada ainda em 1984, ou seja, há mais de 3 décadas! O inventor foi Chuck Hull, um norte-americano. É claro que a primeira impressora 3D não se parecia nada com as atuais, até porque a tecnologia de entrada foi a estereolitografia, precursora da impressão 3D.

O objetivo do projeto inicial era dividido em duas frentes: criar lâmpadas para solidificação de resinas e acelerar o processo de fabricação de peças plásticas. Como se pode imaginar, a segunda aplicação se mostrou com um potencial maior e foi fortemente desenvolvida.

Já nos primeiros resultados a impressora 3D mostrou duas características bem marcantes: a flexibilidade e rapidez. Essas vantagens da tecnologia permeiam até os dias de hoje.

Com o sucesso da criação, Hull criou a 3D Systems Corp., empresa que até hoje é uma das maiores no cenário mundial. A marca deteve a patente da tecnologia e iniciou as vendas de máquinas. Também surgiram outros tipos de impressão 3D, que igualmente foram patenteados.

Por questão da patente e do preço elevado dos componentes, ter uma impressora 3D na década de 90 definitivamente não era para qualquer um. Então, para se ter uma ideia, para adquirir uma máquina era preciso desembolsar aproximadamente 1 milhão de dólares na época! Só por efeitos de comparação, hoje o preço de impressora 3D pode iniciar em torno de 2 mil reais em um modelo de entrada.

Como funciona a impressão 3D?

Uma impressora 3D é totalmente diferente do que estamos acostumados a ver nas impressoras que imprimem em papel. A tecnologia de impressão 3D segue um modelo digital, criado num computador, para materializar um objeto físico com precisão. Com o modelo tridimensional projetado em um software específico, geralmente em CAD, os comandos são enviados à impressora, que “fatia” esse desenho 3D em inúmeras camadas. A partir daí, a impressora 3D passa reproduzir essas camadas, uma a uma, até que se tenha o objeto todo “impresso”.

Alguns benefícios da impressão 3D na indústria

Um dos melhores aspectos da impressão 3D é sua versatilidade. De acordo com a necessidade de cada mercado, é possível obter peças com diferentes características, como por exemplo: resistência à temperatura, flexibilidade, durabilidade, resistência mecânica etc.

A impressão 3D pode ser amplamente adotada em diversos tipos de indústria, permitindo otimização de ciclos no desenvolvimento de produtos e a redução de custos por meio de prototipagens mais ágeis.

Diante disso, os principais benefícios de implementar a impressão 3D na indústria são:

• ciclos de prototipagem mais rápidos;

• maior controle e fluidez nos processos de design (os processos não são mais interrompidos por longos prazos de entrega terceirados);

• possibilidade de realizar e avaliar mais opções de projeto, resultando em produtos finais de maior qualidade;

• redução nos custos excessivos com ferramental;

• utilização de materiais mais baratos;

• redução significativa no índice de desperdícios de uma empresa.

O mercado global de impressão 3D

Os dados a seguir são do Departamento de Pesquisa da Statista, divulgados em 08/out/2021.

O mercado mundial de produtos e serviços de impressão 3D foi avaliado em US$ 12,6 bilhões, em 2020. E é uma indústria com alto potencial para os próximos anos: a taxa anual de crescimento promete ser de 17% até 2023. Em 2026, o valor do mercado deve chegar a US$ 37,2 bilhões. E esses são os números da análise mais tímida.

Outro relatório considerado pela Statista aponta que o mercado vai chegar a US$ 62,79 bilhões, com crescimento anual de 21% até 2028.

Quando o recorte é feito por materiais, o crescimento mais rápido deve ser na indústria de metais e ligas metálicas.

Como pontua a Statista, "a tecnologia de impressão 3D de metal é relativamente nova, mas muitos avanços importantes acontecem todos os anos. Metais para impressão são geralmente mais caros, como cobre, por exemplo; os metais usam materiais mais pesados e preciosos. Essa aplicação é geralmente um processo mais lento e o próprio maquinário é mais caro. À medida que mais empresas começam a ter suas próprias impressoras, o software de impressão vai crescer mais rápido do que os serviços de impressão”.

O maior número de patentes de impressão 3D nos Estados Unidos é da General Electric ($GE), gigante global que atua nos setores de energia, gás, aviação, saúde, soluções digitais e, sim, outros mais.

As 5 melhores ações no mercado de impressão 3D

O portal Insider Monkey, que faz levantamentos com base em informações relevantes de investidores e fundos de hedge, apontou as ações de empresas mais promissoras nesse mercado. Seguem abaixo as 5 principais com base na análise divulgada em 14/out/2021:

1) Autodesk, Inc.

