Como a impressão 3D pode ajudar a reduzir o desperdício?

Rebeca Tarragô | 9th fevereiro 2023

A impressão 3D é um dos, se não o tópico mais quente, nos métodos de fabricação hoje, e por boas razões. Ele abriu maneiras totalmente novas de pensar em soluções para problemas que surgem, e o faz enquanto gera relativamente menos desperdício do que outros métodos de fabricação, como o uso de máquinas-ferramentas . Mas a impressão 3D pode se tornar verdadeiramente sustentável? Esse artigo discutirá alguns dos benefícios e desvantagens da impressão 3D e como eles podem afetar o potencial de soluções sustentáveis ​​de impressão 3D.

Manufatura Aditiva x Manufatura Subtrativa
Manufatura aditiva e subtrativa são termos comuns na área, mas o que eles significam? Simplesmente, a manufatura aditiva (impressão 3D) é a manufatura que adiciona materiais camada por camada para criar uma peça, e a manufatura subtrativa (também conhecida como usinagem) começa com uma peça de estoque de material e corta o excesso para criar uma peça.

Diagrama de uma impressora 3D usando eixos lineares para movimento

A manufatura aditiva é ideal para prototipagem ou produção em pequena escala, assim como para a criação de peças altamente complexas ou peças com estrutura oca. Também é muito mais simples criar peças por meio da manufatura aditiva, já que são necessárias menos ferramentas em geral.

A manufatura subtrativa/usinagem é melhor para grandes lotes de peças, mas geralmente é limitada a peças menos complexas do que a manufatura aditiva pode criar. Peças usinadas também são tipicamente melhores para aplicações de alta tensão e tolerâncias apertadas.

Reciclagem de Materiais
Quando se trata de reciclagem, a manufatura aditiva tem uma clara vantagem. A modelagem por deposição fundida (FDM) é o tipo mais comum de impressão 3D e atualmente oferece o potencial de reciclagem mais robusto. As impressoras FDM podem pegar plásticos de uso único – por exemplo, garrafas de água – e reciclá-los em matérias-primas adequadas para impressão. Outros materiais biodegradáveis, como borra de café e até madeira, encontraram algum uso como materiais de impressão 3D quando combinados com uma base de ácido polilático (PLA), mas com muito menos frequência.

Embora não seja exatamente a reciclagem, a impressão 3D tem outra função importante para reduzir o desperdício e permitir a reutilização de máquinas e veículos (por exemplo) que, de outra forma, precisariam ser descartados. As peças antigas que não são mais produzidas podem ser facilmente impressas em 3D com um prazo mínimo de entrega. A nova peça pode até superar a original, como foi o caso da substituição do rolamento do leme para um veleiro impresso pela igus® para um cliente que não conseguiu mais obter a peça do fabricante original. A nova peça era mais barata e oferecia melhor função de direção do que a original.

Uma substituição de rolamento de leme impressa em 3D

Resíduos de Materiais
Um dos maiores problemas com a fabricação aditiva e subtrativa é a quantidade de resíduos gerados que simplesmente não podem ser reciclados. Na manufatura aditiva, processos como sinterização seletiva a laser (SLS) e estereolitografia (SLA) deixam resíduos em quantidades de até 50% do material original. Mesmo assim, o desperdício gerado pela impressão 3D é em média 70-90% menor do que o desperdício gerado por métodos de fabricação subtrativos.

Outra fonte de desperdício ao considerar a manufatura aditiva é o uso de suportes no processo de impressão. Esses suportes são essenciais, pois sem eles a peça falharia antes mesmo de ser impressa, mas eles são um dos maiores contribuintes de desperdício, pois atualmente não são reutilizáveis ​​e, portanto, são descartados após a conclusão da impressão. Pesquisas estão sendo feitas sobre possíveis soluções de suporte reutilizáveis, que podem reduzir o uso de material em cerca de 35% .

Flexibilidade

Uma impressora 3D FDM no meio da impressão de um componente na imagem ao lado…. A vantagem menos aparente que a manufatura aditiva tem sobre a subtrativa é a flexibilidade que ela oferece. Por exemplo, a maioria das impressoras 3D (excluindo certos tipos, como as impressoras SLS) são muito menores do que as máquinas CNC, por isso são mais fáceis de implementar em escritórios e residências. Essa flexibilidade adicional contribui para uma menor necessidade de grandes remessas de materiais frequentemente usados ​​para manufatura subtrativa, reduzindo as emissões de CO2 geradas.

As emissões geradas diretamente por métodos de fabricação subtrativos também são uma preocupação. Sendo máquinas maiores, elas naturalmente geram mais emissões, sem falar que são muito mais barulhentas que as impressoras 3D. Isso torna o estabelecimento de instalações de manufatura subtrativas em áreas densamente povoadas, onde seriam mais úteis, muito mais difícil e prejudicial do que as instalações de manufatura aditiva.

Conclusão
Em última análise, não há uma única resposta certa quando se trata de sustentabilidade na fabricação. Tanto a manufatura aditiva quanto a subtrativa têm seu próprio conjunto de vantagens e desvantagens. A impressão 3D como um todo gera menos resíduos e emissões do que a usinagem, mas a usinagem ainda é um componente necessário da fabricação que provavelmente não vai a lugar nenhum tão cedo. Uma solução híbrida que aproveite ambas as formas de fabricação é ideal, pelo menos até que mais avanços sejam feitos no espaço da impressão 3D.