Visão geral
Espera-se que o aumento da procura de acessórios leves nos sectores automóvel e de defesa, juntamente com a mudança de inclinação para a utilização de designs complexos de fabrico com tempos de ciclo de produção curtos, desempenhe um papel fundamental na expansão do alcance de mercado da produção aditiva a nível global. Além disso, a crescente importância de induzir uma redução do custo total de propriedade (TCO) no setor industrial. Com o uso crescente da manufatura aditiva em todo o mundo, grandes empresas estão expandindo suas capacidades de produção em diferentes países para fortalecer a presença desses produtos no mercado.
As vantagens oferecidas pela manufatura aditiva em vários segmentos de compradores, a fácil customização e a produção em massa usando a manufatura aditiva são projetadas para abrir novos caminhos de mercado. Espera-se que a atualização tecnológica no setor da saúde, juntamente com o financiamento governamental de apoio para promover a produção aditiva, mantenha o mercado otimista para os principais participantes da indústria. No entanto, projeta-se que questões relacionadas à disponibilidade de materiais, fuga, validação e padronização desafiem o crescimento do mercado.
O que é manufatura aditiva?
A manufatura aditiva (AM) é diferente do método subtrativo de produção, que envolve a trituração de material desnecessário de um bloco de material. O uso da manufatura aditiva em aplicações industriais geralmente se refere à impressão 3D. Envolve um acúmulo de material camada por camada para formar um objeto enquanto se refere a um arquivo tridimensional com a ajuda de um equipamento e software de impressão 3D. Uma tecnologia de fabricação aditiva adequada é selecionada a partir do conjunto de tecnologias disponíveis, dependendo da aplicação.
Cenário de Aplicação
Com o desenvolvimento de novos veículos, há uma procura crescente por parte dos clientes, juntamente com um aumento na procura de design e conforto. Várias medidas e regulamentos de segurança impostos por vários governos aumentaram o peso dos componentes automotivos e aeroespaciais. Portanto, com o aumento do peso, haverá um alto consumo de combustível para o bom funcionamento. Assim, para atender a demanda e compensar a eficiência de combustível, o projeto e o produto devem ser complexos e de estrutura leve. Isto pode ser alcançado através do potencial de tecnologias de fabricação aditiva, como a fabricação aditiva reforçada com fibra (FRAM). Por exemplo, o chassi de um carro de corrida é projetado e fabricado generativamente usando FRAM com uma matriz de fibras curtas e fibras longas reforçadas com fibra de carbono, que é leve em comparação com o chassi metálico. Isso ajuda a regular a aerodinâmica do carro, o que auxilia na aceleração e redução do consumo de combustível.
Para atingir a meta de ter veículos leves e outros componentes automotivos e aeroespaciais, diversas indústrias de manufatura aditiva desenvolveram certas tecnologias e materiais que chegam constantemente ao mercado. Um exemplo desse desenvolvimento é a combinação de extrusão de material (MEX) na forma de modelagem de camada fundida (FLM) de filamentos plásticos com reforço de fibras curtas e longas.
Além disso, o setor aeroespacial exige numerosos objetivos técnicos e económicos interativos de desempenho funcional, que levam à redução do tempo, ao peso dos voos, à gestão de custos e ao fornecimento de componentes críticos para a segurança. As tecnologias de fabricação aditiva, ao contrário da fabricação tradicional convencional, utilizam a fabricação camada por camada com base em pó ou arame típico e materiais como polímero plástico, que é de peso mais leve, o que permite alcançar a natureza leve dos motores e componentes dos porta-aviões.
A fabricação aditiva aumentou significativamente a velocidade do processo de design. Ao mesmo tempo, a fabricação tradicional pode levar vários meses para produzir as ferramentas necessárias para criar peças finais e protótipos. A indústria automobilística e aeroespacial descobriu que a fabricação aditiva é vantajosa por evitar ferramentas caras e demoradas.
A indústria aeroespacial também descobriu que a impressão 3D produz objetos otimizados e de forma livre, o que significa que o peso de uma peça pode ser efetivamente reduzido usando a fabricação aditiva, economizando assim custos de material e tempo de produção. Ao utilizar ferramentas avançadas de projeto, os engenheiros reduziram o número de componentes usados nos processos tradicionais para apenas um, usando a manufatura aditiva, simplificando bastante o processo de montagem de projetos complexos.
