Colocando impressoras em plantas — em toda a TE
Os recentes avanços em materiais e hardware de impressão 3D estão criando oportunidades para transformar a forma como os fabricantes operam e os engenheiros pensam. Como um dos primeiros adotantes mundiais de impressão 3D, nós usamos essa tecnologia para impulsionar a redução de custos, reduzir o tempo de chegada ao mercado e desenvolver produtos de forma mais eficiente.
Autores:
Mark Savage, engenheiro de desenvolvimento principal, Manufatura Aditiva
Robert F. Zubrickie, engenheiro de fabricação, Centro de impressão 3D e prototipagem
Em todo o mundo, a maioria dos componentes eletrônicos é fabricada usando processos tradicionais, tipicamente moldagem por injeção, estampagem e revestimento. Embora as máquinas de produção de hoje possam realizar esse processo trabalhoso com mais eficiência do que em décadas passadas, a tecnologia não tem capacidade de produzir formas complexas de forma fácil e econômica rapidamente.
Para ganhar esse tipo de capacidade, particularmente ao fazer pequenas quantidades de peças, os fabricantes — incluindo a TE — estão experimentando abordagens alternativas de produção, como a impressão 3D, uma tecnologia com potencial para produzir de forma econômica os complexos componentes de uso final exigidos na eletrônica cada vez menor, mais leve e integrada.
Também conhecida como manufatura aditiva (MA), a impressão 3D permite que os fabricantes adicionem apenas o que é necessário — camada por camada, em formas exatas e intrincadas, com reforços integrados ao design para suportar a geometria. Embora a impressão 3D exista há mais de 30 anos, somente na última década seu desenvolvimento se acelerou.
Existem momentos em que a impressão 3D não é a melhor escolha, como quando a geometria é simplista e o design pode ser feito com simplicidade em máquina, mas a impressão 3D é eficaz na fabricação de protótipos — de conectores, com contatos, como o invólucro, e até mesmo toda a fixação e o conjunto do cabo conectado a ela.
O resultado é um produto mais leve, potencialmente mais forte, feito com mais rapidez, com menos resíduos, com componentes para geometrias complexas.
Na TE, introduzimos a impressão 3D em 1987, através da AMP, uma de nossas empresas antecessoras. Na época, fomos uma das seis empresas em todo o mundo a testar e usar essa tecnologia em um ambiente de produção. Iniciada pelo funcionário da TE e defensor da impressão 3D, Robert (Bob) Zubrickie, um mecânico por natureza que ingressou na AMP em 1979 e agora dirige o Centro de Impressão e Prototipagem 3D da TE, na Pensilvânia, nossa adoção da impressão 3D começou com a execução de máquinas de estereolitografia (também conhecidas como SLA ou SL) em dois locais — nossas fábricas em Harrisburg, na Pensilvânia, e em Charlotte, na Carolina do Norte.
Na época, estávamos usando a SLA para fabricar rapidamente protótipos de produtos, como conectores. Esses primeiros projetos foram feitos com resina líquida, o que nos permitiu produzir — camada por camada — peças com detalhes muito finos. Com a SLA, poderíamos transformar desenhos de clientes em produtos totalmente funcionais, dando aos clientes um objeto tridimensional para que eles pudessem ver todas as suas geometrias complexas pretendidas. Embora tenha sido um sucesso imediato com os clientes, a impressão 3D inicial teve uma desvantagem crucial: os materiais disponíveis na época só produziam protótipos muito frágeis. Os modelos se quebravam facilmente e a fragilidade muitas vezes não permitia demonstrar a funcionalidade de um design.
Embora a inovação na tecnologia de impressão 3D tenha diminuído entre o final dos anos 1980 e meados da década de 1990, nossa equipe permaneceu focada em encontrar um uso que nos desse uma vantagem competitiva. Durante esse período, quando os profissionais pioneiros se reuniram para o primeiro simpósio internacional de MA, investigamos as oportunidades e investimos internamente em conhecer as máquinas e os materiais. Nossos esforços rapidamente estabeleceram a TE como uma das poucas empresas que pensam estrategicamente sobre os potenciais usos da impressão 3D em um ambiente de fabricação. Ao longo dos anos, através da equipe de Bob, experimentamos o uso da SLA para torná-la uma tecnologia mais fácil de usar, apresentamos nossos engenheiros a impressoras 3D e trabalhamos em estreita colaboração com fabricantes de resina para testar novos materiais. Esse trabalho nos permitiu iterar rapidamente.
