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De certa forma, discutir a diferen?a entre o fabrico aditivo e o fabrico subtrativo é equivalente a discutir a diferen?a entre a maquinagem CNC e a impress?o 3D.

O que é o fabrico aditivo e o fabrico subtrativo?

Até à data, os métodos de fabrico humano sofreram três grandes altera??es, nomeadamente o fabrico equimaterial, o fabrico subtrativo e o fabrico aditivo.

O fabrico equimaterial refere-se à produ??o de produtos através de métodos como a fundi??o, o forjamento e a soldadura, em que o peso do material permanece relativamente inalterado (produto + impurezas), uma prática com uma história de mais de 3000 anos.

O fabrico subtrativo (CNC) refere-se à utiliza??o de equipamentos como tornos, moinhosA serra??o é um processo que consiste em cortar materiais para obter a forma desejada. Esta prática existe há mais de 300 anos, desde a Revolu??o Industrial. Para processos específicos de fabrico subtrativo, recomendamos a leitura de "O que é a maquinagem CNC.”

O fabrico aditivo (vulgarmente conhecido como impress?o 3D) refere-se à utiliza??o de tecnologias como a fotopolimeriza??o, a sinteriza??o selectiva a laser e a modela??o por deposi??o fundida para adicionar material de forma incremental para formar a forma desejada. Esta prática existe há mais de 30 anos, desde a década de 1980. Para uma compreens?o do fabrico aditivo, recomendamos a leitura de "Impress?o 3D.”

Olhando para trás na história, tanto o fabrico equimaterial como o fabrico subtrativo deram contributos significativos para o desenvolvimento humano, tendo mesmo impulsionado diretamente os saltos industriais na sociedade humana. Acredita-se que a impress?o 3D também trará mais inova??o e comodidade às pessoas num futuro próximo.

Vantagens e desvantagens do fabrico aditivo e do fabrico subtrativo

O aparecimento de cada método de fabrico representa uma revolu??o no fabrico, mas as respectivas vantagens e desvantagens tanto impulsionam como limitam o desenvolvimento das suas próprias tecnologias. De seguida, analisarei os pontos fortes e fracos de cada tecnologia.

Fabrico de Equimateriais:

Vantagens: Produ??o relativamente madura e personalizável

Desvantagens: Baixa eficiência, custo elevado, inadequado para produ??o em massa

Fabrico subtrativo:

Vantagens: Capacidade de produ??o em massa em grande escala, elevada eficiência, pode atingir uma precis?o muito elevada

Desvantagens: Custo elevado da personaliza??o, desperdício de retalhos e sobras

Fabrico aditivo (fase atual):

Vantagens: Capacidade de personaliza??o, ciclo de desenvolvimento de produto curto, baixo custo

Desvantagens: Custo elevado para a produ??o em massa, op??es de materiais relativamente limitadas

Vantagens e desvantagens do fabrico subtrativo versus fabrico aditivo

Como já foi referido, uma das principais vantagens das técnicas de fabrico subtrativo é a sua capacidade de proporcionar uma elevada precis?o dimensional. Ao contrário da maioria dos processos de impress?o 3D que dependem do calor, o fabrico subtrativo permite que as pe?as sejam construídas à temperatura ambiente, evitando problemas de precis?o de tamanho associados ao processamento de materiais (retra??o).

Para garantir a precis?o dimensional na produ??o subtractiva, é necessário um controlo ambiental. Por exemplo, se forem utilizados blocos de a?o para conceber pe?as, o material deve ser levado para a sala onde será efectuado o corte com, pelo menos, 3 dias de antecedência; caso contrário, as suas dimens?es ser?o alteradas em fun??o da temperatura e da humidade.

O fabrico subtrativo também beneficia de uma gama mais vasta de materiais compatíveis em compara??o com a impress?o 3D. Ao contrário da impress?o 3D, que requer várias impressoras baseadas em materiais diferentes, o fabrico subtrativo pode criar pe?as de metal, plástico ou madeira na mesma máquina.