Empresa da Califórnia (EUA) que comercializa software e serviços de design 3D, entretenimento e engenharia.

No segundo trimestre fiscal de 2022 - que, nos Estados Unidos, corresponde ao período de maio a julho de 2021 -, a Autodesk teve receita de US$ 1,06 bilhão, aumento de 16,06% em relação ao mesmo trimestre do ano anterior. E bem acima das previsões, que eram de US$ 5,35 milhões.

2) Raytheon Technologies Corporation

Empresa aeroespacial e de defesa, que fica em Massachusetts (EUA). Em 2020, lançou o primeiro míssil impresso em 3D.

A capitalização de mercado da Raytheon é de $ 134,58 bilhões. No segundo trimestre de 2021, a receita foi de US$ 15,88 bilhões, muito além das expectativas de mercado, que eram de US$ 46,81 milhões.

3) ANSYS, Inc.

Empresa de software da Pensilvânia (EUA), que trabalha com engenharia multifísica - fenômenos físicos acoplados em simulações computacionais. Faz softwares para projetos de impressão 3D de metal que reduzem o tempo de produção.

No segundo trimestre de 2021, a Ansys superou a previsão de receita, que era de US$ 19,21 milhões, e atingiu US$ 452,55 milhões.

4) HP Inc.

A famosa Hewlett-Packard Company é uma multinacional de tecnologia que provavelmente está ou já passou pela sua casa, através de algum computador, impressora ou outros eletrônicos. Em 2016, a HP entrou para o mercado de impressão 3D e lançou vários sistemas de impressão de polímero. E agora já está trabalhando com impressão de metal, com a tecnologia Metal Jet.

No terceiro trimestre fiscal de 2021, teve receita de US$ 15,29 bilhões, aumento de 6,96% na comparação com o ano anterior, mas US$ 626,38 milhões abaixo das previsões.

5) Desktop Metal, Inc.

Empresa pública de tecnologia dos Estados Unidos que projeta sistemas de impressão 3D para engenheiros, designers e fabricantes em todo o mundo.

No segundo trimestre de 2021, reportou receita de US$ 18,98 milhões.

Grandes empresas estão utilizando a impressão 3D em seus projetos

As impressoras 3D têm potencial para transformar indústrias e modelos de negócio de forma significativa. As empresas que apostam nessa inovação de novos negócios estão faturando com este mercado, confira abaixo alguns exemplos desse faturamento com impressão 3D nas grandes indústrias.

A General Electric (GE) testou um motor de demonstração com 35% de suas partes criadas por manufatura aditiva. O motor foi feito para validar peças impressas em 3D para o motor de turbo compressor Advanced Turboprop (ATP). A técnica utilizada na impressão 3D de peças metálicas é conhecida como Fusão Metálica Direta a Laser, ou DMLM (Direct Metal Laser Melting).

A ThyssenKrupp, que fabrica elevadores, usa a impressão 3D não só para elaborar protótipos de componentes de equipamentos como para fabricar peças aplicadas no produto final. A ideia ganhou força depois que foi atestada que o produto era de qualidade e poderia ser usado na substituição de itens do maquinário de elevadores em manutenção.

A Ford, montadora americana, é a primeira do segmento a utilizar esse tipo de tecnologia em seus veículos. A empresa utiliza impressão 3D para criação de protótipos e para o desenvolvimento de novos componentes. O carro esportivo Ford GT, por exemplo, foi um veículo dos quais diversos componentes foram criados utilizando essa tecnologia. Abaixo temos um modelo de um motor Ford Zetec impresso 3D.

A Hyundai adotou esta tecnologia após verificar que os consumidores julgam a qualidade de um veículo por diversos fatores, como componentes e acabamentos. Assim, a montadora passou a criar protótipos rápidos para avaliar os mínimos detalhes e garantir ajustes precisos, capazes de tornar a qualidade palpável, antes do veículo chegar ao seu consumidor.

Com a missão de “tornar real” os projetos, que ainda só existem no computador, das próximas gerações de veículos da Volkswagen do Brasil, a área de Engenharia de Protótipos tem contado com o auxílio de uma impressora 3D à base de resina líquida e laser. Criando peças de automóveis que passam por testes, entre os quais de durabilidade e segurança (crash).

