robótica
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Jorge Lino Alves, Teresa Duarte, Rui Jorge Neto INEGI, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Dossier sobre fabricação aditiva
O estado da arte do fabrico aditivo em Portugal
Figura 1. Microestrutura de uma peça em aço inoxidável 316L produzida por fusão seletiva por laser (ataque eletrolítico 6 V, 50 s com 10g de ácido oxálico e 90 ml de água destilada. Microscopia ótica com luz polarizada, fotografia de Tiago Leça, 2018).
NOTA INTRODUTÓRIA Neste artigo faz-se uma abordagem à importância da utilização das tecnologias de fabrico aditivo nos mais variados setores industriais. Refere-se a sua introdução em Portugal e a evolução ocorrida ao longo dos tempos e a necessidade de normalização destas tecnologias.
DESENVOLVIMENTO A globalização da economia criou em todos os setores industriais uma necessidade crescente de redução do tempo de colocação no mercado de novos produtos (time to market), sendo este um fator crítico para a competitividade e agressividade comercial das empresas, determinando assim a sua capacidade de subsistência e de expansão. Uma das tecnologias mais determinantes na mudança radical de funcionamento das empresas perante estes novos desafios foi a introdução dos sistemas de CAD/CAM, da capacidade de modelação CAD 3D e os sistemas de levantamento de forma. A modelação 3D permitiu a criação de ficheiros STL que eram um requisito para o primeiro processo de fabrico aditivo (FA) - Estereolitografia (SL) (na época estas tecnologias de fabrico por
camadas eram conhecidas por prototipagem rápida - PR), introduzido no mercado em 1987 pela empresa 3D Systems, Inc., dos Estados Unidos da América. O sucesso deste processo deu rapidamente origem ao aparecimento de muitos outros, como o FDM, o LOM, o SLS, a impressão tridimensional, etc. Embora inicialmente as tecnologias de PR tenham sido usadas maioritariamente para a criação de protótipos para setores como a indústria automóvel, aeronáutica, design industrial, moldes, área médica, etc., rapidamente foram introduzidas em muitos outros setores industriais, permitindo a produção de componentes funcionais, pré-series e mesmo séries elevadas em peças definitivas (caso de aparelhos auditivos ou as estatuetas customizadas do jogo World of Warcraft). Com o evoluir dos anos, estas tecnologias de PR passaram a ser designadas de FA para as distinguir de outros processos que também permitem fabricar protótipos rapidamente. Em Portugal começaram a aparecer equipamentos em empresas operando nos mais variados setores industriais, e muitas instituições de ensino superior começaram a investigar e lecionar sobre estes processos e a adquirir equipamentos.
Devido à necessidade de normalizar e regular este setor nasceu em 2009, a Norma ASTM F2792-12a. Esta norma define o FA como o processo de ligação de materiais, geralmente camada por camada, para produzir um objeto 3D (tridimensional) a partir de dados digitais em oposição aos processos de fabrico subtrativos. Esta Norma classifica e define a terminologia para todas as tecnologias de FA, incluindo termos e breves descrições, definições, nomenclatura e siglas. Classifica o FA em sete classes com base no método de união dos materiais e camadas: 1. Fotopolimerização em cuba; 2. Laminagem de folhas; 3. Fusão em leito de pó; 4. Extrusão de material; 5. Jato de ligante; 6. Deposição direta de energia; 7. Jato de material. Em 2015, para padronizar a nomenclatura utilizada pela ASTM e ISO, surgiu a Norma ASTM/ISO 52900. Em Portugal a introdução destas tecnologias, foi dinamizada pelo projeto RNPR – Rede Nacional de Prototipagem Rápida, financiado pelo PEDIP II, que decorreu de 1997 a 2000, e teve como objetivo implementar um conjunto de tecnologias de PR, desenvolver conhecimentos que permitissem integrá-las em novas cadeias de produção com interesse industrial, e divulgar os resultados do projeto junto de potenciais utilizadores. Foram copromotores: INEGI (Porto), INETI (Lisboa), CENTIMFE (Marinha Grande), ITEC (Lisboa), UNINOVA (Lisboa), Iberomoldes (Marinha Grande), NOVODESIGN (Lisboa), FERESPE (Trofa), e Fundição de Évora (Évora), sendo as instituições de transferência de tecnologia responsáveis pelos desenvolvimentos, e as empresas industriais pela identificação de objetivos e pelo ensaio e avaliação em ambiente próprio dos resultados alcançados. No ano de 2000, sabia-se da instalação em Portugal de equipamentos de 4 equipamentos de Estereolitografia, 3 de