Desafios e limita??es do fabrico subtrativo

No entanto, os processos de fabrico subtrativo têm desvantagens significativas. Em primeiro lugar, em compara??o com a impress?o 3D, os diferentes métodos de produ??o deixam para trás uma quantidade considerável de resíduos, enquanto o fabrico aditivo é atrativo porque utiliza apenas a quantidade necessária de material.

Por exemplo, durante a maquinagem, os fabricantes devem remover as aparas e outros detritos do processo de fabrico para limitar a quantidade de material em excesso que pode interferir com os processos de corte. Para além do pó produzido pelo fabrico subtrativo, o fumo do processo pode também ser prejudicial para os operadores, o que é comum quando se utilizam processos a laser ou EDM.

Além disso, o fabrico subtrativo n?o pode proporcionar a mesma liberdade de fabrico que a impress?o 3D - por vezes, as pe?as que podem ser impressas de uma só vez requerem múltiplas opera??es, a utiliza??o de diferentes máquinas, e s?o divididas em múltiplas partes para montagem para replica??o através do fabrico subtrativo.

Por último, é mais difícil obter formas geométricas complexas através de processos de remo??o de material. O fabrico aditivo permite uma maior liberdade no processo de conce??o. Por outras palavras, os designers n?o têm de se preocupar com as limita??es impostas pelas máquinas-ferramentas que utilizam, permitindo assim que a sua imagina??o corra livremente sem ser restringida pelas capacidades de fabrico.

Como o fabrico subtrativo e o fabrico aditivo se complementam

Se estas duas tecnologias s?o frequentemente consideradas concorrentes, de momento, têm aplica??es muito diferentes. ? por isso que s?o utilizadas principalmente de forma complementar. Desde o início do seu forte crescimento, a impress?o 3D tem sido mais comummente utilizada para fins de prototipagem.

Devido aos benefícios que oferece, a tecnologia 3D permite o fabrico rápido e a baixo custo de várias pe?as, proporcionando assim possibilidades para diferentes itera??es. Uma vez determinada a forma, o material e as pe?as, a produ??o em lote pode ser efectuada utilizando métodos de fabrico subtractivos.

Processos como o corte a laser e o corte por jato de água permitem a conce??o de um grande número de pe?as num curto espa?o de tempo. No entanto, outros métodos, como a maquinagem CNC, podem ser muito morosos. Esta técnica requer passos de programa??o significativos e uma presen?a humana quase obrigatória. Atualmente, a maquinagem CNC é utilizada principalmente para o fabrico de moldes de inje??o, que é uma técnica de fabrico formativa.

Avan?os no fabrico: A colabora??o entre o fabrico subtrativo e o fabrico aditivo

Além disso, embora o fabrico subtrativo permita a repara??o de objectos, a impress?o 3D oferece mais possibilidades nesta área. Um exemplo é o processo Directed Energy Deposition (DED), que pode ser utilizado para reparar pe?as metálicas sem as substituir.

Especificamente, esta tecnologia é capaz de adicionar material a pe?as existentes, evitando assim a necessidade de fabricar componentes ou substituir desnecessariamente pe?as grandes. Globalmente, a tecnologia 3D permite a replica??o de pe?as que falharam ou se desgastaram com o tempo, sendo todas elas produzidas a pedido e em pequenos lotes. Os utilizadores n?o precisam de as descartar, mas podem reparar as pe?as e minimizar o seu impacto no ambiente.

Apesar das diferen?as e dos processos, o fabrico subtrativo e o fabrico aditivo tendem a progredir lado a lado. Devido às suas características respectivas, estes dois tipos de fabrico complementam-se e podem criar rapidamente pe?as de precis?o que antes eram inimagináveis.

Para combinar estas tecnologias de fabrico, foram criados alguns projectos de colabora??o, como o FirstMold, com o objetivo de proporcionar às empresas a liberdade de conce??o do fabrico aditivo e a precis?o do fabrico subtrativo.

