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Impressão 3-D promete transformar a manufatura
Átomos, ao contrário de bits, são difíceis de manipular. Avanços na forma de rearranjá-los são lentos, mas os resultados podem ser grandiosos.
Pense em produtos nunca vistos antes produzidos em massa a partir de materiais que antes pareciam exóticos. Ao lado dos microships, não há nenhuma tecnologia com poder desbravador maior que a ciência dos materiais.
Não muito tempo atrás, um produto feito de uma tecnologia potencialmente capaz de virar o jogo passou por minhas mãos — um pequeno e elaborado componente para uma válvula. Parecia a concha de um molusco de outro planeta. Com sua combinação de leveza, resistência e acabamento, a peça parecia vinda do futuro. E não apenas dos próximos cinco anos, mas dos próximos 50.
O objeto que eu segurei era incomum por dois motivos: seu material e forma de produção.
Ele foi feito de fibra de carbono, um material criado pelo homem usado em aviões, carros de corrida e turbinas eólicas que é mais resistente que o aço ou o alumínio. Mas é um processo caro, e sua produção é surpreendentemente intensiva, exigindo que trabalhadores cortem, disponham em camadas e moldem lâminas de plástico que são preenchidas com fibra de carbono — uma abordagem do século 18 para um material do século 21.
Essa peça de fibra de carbono foi produzida em uma impressora 3-D, um dispositivo mais frequentemente associado com inovações plásticas.
Case essas duas tecnologias e as coisas ficam interessantes. O carro i3 totalmente elétrico da BMW tem uma carroceria de fibra de carbono que amplia seu alcance por ser significativamente mais leve. Outras possibilidades incluem peças resistentes, mas leves, para drones e outras aeronaves, assim como a substituição de materiais de muitos objetos do cotidiano — de móveis a ferramentas mecânicas — por fibra de carbono.
"Oferecemos a você a resistência do metal pelo custo do plástico", diz Greg Mark, diretor-presidente da MarkForged Inc., de Cambridge, no Estado americano de Massachusetts, empresa criada em 2013 e que vende impressoras 3-D que imprimem compostos de fibra de carbono.
A impressora custa US$ 5 mil e está sendo usada pelo menos por uma montadora para fabricar peças para as máquinas usadas na produção de veículos, segundo Mark. A empresa não revela o nome da montadora, mas a Nissan Motor Co.é citada como cliente no site da MarkForged.
A Nissan não respondeu aos pedidos de comentário.
Hoje, tais peças são feitas na maioria das vezes por operadores que usam máquinas como fresadoras para esculpir blocos sólidos de metal. (Esta é a forma, por exemplo, como o corpo dos laptops da Apple Inc.é produzido.)
Ao substituir as peças de metal com as igualmente resistentes impressões de compostos de fibra de carbono, MarkForged afirma que a empresa permite que os operadores de máquinas e suas fábricas se tornem mais ágeis — ao testar e descartar novas ideias em questão de dias em vez de semanas.
A impressora 3-D da MarkForged funciona como uma impressora 3-D "tradicional" que possui duas cabeças de impressão, uma que jorra plástico para construir uma peça e outra que libera fibra de carbono para reforçá-la, uma camada por vez. Ao contrário das peças de fibra de carbono tradicionais, não há desperdício de material, diz Mark.
Uma tecnologia concorrente de impressão em 3-D de fibra de carbono está apostando em uma oportunidade de maior potencial — um método para produzir a grande maioria de peças plásticas.
"Nosso objetivo de longo prazo é substituir a moldagem por injeção", diz Robert Swartz, fundador e diretor técnico da Impossible Objects LLC, que recentemente lançou uma máquina capaz de imprimir objetos em 3-D em uma grande quantidade de matérias-primas.
O processo da Impossible Objects, com sede em Chicago, combina tecidos como seda, poliéster, Kevlar (fibra sintética de aramida), algodão ou fibra de carbono com qualquer plástico em que se imprima em 3-D, inclusive os usados em aplicações em altas temperaturas.
O processo da Impossible Objects é diferente das tecnologias anteriores de impressão em 3-D. Em vez de imprimir um objeto camada por camada, cada camada do objeto pode ser impressa de uma vez, em duas dimensões, em uma grande cobertura de tecido. As camadas então são cortadas e colocadas uma sobre a outra, como em um bolo, e levadas ao forno.
A máquina opera com o mesmo princípio de uma impressora de jato de tinta, pulverizando plástico em gotículas em alta velocidade. O amadurecimento da impressão tradicional em 2-D, na qual se baseia o processo de Swartz, o leva a acreditar que um dia a nova tecnologia será relativamente barata.
Nenhuma empresa ganhará bilhões no curto prazo. No mundo das coisas, nada anda rápido em parte porque novos processos de manufatura têm de ser cuidadosamente verificados.
Dito isso, a impressora da Impossible Objects também pode imprimir grandes objetos porque algumas impressoras a jato de tinta são grandes como um ônibus. Isso indica que uma impressora 3-D pode fabricar painéis inteiros de carros, por exemplo, ou talvez até o carro todo, o que produziria veículos bem mais leves que os atuais, o que daria aos carros elétricos um alcance sem precedentes.
Os dois homens querem mudar a forma de fazer as coisas — e as coisas que fazemos.
A legião de impressoras 3-D baratas que estão no mercado agora são meros brinquedos comparados com aqueles que estão chegando porque elas não podem produzir peças resistentes o suficiente para a maioria dos usos. Quando pudermos produzir coisas que são úteis no mundo real em nossas mesas de trabalho — ou na papelaria mais próxima —, a impressão em 3-D terá seu "momento PC".
A manufatura tradicional não vai desaparecer — nós ainda produzimos vidro essencialmente da mesma forma que os romanos —, mas ela nunca mais será a mesma.