Additive Manufacturing: Making Imagination the Major Limitation

Abstract

Additive manufacturing (AM) refers to an advanced technology used for the fabrication of three-dimensional near-net-shaped functional components directly from computer models, using unit materials. The fundamentals and working principle of AM offer several advantages, including near-net-shape capabilities, superior design and geometrical flexibility, innovative multimaterial fabrication, reduced tooling and fixturing, shorter cycle time for design and manufacturing, instant local production at a global scale, and material, energy, and cost efficiency. Well suiting the requests of modern manufacturing climate, AM is viewed as the new industrial revolution, making its way into a continuously increasing number of industries, such as aerospace, defense, automotive, medical, architecture, art, jewelry, and food. This overview was created to relate the historical evolution of the AM technology to its state-of-the-art developments and emerging applications. Generic thoughts on the microstructural characteristics, properties, and performance of AM-fabricated materials will also be discussed, primarily related to metallic materials. This write-up will introduce the general reader to specifics of the AM field vis-à-vis advantages and common techniques, materials and properties, current applications, and future opportunities.

Potencial Disruptivo Da Manufatura Aditiva: Influência Nas Cadeias De Suprimentos E Uma Aplicação Na Marinha Do Brasil

“…Por mais recente que seja a expansão tecnológica, com o boom exponencial mencionado pela Lei de Moore (Ray, 2013), os primeiros registros que se tem sobre a utilização de técnicas para criação de objetos por meio da tecnologia tridimensional remontam à segunda metade do século XIX, em conformidade com as escriturações constantes na revisão da literatura de registros de patentes nos Estados Unidos (Bourell et al, 2009;Bourell, 2016;Zhai et al, 2014).…”

“…Em uma câmara circular ele acomodava um objeto em uma plataforma circular cercada por 24 câmeras fotográficas, dispostas, de maneira equânime, a cada 15º da sala, perfazendo uma cobertura de 360º (Zhai et al, 2014). Eram efetuadas as 24 fotografias simultaneamente e os perfis observados em cada foto eram convertidos em silhuetas cilíndricas, esculpidas por um artesão, cada uma representando 1/24 do objeto replicado, e que então eram ajuntadas para formar a réplica 3D do objeto (Bourell et al, 2009;Bourell, 2016).…”

“…Figura 5 -Representação esquemática do sistema fotopolímero patenteado por Munz (Baldock, 2016) Anos depois, em 1972, na França, surgiu uma nova tecnologia apresentada por Ciraud, sendo ele o primeiro a fabricar objetos tridimensionais utilizando material pulverizado, que poderia ao menos ser parcialmente derretido, por meio de uma fonte de calor (um laser, um canhão de elétrons ou um canhão de plasma) (Zhai et al, 2014). Foi a origem do processo moderno de Depósito Direto de…”

“…Material (Bourell et al, 2009 Figura 6 -Foto esquemática do sistema baseado em pó e laser de Ciraud (Baldock, 2016) Nos anos 80, computadores, lasers, placas controladoras e muitas outras tecnologias haviam atingido um grau de sofisticação tal que passou a ser possível criar equipamentos capazes de concretizar os modelos dos anos anteriores de forma física (O'Connor, 2014 Systems, visando à produção desse novo equipamento (Baldock, 2016;Bechthold et al, 2015;Huang et al, 2013;Klein et al, 2015;Mackley, 2014;Maxwell, 2012;O'Connor, 2014;Paben e Stephens, 2015;Ray, 2013;Zhai et al, 2014 Figura 7 -Ilustração do processo proposto por Hull em sua patente (Hull, 1986) Concomitante à estereolitografia de Hull, Carl R. Deckard, graduando da universidade do Texas, apresentou ao mundo sua tecnologia Selective Laser Sintering (SLS), que se tornaria em uma das principais tecnologias de AM até os dias atuais (Paben e Stephens, 2015). Deckard preencheu em 1986 sua patente intitulada: "Método e equipamento para produção de peças por sinterização seletiva", tecnologia que permitiu o uso na AM de materiais que não apenas polímeros, tais quais metais, termoplásticos, cerâmicas, além de poder utilizar, também, polímeros de diversas naturezas (Bechthold et al, 2015;Deckard, 1989;Mackley, 2014;Strickland, 2016 (Santos et al, 2006).…”

“…Figura 10 -Ilustração do processo geral de AM (Zhai et al, 2014 Tabela 2 -Tecnologias AM (Cunningham et al, 2015;Paben e Stephens, 2015) Tabela 3 -Tecnologias AM (Poulsen, 2015) Uma descrição mais detalhada de cada categoria de processo de manufatura aditiva, bem como apresentação de algumas das principais tecnologias aplicadas em cada uma delas, está disponível no apêndice a esta dissertação. No Brasil existe um certo número de empresas que disponibilizam sistemas de manufatura aditiva e impressão tridimensional.…”