O fabrico aditivo pode substituir o fabrico subtrativo?

A resposta dada pela FirstMold é: pelo menos por enquanto, n?o pode.

Porque é que se diz que a impress?o 3D n?o pode substituir o fabrico subtrativo na fase atual? Penso que pode ser analisado principalmente a partir dos dois aspectos seguintes.

Qual é a procura atual?

Antes de analisar a procura atual, analisemos primeiro a raz?o pela qual a produ??o subtractiva conseguiu substituir a maior parte das indústrias de produ??o equimatéria.

A sociedade humana atingiu um certo nível de desenvolvimento e as necessidades básicas de sobrevivência foram satisfeitas. O que se segue é a necessidade de mais bens materiais. Juntamente com a globaliza??o provocada pelas grandes viagens, os métodos tradicionais de produ??o ao estilo de pequenas oficinas s?o simplesmente incapazes de satisfazer a enorme lacuna nas necessidades materiais da comunidade. Para produzir produtos de forma mais eficiente e com melhor qualidade, surgiu a manufatura subtractiva, ou métodos de produ??o em massa.

Atualmente, a situa??o é a mesma. As necessidades básicas de material já s?o difíceis de satisfazer, e cada vez mais pessoas come?am a ter ideias sobre a personaliza??o. Se o método tradicional de fabrico subtrativo continuar a ser utilizado, o seu custo será inevitavelmente mais elevado. Esta é, portanto, a oportunidade para o fabrico aditivo.

Mas, na fase atual, ainda n?o se desenvolveu ao ponto de haver uma grande procura de produtos personalizados, e uma grande parte da popula??o ainda procura uma boa rela??o custo-eficácia em vez de desejos espirituais.

? preciso tempo para se tornar proficiente e, atualmente, a tecnologia de impress?o 3D está longe de ser capaz de alcan?ar uma personaliza??o em grande escala.

Falta de capacidade

Em compara??o com o fabrico subtrativo, o fabrico aditivo é lento, tem op??es de materiais limitadas e é dispendioso.

? inegável que a velocidade dos actuais equipamentos de impress?o 3D é lenta. Demora demasiado tempo a produzir um produto acabado e a procura excede a oferta.

Demora duas a três horas a imprimir um copo e, quando o imprimimos, a pessoa já está com sede.

Quando pudermos imprimir um carro num segundo, ou um conjunto de casas em dez minutos? ? assim que deve ser a tecnologia revolucionária.

Além disso, no que diz respeito aos materiais, os materiais de impress?o atualmente disponíveis s?o limitados. Para além dos plásticos mais comuns, existem também o nylon, a resina, o pó de gesso, o pó de metal, etc., e um único dispositivo só pode imprimir basicamente um tipo de material de cada vez.

Se alguém quiser imprimir um produto com um material compósito, pode necessitar de opera??es de pós-montagem ou outras.

Como já foi referido, quando se analisam os desejos actuais das pessoas em termos de necessidades espirituais versus rela??o custo-eficácia, a grande maioria escolhe a rela??o custo-eficácia. Por isso, é um desafio para o mercado aceitar amplamente os pre?os dos produtos da impress?o 3D.

De facto, na fase atual, o fabrico aditivo e o fabrico subtrativo d?o-se bastante bem, o que constitui atualmente a melhor forma de utilizar ambas as tecnologias.

Palavras finais

Quer se trate de fabrico equimaterial, de fabrico subtrativo ou de fabrico aditivo, n?o há, na verdade, nenhum fenómeno em que uma substitua a outra. O melhor resultado é que várias tecnologias coexistem e haverá sempre algumas indústrias que precisam delas. A FirstMold fornece Servi?os de maquinagem CNC e servi?os de impress?o 3D e tem experiência em ambos os sectores há muitos anos. Por conseguinte, tem um certo grau de influência neste domínio.

Talvez o que esperemos coletivamente seja a chamada "produ??o híbrida" que poderá surgir no futuro.