Sustentabilidade é uma prioridade central para várias indústrias e sem dúvida, para o mundo todo. Não temos recursos ilimitados e novas formas de reduzir o impacto negativo humano estão no topo da agenda global para criar um design sustentável. A impressão tridimensional (3D) ou fabricação aditiva é um processo que permite a criação de modelos físicos a partir de um arquivo digital 3D. O modelo é construído camada por camada, com filamentos sobrepostos, de acordo com determinadas coordenadas no arquivo digital.

Com a impressão 3D, protótipos de produtos e produtos podem ser fisicamente impressos com um retorno mais rápido. Problemas de acabamento podem ser identificados logo no início do processo de design e as idéias podem ser rapidamente materializadas sem um investimento significativo em ferramentas.

Filosoficamente, a impressão 3D é a primeira tecnologia que tem o potencial de permitir um modelo de produção mais biomimético, alinhando com um dos princípios fundamentais da natureza: a tendência para fabricar localmente. (Estes e outros princípios de design profundos da natureza são conhecidos coletivamente como a prática de biomimetismo.)

Curiosamente para nós, a indústria de impressão 3D é sustentável por natureza. Criadores e fabricantes estão ansiosos para discutir e descobrir como a impressão 3D pode abrir caminho para uma indústria de design saudável  e produção sustentáveis.

Embora a tecnologia não tenha assumido a linha de produção, no entanto, alguns dos benefícios da impressão 3D já são claros. Imediatamente, a impressão 3D reduz o desperdício de material, prototipagem e transporte do produto. Ao produzir produtos sob demanda, não há necessidade de um inventário maciço de produtos, isso em si já reduz os custos e o desperdício de material.

Depois, tem a otimização de produtos, o que significa que apenas a quantidade necessária de material será usado, isso tem um impacto positivo sobre a utilização de matéria prima, mas mantém tem a mesma qualidade dos produtos fabricados tradicionalmente. Grandes empresas estão muito atentos para as propriedades sustentáveis ​​que a impressão 3D oferece. A 3D Systems, líder mundial em impressão 3D, está focada em tornar suas máquinas e materiais tão sustentáveis quanto possível, com o mínimo impacto ambiental.

Pós, resinas e acrílicos são projetados para reduzir o desperdício com os dois materiais mais populares em sua gama que possuem a capacidade de serem picados para ser reciclados ou simplesmente serem biodegradados na natureza. No início deste ano eles lançaram o EKOCYCLE Cube 3D, uma máquina que utiliza cartuchos feitos em parte com pó reciclado de garrafas pet. A empresa também têm um sistema de reciclagem onde os clientes podem reciclar cartuchos vazios.

https://www.youtube.com/watch?v=WwsOy3SP8ek

A 3D Systems lançou o Infinity Rinse Away que é utilizado para dar suporte na hora da impressão das peças e é totalmente solúvel em água, e o próprio objeto que é impresso pode ser biodegradável ou reciclável dependendo da matéria prima.

Por que a fabricação aditiva é uma enorme mudança

Para entender o porquê, considere a diferença entre um objeto de  fabricação convencional e outro de fabricação aditiva. Os métodos de fabricação tradicionais de produtos em massa dependem de máquinas caras de alto rendimento para atingir produtividade em grande escala e minimizar os custos dos resíduos de matéria-prima, assim a produção é geralmente realizada na principal fábrica da empresa para em seguida, ser enviada para todo o mundo.

Em um produto fabricado de forma aditiva, o produto é impresso camada por camada, com cada seção transversal empilhada em cima da que está abaixo dela.

Esta operação pode ser realizada sem máquinas enormes, de alto rendimento, e pode ser realizada em centenas ou milhares de locais remotos, ou milhões, se você considerar o potencial que tem uma impressora 3D em cada casa, com muito pouco lixo. Uma nova tecnologia desenvolvida pela empresa americana Carbon 3D acelera em até 100 vezes o processo tradicional de impressão 3D. Com ela, é possível fabricar um objeto em 6 minutos ao invés de 3 a 10 horas.

A impressora da Carbon 3D utiliza o método de “Produção Contínua de Interface Líquida” ou CLIP, usando resina, raio laser e oxigênio, diferente do método utilizado nas impressoras convencionais que utilizam sobreposição de camadas. Quando essa impressora da Carbon 3D for lançada, ela vai inaugurar uma nova era para as impressoras 3D, pois além de ser super rápida economizando tempo e energia elétrica, ela não usa filamentos e não cria resíduos de impressões que saíram erradas, o que acontece as vezes com as impressoras de extrusão. Só falta saber que outros materiais além de resina ela pode fabricar.

O acabamento das peças impressas com a CLIP fica realmente perfeito e liso em relação a impressão 3D atual.