Na fábrica da BMW, a manufatura aditiva é utilizada para inovar no design dos veículos e na produção rápida de ferramentas, moldes e gabaritos específicos. A empresa se orgulha de realizar pesquisas com impressão 3D desde os anos 1990. O grupo imprime mais de 140 mil peças por ano, incluindo partes do novo BMW i8 Roadster.

A fabricante de ônibus e caminhões MAN Latin América usa a tecnologia para elaborar protótipos de peças na fábrica de Resende, no Rio. A empresa conseguiu uma redução de mais ou menos 80% no custo de elaboração dos componentes. Além disso, a elaboração de um protótipo que antes demoravam meses, agora demoram só algumas horas, por ser mais prático.

A Alpargatas é uma das marcas que usa a tecnologia há um bom tempo. Desde 2007, utiliza a impressão 3D para fazer os projetos de solado, parte complexa dos tênis e de maior valor agregado. Segundo a empresa, dessa forma, é possível reduzir o tempo de projeto e produção e ampliar a qualidade pela precisão do protótipo.

A Fiat usa há mais de dois anos a impressão para fazer protótipos em nylon altamente resistente. Atualmente a empresa relatou que com duas impressoras 3D próprias são capazes de imprimir em 12 horas um modelo que, antes, poderia demorar alguns dias para ficar pronto.

6 grandes expectativas e tendências para a impressão 3D em 2022

1. Impressão 3D em metal

A impressão 3D em metal não é bem uma novidade, mas ainda não podemos dizer que é uma tecnologia acessível, principalmente aqui no Brasil. Por causa da complexidade, as impressoras capazes de trabalhar com a fundição do metal têm um custo muito alto.

Apesar disso, a expectativa (para os próximos meses) pode ser de mudança para esse tipo de máquina, chegando novas marcas e com preços mais baixos. Além disso, com aplicações cada vez mais interessantes, a própria demanda do mercado faz com que o desenvolvimento das máquinas e materiais acelere!

2. Maiores aplicações na construção civil

A construção civil é uma área que sempre viu com bons olhos a tecnologia de impressão 3D. Já saíram na mída várias notícias de casas, pontes e estruturas sendo construídas a partir da tecnologia.

Em Austin, no estado do Texas, EUA, um projeto que tem data para iniciar as operações em 2022 pretende construir um bairro inteiro com casas impressas, 100 no total. O projeto é uma colaboração entre a empresa de construção residencial Lennar e a ICON, empresa com sede no Texas especializada em estruturas impressas em 3D.

3. Expansão no setor industrial

Existe no Brasil uma disposição de aumento do uso da impressão 3D nas indústrias. Como visto acima, esse procedimento já é utilizado pelos segmentos automotivo, elevadores e aeroespacial por causa da sua contribuição para a produção em série. Isso porque a impressão 3D acelera e barateia as despesas com a elaboração de protótipos.

Desse modo, há uma economia com o uso de moldes, o que causa bem menos perdas e erros nos processos de fabricação. A redução de custos ocorre com a dispensa de confecção desses moldes, uma vez que o design dos objetos é criado no computador, onde eles ficam armazenados em arquivos digitais.

4. Maior utilização da impressão 3D com resina

Não sei se você reparou, mas a impressão 3D de resina cresceu muito no ano de 2021! As causas para isso são várias, mas podemos destacar os preços mais acessíveis das máquinas e resinas, além de aplicações mais interessantes para as peças.

Mercados como o de odontologia, por exemplo, já começaram a implantar as máquinas no dia a dia e colhem frutos importantes dessa tecnologia. Para os próximos meses poderemos ver um grande desenvolvimento não só nas impressoras de resina, mas também nos próprios insumos, com materiais específicos para mais aplicações.

5. Progresso para a arte e para a arquitetura

Outra área na qual a impressão 3D não para de crescer é a arquitetura, setor que aproveita esses processos para converter desenhos e maquetes em peças reais. Com isso, se ganha em economia de tempo, uma vez que a execução de projetos convencionais é bem mais demorada. Com uma visualização mais rápida do que será construído, cliente e profissionais de arquitetura conseguem agilizar as decisões e modificações durante a obra.

Além disso, os protótipos gerados pela impressão 3D são mais resistentes, o que facilita o aproveitamento deles em exposições. Por serem mais leves, também são transportados com mais facilidade. Na moda, essa metodologia pode fabricar peças de vestuário ou até mesmo de pequenos objetos acessórios.

Por: Rodrigo Portes

Diretor de Vendas | Diretor Comercial | Gerente Nacional de Vendas | Gerente de Vendas Sênior | Mentor | Palestrante | Autor | Transformação Digital | Indústria 4.0

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