Impressão 3D ou Fabrico Aditivo em Manutenção

O Fabrico Aditivo (ou Additive Manufacturing, em Inglês) é uma das tecnologias mais associadas à Indústria 4.0, juntamente com a análise de grande quantidade de dados, a Internet das Coisas (IoT), sistemas ciberfísicos, simulações, realidade aumentada (AR) e realidade virtual (VR).  Mas o que é o fabrico aditivo? Como funciona? Que melhorias pode trazer para os gestores de manutenção e facility managers? E quais são as diferenças entre as várias técnicas de impressão 3D?

O que é o fabrico aditivo?

O fabrico aditivo é também conhecido como Impressão 3D. Como funciona? Uma máquina de impressão lê um ficheiro de computador camada a camada e imprime cada uma delas. No final, todas as camadas constroem um objeto 3D.

Inicialmente, a impressão 3D era principalmente utilizada para criar protótipos. Agora, está a mudar o fabrico e a manutenção. Em particular, para manutenção e instalações, pode melhorar o inventário e a gestão de stocks. Pode também prolongar a vida útil de ativos mais antigos, como vamos ver. 

Fabricação Aditiva: exemplos reais

Empresas como a Siemens e a General Electrical têm vindo a utilizar o fabrico aditivo desde há alguns anos (a Siemens já abriu umas instalações de impressão 3D na Suécia em 2016). Podem reparar pontas de queimadores 60% mais rápido do que antes, e reduzir os tempos de reparação das turbinas em 90%.

A Deutsche Bahn (caminhos de ferro alemães) também utiliza a impressão 3D para pelo menos 100 peças que são difíceis de adquirir e impossibilitam a circulação de comboios, o que pode custar à empresa milhares de euros diariamente. Hoje em dia, as peças de 13 kg podem ser impressas em 7 horas, diminuindo o downtime e as perdas financeiras.

Para a maioria das empresas, no entanto, o fabrico aditivo na manutenção ainda é algo do futuro. Imagine nunca esperar pela chegada de peças e imprimi-las nas suas instalações, ao seu ritmo. Isto é especialmente importante para as peças personalizadas, que têm os tempos de espera mais longos.

Vejamos as vantagens e desvantagens do fabrico aditivo.

Vantagens do Fabrico Aditivo

• Reparações mais rápidas, o que leva a um MTTR menor, maior disponibilidade e um melhor OEE. Com a rápida reposição, os ciclos de produção e manutenção tornam-se mais curtos.

• Reduz os custos de inventário, visto que não é necessário manter as peças em armazém “só por precaução” – pode fazê-las quando são necessárias – “just in time“. Além disso, a impressão precisa de componentes inteiros também reduz os custos de montagem.

• Pode imprimir qualquer coisa, mesmo que seja para equipamentos antigos ou peças sobressalentes que já não estejam em produção. Já não substituiremos ativos completos simplesmente porque as peças originais foram descontinuadas. Isto prolonga a vida útil do equipamento e o aumenta retorno do investimento. 

• As peças podem ser projetadas através de engenharia inversa e redesenhadas para serem compatíveis com equipamento mais antigo, mas com alguns ajustes para as tornar mais eficientes. Dado que o equipamento envelhecido é um dos maiores desafios que os gestores europeus enfrentam, isto tem o potencial para ser revolucionário.

• As empresas com equipamento de impressão no terreno tornam-se menos dependentes dos fornecedores e podem facilmente personalizar peças e produtos. O fabrico aditivo proporciona uma liberdade de desenho ilimitada.

Desvantagens do Fabrico Aditivo

Soa demasiado bom para ser verdade? Bem, as máquinas de impressão não como uma foto instantânea. Podem levar o seu tempo a imprimir o que necessita. Mas ainda assim é provável que seja mais rápida do que o transporte, para não falar de mais sustentável. Além disso, é necessário ter protótipos prontos a utilizar – uma espécie de armazém digital.

• O fabrico aditivo é rentável uma vez implementado, mas tem um alto investimento inicial. As máquinas podem custar 0,6 até 1,5 milhões de euros. As matérias-primas, como o pó de metal, também são caras.
  

• Por conseguinte, o fabrico aditivo não será uma opção sensata em termos de custos para componentes menores até esta tecnologia se tornar menos dispendiosa.

• As máquinas precisam de se tornar mais produtivas para serem mais rápidas e acomodarem diferentes tipos de peças.

• Uma vez que é ainda (relativamente) nova, ainda não existem padrões de qualidade na indústria. Tem de discutir todos os pormenores com o fornecedor.

Técnicas de Impressão 3D

Se está a imaginar uma impressora gigantesca, há ainda mais algumas coisas que deve saber. Apesar de ser relativamente nova, já existem várias técnicas de impressão 3D. Estas são as técnicas de impressão 3D mais comuns na manutenção:

• Fusão seletiva por laser (SLM – Selective Laser Melting) e fusão direta por laser de metal (DMLM – Direct Metal Laser Melting). Uma camada de metal é colocada sobre uma placa na impressora. A impressora lê um ficheiro CAD e um laser de alta potência derrete o pó. O componente é então construído camada por camada. Tem um elevado grau de precisão, o que o torna apropriado para um trabalho preciso e poupa tempo na aplicação. 

• Deposição de metais a laser (LMD – Laser Metal Deposition). Tal como a SLM e a DMLM, a LMD utiliza pó de metal para imprimir. A diferença é que o pó, em vez de ser colocado sobre uma placa, é injetado diretamente no feixe do laser. Como resultado, consegue imprimir peças muito mais rapidamente, embora com menos precisão. Os técnicos terão de ajustar as peças manualmente, o que irá atrasar a aplicação.

• Fundição por feixe de eletrões (EBM – Electron Beam Melting). Em vez de um laser, a EBM utiliza um feixe de eletrões. É semelhante ao SLM em eficácia, mas o EBM só pode ser utilizado com um número limitado de metais. 

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