Isso aponta para uma mudança muito interessante para os fabricantes de produtos comerciais: Eles podem se concentrar em projetar o melhor produto como fonte de seu capital intelectual, em vez de como o objeto pode ser fabricado mais barato. Imagine, por exemplo, se nós pudéssemos adquirir o modelo 3D de um objeto que quiséssemos comprar, em vez do próprio objeto, e em seguida, fazer o download e imprimi-lo em nossa casa com uma impressora 3D.

Ao comprar este projeto de uma “app store” de objetos 3D, em vez de uma loja de tijolo e argamassa, e imprimi-la nós mesmos, eliminamos completamente todos os resíduos de fabricação tradicional, bem como 100% da energia e materiais normalmente consumidos no transporte e acondicionamento do produto de fabricação tradicional que provavelmente seria feito na China, enquanto desfrutmos de uma experiência de compras sob medida e conveniente.

Materiais de impressão 3D

Também vale a pena destacar os materiais que são normalmente utilizados em uma impressora 3D, e surpreendentemente, também, podemos encontrar uma história de sustentabilidade. Os materiais mais comuns utilizados para a impressão de peças de plástico são acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) e o ácido poliláctico (PLA). Ambos são termoplásticos e eles se tornam macios e moldáveis ​​quando estão aquecidos e retornam a um estado mais sólido quando são esfriados.

O ABS está longe de ser amigo do meio ambiente, mas o PLA é um polímero derivado do açúcar, de modo que pode ser feito a partir de plantas como o milho. (Se você bebeu de um copo de plástico transparente ou usou um garfo de plástico escrito “compostável” ou “feito de milho,” esse é um plástico PLA.) Desde que nós usamos práticas agrícolas compatíveis com o ambiente, nós podemos crescer de forma sustentável utilizando matéria-prima para todos nossos objetos impresso 3D.

O outro aspecto bonito sobre os termoplásticos é que eles podem ser re-fundidos e reformulados em novos objetos várias vezes (embora não infinitamente, pois sua estrutura, eventualmente se despolimeriza). Isso significa que quando você está pronto para substituir seu caminhão de brinquedo em um avião de brinquedo, você poderia, em teoria, atirá-lo de volta na impressora 3D para ser reformula-lo em um novo objeto. Isto se tornou um dos maiores desafios da sustentabilidade com produtos plásticos: como reciclar seus resíduos.

A redetec desenvolveu a ProtoCycler que permite reciclar resíduos de plástico nos valiosos filamentos de impressora 3D de forma segura, rápida e facil! Ele vem completo com um moedor de plásticos, controle de computador inteligente, certificação de segurança e controle em tempo real do diâmetro do filamento, de modo que qualquer um pode fabricá-lo.

Ele também poupa muito dinheiro! Mesmo os carretéis mais baratos custam novos cerca de US$ 30, e eles certamente podem custar muito mais do que isso. O ProtoCycler permite que você faça os mesmos carretéis de 1 quilograma por apenas US $ 5 … e se você reciclar, as bobinas são grátis! O aparelho foi totalmente financiado através do Indiegogo.

Colocar plásticos em recipientes para reciclagem seletiva parece uma ideia ambientalmente saudável (e ainda é melhor do que jogá-los em um aterro), mas uma vez que são transportados, classificados, limpos e geralmente misturados com resinas de menor valor, geralmente não há muita margem econômica para tirar desses plásticos reciclados, uma razão pela qual as suas taxas de reciclagem são tão baixos.

Em contraste, colocar o seu objeto feito de PLA de volta numa impressora 3D, podemos nós mesmos fazer a reciclagem, assim eliminamos os impactos do “fim de vida” dos plásticos, junto com o transporte e os resíduos de fabricação deles.

Com o ProtoCycler você transforma os refugos de impressão 3D e outros plásticos

Em novos filamentos coloridos para imprimir seus projetos

Os metais também podem ser feitos utilizando uma técnica de fabricação aditiva chamada de Sinterização Seletiva por Laser (SLS), embora estas “impressoras” sejam industriais e muito caras. Uma vez que elas se tornem adequadas para uso público, abre-se uma nova categoria de objetos que podem ser construídos.

Uma empresa da Inglaterra desenvolvedora de plásticos biodegradáveis chamada Biome Bioplastics, lançou um novo material feito a partir de amidos vegetais, apelidado de Biome3D. Esse novo filamento é feito de plástico biodegradável que combina um acabamento superior e flexibilidade, com a facilidade de processamento e excelente detalhe impresso e não tem cheiro.

A empresa divulgou que seu novo material biodegradável permite velocidades muito mais altas de impressão 3D, o que poderia reduzir o tempo total de impressão de um objeto. O Biomed3D vem em sete opções de cores diferentes, incluindo o branco, preto, vermelho, amarelo, azul, verde e rosa. A empresa também desenvolve cores personalizadas para grandes encomendas.

Veja outros exemplos fantásticos de jovens empreendedores que desenvolveram uma série de filamentos sustentáveis para as impressoras 3D. Assim você poderá imprimir seus projetos sem agredir o meio-ambiente.:

Phabulous Filaments: Faça fantásticas impressões 3D a partir de micróbios mágicos que fertilizar seu jardim. Quando colocado no solo, o composto degrada dentro de 60 dias sem deixar rastro e ainda serve como fertilizante por causa de sua origem biológica.