Além disso, tecnologias como Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) e Direct Energy Deposition (DED) são amplamente utilizadas para reparar equipamentos militares funcionais nos setores de defesa. Essas tecnologias ajudam a restaurar e reparar superfícies desgastadas de pás de turbinas e equipamentos de última geração. Embora as peças de reposição possam ficar sem estoque, as técnicas de digitalização 3D são realmente úteis para fazer engenharia reversa de uma peça disponível, que pode ser facilmente replicada usando a impressão 3D.
Qualquer indústria pode se beneficiar com peças e componentes leves, pois isso reduz o custo de materiais e o consumo de energia. No entanto, a utilização de peças leves no setor automotivo na fabricação de veículos é crucial. Além disso, os veículos elétricos geralmente não atingem as mesmas velocidades máximas que os motores de combustão. Espera-se que tornar os veículos elétricos mais leves melhore a eficiência do motor e possa ajudar a preencher a lacuna entre os dois tipos de veículos.
USP de Manufatura Aditiva
A manufatura aditiva provou ser uma tecnologia poderosa que revoluciona os processos de produção em vários setores de usuários finais. As tecnologias de fabricação aditiva têm sido práticas e confiáveis e têm sido utilizadas de forma eficiente nos últimos anos. As tecnologias de fabricação aditiva por meio de impressora 3D permitem que as empresas obtenham ferramentas instantâneas de requisitos sem depender de outro fornecedor, uma vez que a impressora 3D permite projetar e personalizar peças instantaneamente, sem a necessidade de ferramentas pesadas ou revisões de moldes. Isso também ajuda a reduzir o custo de envio e também economiza tempo quando são necessárias peças de reposição para reforma, como em carros de corrida.
Indústrias como aeroespacial e de defesa são algumas das outras indústrias que utilizam produtos de manufatura aditiva para seu desempenho. As peças de aeronaves são usadas em produtos de fabricação aditiva que são leves e podem suportar condições ambientais adversas. Devido à menor necessidade de material e ao processo de formação de materiais camada por camada, as indústrias aeroespaciais utilizam-no como vantagem para redução de peso e redução de desperdícios, muito importantes para a fabricação de peças aeroespaciais para grandes empresas.
Além disso, com o rápido avanço e inovação nas indústrias médicas, a utilização de produtos de manufatura aditiva é uma grande vantagem para médicos, pacientes e instituições de pesquisa. Através do design de protótipo funcional fornecido por tecnologias de fabricação aditiva, tem sido de grande vantagem criar um design flexível de vários projetos de ferramentas salva-vidas necessárias para fins cirúrgicos e de estudo, ferramentas usadas no procedimento odontológico, modelos pré-cirúrgicos para tomografias computadorizadas, guias de serra e broca personalizadas, gabinetes e instrumentação especializada.
Além disso, várias outras indústrias dependem de tecnologias de fabricação aditiva para designs rápidos e personalizáveis fornecidos por impressoras 3D. As tecnologias de manufatura aditiva aceleram a produção e atendem à demanda por produtos de diferentes designs, exigidos em diferentes formatos e designs, com realismo e funcionalidade. Alguns dos usuários finais são empresas de fabricação de eletrônicos e projetistas de modelos de arquitetura, entre muitos outros.
A facilidade de personalização tem levado os compradores a aumentar os gastos com manufatura aditiva
Com as empresas fabricando produtos padronizados e genéricos com o mesmo design e padrão da produção em massa, há uma demanda por produtos customizados onde cada cliente é um indivíduo diferente com seu design pessoal ou produto utilizado de acordo com sua preferência.
A fabricação aditiva permite a customização, ao contrário da fabricação tradicional, sem custo adicional e não requer moldes ou ferramentas adicionais para o processo de projeto. Necessita apenas de um protótipo de design 3D e pode ser criado pelo próprio cliente. Devido à facilidade de customização e rápida produção, há grande demanda por manufatura aditiva. Além disso, a utilização de tecnologias AM (Fabricação Aditiva) pode proporcionar aos consumidores uma experiência única de compra e consumo, onde lhes proporciona um sentimento de pertença e satisfação do consumidor em comparação com a contraparte, que não proporciona personalização.