Hoje, nosso Centro de Impressão e Prototipagem 3D, na Pensilvânia, opera sete tecnologias diferentes e usa trinta tipos de materiais. Em 2017, o centro atendeu a mais de 700 ordens de serviço — com um prazo médio de três dias — enviadas por meio de nosso novo sistema de ordens de serviço online: isso representou vários milhões de dólares em economia de custos, ao longo de apenas seis meses, em projetos de produção e prototipagem. Hoje, estamos encontrando maneiras de fabricar protótipos funcionais de qualidade de componentes eletrônicos a partir de uma máquina de SLA.
A partir do nosso sucesso e dos investimentos contínuos em tecnologia de impressão 3D, uma prática sólida evoluiu do que antes era um pequeno grupo de especialistas apaixonados em impressão 3D, operando em um único local, para o que hoje é uma rede global de engenheiros e tecnólogos em rápida expansão trabalhando em uma variedade de indústrias, abraçando a MA e procurando aplicar a tecnologia de impressão 3D. Nossa eficácia na integração da MA na TE é o resultado dos muitos colaboradores que participam do nosso CoE de Manufatura Aditiva.
Na TE, investimos em um portfólio abrangente de tecnologias de impressão 3D. Isso inclui máquinas de Modelagem de Deposição Fundida (FDM) para impressão com polímeros de engenharia, e máquinas de jateamento e SLS que usam fotopolímeros. Também temos máquinas de Sinterização Direta de Metal a Laser (DMLS) para impressão de metais, bem como impressoras de Processamento de Luz Digital (DLP) usando fotopolímeros com pontos fortes análogos aos polímeros de engenharia.
Através do CoE, compartilhamos as melhores práticas e ajudamos as equipes de produção a entender como a impressão 3D pode ajudá-los a reduzir mais eficientemente os resíduos de materiais e os custos de fabricação. Por exemplo, nossas equipes agora estão imprimindo em 3D pequenos volumes de pegadores e gabaritos, permitindo-nos produzir ferramentas mais baratas internamente do que investir em reequipamento caro de máquinas de produção. E, recentemente, nosso CoE de MA lançou um programa de empréstimo de impressora 3D que está nos ajudando a colocar essa tecnologia em nossas fábricas em todo o mundo.
Através desse programa, qualquer instalação da TE pode emprestar uma impressora 3D para testar e executar no local. Essa exposição ajuda nossas equipes de produção a aprender sobre a tecnologia de impressão 3D em primeira mão e permite que elas usem as impressoras 3D como uma ferramenta de economia de custos e economia de tempo para seu trabalho diário. O programa está nos ajudando a expandir nosso uso da tecnologia de impressão 3D em nossas localidades nos EUA, Ásia e Europa.
A partir disso, eles estão aprendendo a escolher a impressora 3D mais adequada ao seu trabalho e como evitar muitos dos problemas comumente experimentados na execução de impressoras 3D que levam a desligamentos evitáveis.
Compromisso com investimentos em inovação
Hoje, trinta anos após a impressão 3D ter atraído pela primeira vez a atenção dos fabricantes, a tecnologia ainda está apenas em suas fases preliminares. Estamos perto de um momento em que a impressão 3D permitirá que os fabricantes alcancem novas eficiências em todo o ambiente de produção. O ponto de inflexão virá à medida que mais engenheiros e fabricantes adotarem uma abordagem de impressão 3D. Na TE, nossos investimentos contínuos em tecnologia de impressão 3D estão fortalecendo nossa capacidade de pensar grande e avançar rapidamente de maneiras que possam ajudar nossos clientes a alcançar vantagens cruciais para ter êxito em seus mercados — agora e no futuro.