Por exemplo, o fabricante automotivo com sede na Alemanha chamado BMW permitiu que os clientes de sua série BMW MINI pudessem personalizar seu design por meio da loja online da empresa em algumas peças específicas, como a maçaneta da porta ou partes das placas laterais. Por outro lado, a empresa de fones de ouvido NORMAL abriu caminho para que os clientes projetassem seus fones de ouvido, projetando de acordo com a criatividade do cliente, baixando seus aplicativos, e os clientes receberão seus próprios fones de ouvido personalizados
Os processos convencionais de fabricação de componentes dependem da utilização de recursos de alta capacidade combinados com elementos de controle para obter níveis extremamente elevados de precisão. No entanto, os processos de fabrico tradicionais não conseguem superar as vantagens da utilização de processos de fabrico aditivo. Além disso, a fabricação aditiva pode criar projetos complicados que seriam bastante difíceis de alcançar utilizando processos de fabricação tradicionais. A funcionalidade e a precisão da fabricação aditiva são muito superiores aos processos de fabricação tradicionais. Os tempos de produção podem ser reduzidos na manufatura aditiva de semanas para dias, diferentemente dos métodos de fabricação convencionais. As máquinas de fabricação aditiva podem imprimir continuamente e requerem supervisão mínima. Isso permite que o fabricante opere com base no princípio “just-in-time”, produzindo a quantidade necessária e evitando desperdício de dinheiro e espaço de armazenamento com excesso de estoque.
Além disso, os diversos processos disponíveis na fabricação aditiva proporcionam diversas vantagens de produção em relação aos processos de fabricação convencionais. Portanto, espera-se que a facilidade de fabricação de projetos complexos e customizados com um ciclo de produção curto impulsione o mercado global de fabricação aditiva.
Questões urgentes: em resumo
Espera-se que o elevado custo do equipamento e o acesso limitado a profissionais na produção aditiva sejam alguns dos factores que provavelmente limitarão o âmbito da tecnologia de produção aditiva nos próximos anos. O custo dos equipamentos de fabricação aditiva varia entre US$ 300.000 e US$ 1,5 milhão. Além disso, os consumíveis industriais estão na faixa de preço de US$ 100 a US$ 150 por peça. Como resultado, é provável que as empresas transformadoras com utilização intensiva de mão-de-obra se abstenham de utilizar essas tecnologias de fabrico para a sua produção interna.
A manufatura aditiva é considerada uma salvadora na produção de projetos complexos. Mas ainda apresenta uma certa limitação que dificulta ainda mais o seu crescimento no mercado. A manufatura aditiva é considerada ideal para fazer protótipos e peças ou projetos complexos, mas ainda é complicado fabricar grandes peças únicas.
A fabricação aditiva utiliza o processo de fusão em leito de pó a laser (PBF) para construir formas complexas e intrincadas junto com estruturas orgânicas. Esses formulários foram considerados muito caros ou complexos para fabricação pelo uso de operações de fabricação tradicionais. Por exemplo, o PBF a laser poderia ser utilizado para a produção de componentes leves para garantir as estruturas de rede mais complexas para induzir o uso eficiente do material.
Perspectivas positivas para o setor de saúde
O desenvolvimento da digitalização de imagens médicas e esta digitalização permite a reconstrução de modelos 3D a partir da anatomia dos pacientes. O fluxo de trabalho típico do dispositivo médico personalizado começa com imagens ou captura da geometria da anatomia do paciente usando métodos de digitalização 3D computadorizados. Esses dados podem ser utilizados para imprimir modelos 3D da anatomia de um paciente ou para criar dispositivos ou implantes personalizados.
Existem várias aplicações médicas de fabricação aditiva no setor médico, que incluem modelos médicos, implantes, ferramentas, instrumentos e peças para dispositivos médicos, auxiliares médicos, guias de suporte, talas e próteses, e biofabricação, entre muitos outros. Por exemplo, os modelos médicos são baseados na anatomia dos pacientes e são usados para pré e pós-operatório, planejamento operatório e treinamento de estudantes de medicina e para informar pacientes e familiares dos pacientes. Os modelos podem ser levados para uma seção específica de interesse. Os modelos médicos são amplamente utilizados para a área craniomaxilofacial, membros, pélvica e outras estruturas ósseas. Esses modelos médicos são feitos através do desenho de protótipos em uma impressora 3D onde o fluxo de trabalho do desenho e da dimensão são obtidos através de raios X, tomografias computadorizadas e ressonâncias magnéticas, e muitos outros métodos de digitalização.
O segmento “autônomo” dominou o mercado devido à disponibilidade de dispositivos de impressão 3D autônomos tecnologicamente avançados, bem como ao aumento da pesquisa e desenvolvimento pelos principais players do mercado em preparação para o lançamento de sistemas autônomos avançados. A Data Bridge Market Research analisa que o mercado de impressão 3D em saúde deverá crescer a um CAGR de 22,8% durante o período de previsão de 2022 a 2029.
Para saber mais sobre o estudo, acesse https://www.databridgemarketresearch.com/pt/reports/global-healthcare-3d-printing-market
Por outro lado, os implantes são fabricados direta e indiretamente de forma aditiva para substituir tecidos defeituosos ou ausentes, e isso também inclui aplicações dentárias como coroas e pontes. O material deve ser compatível com os tecidos. A manufatura aditiva é uma solução favorável semelhante ao modelo médico. Através de tecnologias de fabricação aditiva, podemos ter um implante customizado e personalizado através da impressão digital 3D, que é um encaixe específico do paciente
A Data Bridge Market Research analisa que o mercado deverá crescer a um CAGR de 4,21% no período de previsão acima mencionado. A crescente prevalência de epilepsia, distúrbios cardíacos e doença de Parkinson é o fator vital que impulsiona o mercado de implantes médicos microeletrônicos.
https://www.databridgemarketresearch.com/pt/reports/global-microelectronic-medical-implants-market
Espera-se que os gastos do governo aumentem o movimento do mercado
A manufatura aditiva é considerada uma das categorias potenciais onde as empresas estão revolucionando o cenário da manufatura e da produção industrial por meio de processos digitais, comunicação e imagem. Tendo visto o potencial com a possibilidade deste sector contribuir para a economia de vários países, governos de diferentes países estão a apresentar diferentes estratégias para apoiar e promover a produção aditiva em vários sectores.
Por exemplo, o governo da China, dos EUA e da Rússia reforçaram a confiança dos utilizadores em tecnologias avançadas através da adopção e desenvolvimento de uma aplicação para força militar. Por exemplo, a unidade de fabricação aditiva do Corpo de Fuzileiros Navais criou a maior impressora 3D de concreto, capaz de imprimir cabanas de quartel de 500 pés quadrados em apenas 40 horas. Por outro lado, o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) do Departamento de Comércio dos EUA concedeu 3,7 milhões de dólares em subsídios para ajudar a enfrentar as barreiras atuais e futuras à adoção generalizada da fabricação aditiva baseada em metais através de pesquisas científicas de medição.
Conclusão
A manufatura aditiva surgiu como uma das principais ferramentas que não apenas economiza o custo total de propriedade das empresas de manufatura, mas também resulta na melhoria das características estruturais dos componentes. Espera-se que as perspectivas positivas para o sector industrial dos países em desenvolvimento, incluindo a China e a Índia, juntamente com os fortes gastos em I&D nos sectores automóvel, aeroespacial e de saúde, mantenham o dedo cruzado para os participantes da indústria que operam em toda a cadeia de valor da produção aditiva. espera-se que as empresas de manufatura aumentem os gastos para reduzir o custo de entrega de sua preposição aos seus clientes, juntamente com a ampliação da base de seus compradores para aumentar o conhecimento dos produtos acabados ou ofertas em um futuro próximo.
A Data Bridge Market Research analisa que o mercado está crescendo com um CAGR de 20,9% no período de previsão de 2023 a 2030 e deve atingir US$ 91.853,88 milhões até 2030. O principal fator que impulsiona o crescimento do mercado de fabricação aditiva é a crescente demanda. para componentes leves das indústrias automotiva e aeroespacial.
Para saber mais sobre o estudo, https://www.databridgemarketresearch.com/pt/reports/global-additive-manufacturing-market