Airwolf 3D recentemente lançou um novo material biodegradável, reciclável e não tóxico chamado bioFila Linen , produzidas pela twoBEars na Alemanha.

A empresa ColorFab lançou dois filamentos biodegradáveis sendo o WoodFill que é feito de 20% de reciclagem de madeira combinado com aglutinantes de polímero e o Bamboofill que é composto de 80% de PLA e 20% de fibras de bambu reciclado.

Um novo filamento de PLA biodegradável visa substituir os filamentos para impressão 3D feitos a partir do petróleo, para outro chamado Algae-Fuel, que é produzido a partir de algas.

Um exemplo impressionante de impressão 3D sustentável é a impressora de Markus Kayser chamada “Solar Sinter.” É um carrinho auto-suficiente que funde areia em vidro com os raios do sol.

Ele rola pelo deserto, derrama um pouco de areia, e a lente gigante em cima concentra a luz solar suficiente para fundir a areia em vidro. Um pequeno painel solar executa os motores e aparelhos eletrônicos para mover a lente e nivelar a areia no leito. Ele usa 100% de energia renovável, com matéria prima não-tóxica, local e abundante. Tais exemplos podem ser apenas o início. e será emocionante ver como a impressão 3D pode se tornar cada vez mais sustentável.

Quais serão os usos futuros

A verdadeira Inovação radical não ocorre a partir de novas tecnologias, mas quando essas novas tecnologias permitem que surjam novos modelos de negócios. Tomemos, por exemplo, o conceito de telefonia modular chamado Phonebloks. Imagine que você deseja introduzir no aparelho um novo bloco de câmera digital mais sofisticada que a anterior, então você compra esse novo dispositivo de câmera pela internet e faz o download do novo bloco, pega o seu antigo bloco e recicla na impressora para poder imprimir um novo modelo em PLA com uma camada de metal com eletrônica integrada que é alimentada por painéis solares impressos em sua superfície.

A tecnologia que nos permitiria fazer impressão 3D de circuitos eletrônicos, para literalmente imprimir um smartphone completo está cada vez mais perto, e o primeiro passo nessa direção é a impressora Voxel8 que afirma ser “a primeira impressora 3D de eletrônicos do mundo”, e é capaz de imprimir filamentos de plástico e também circuitos simples usando uma tinta condutora revolucionária.

Por enquanto a Voxel8 não pode imprimir dispositivos complexos, mas ela faz muito mais do que as impressoras 3D existentes. A máquina pode imprimir o corpo de um drone, por exemplo, mas você tem que anexar o motor e as hélices depois. No futuro, numa versão melhorada, a impressora poderá imprimir um celular completo e funcional, simplificando e barateando enormemente a fabricação de qualquer eletrônico.

A China, o maior fabricantes de produtos industrializados do mundo está atenta as impressoras 3D. A americana Solidscape, é a maior fabricante de impressoras 3D de cera de alta precisão para a indústria de jóias, e anunciou um acordo estratégico com o Kangshuo Group Co. Ltd para a criação do maior escritório de serviços de impressão 3D do mundo para servir a indústria chinesa de jóias.

Esse enorme escritório contará com 1.000 impressoras 3D de alta precisão da empresa Solidscape dentro de um espaço de 7.432 m² com vários andares na cidade de Foshan na China, e representa a primeira fase de um acordo de vários anos para construir e equipar quatro escritórios de serviços.

O Kangshuo Group vai construir quatro novas instalações de escritório de serviço de impressão 3D que caracterizam várias centenas de impressoras 3D de alta precisão da Solidscape para apoiar a crescente indústria de jóias personalizadas da China. Começando em 2015, a primeira instalação será aberta em Shenzhen em junho, seguido de Guangzhou em outubro, e Pequim e Xangai em 2016.

Este esforço também apoiará o compromisso da China para proporcionar uma abrangente educação sobre a impressão 3D  a todos os níveis da indústria chinesa.

Este acordo de longo alcance inclui a criação de 100 Centros de Inovação e Empreendedorismo em toda a China, com as impressoras 3D da Solidscape. Também está incluído no acordo é um plano global para fornecer um grandes quantidades de impressoras 3D para escolas na China.

A grande maioria das impressoras 3D atuais são projetadas para uso do consumidor, geralmente com pequenas áreas de impressão. Isso é bom para pequenos objetos como por exemplo, utensílios, enfeites, brinquedos e peças, mas qualquer coisa um pouco maior vai exigir cópias múltiplas e depois sua montagem.

Mas isso não é o caso da impressora 3D gigante da empresa BigRep que espera abrir uma nova dimensão de impressão 3D e fabricação 3D imprimindo de uma vez só objetos de grande formato. Essa impressora é ideal para escritórios de engenharia, design e arquitetura.

O código-fonte aberto da BigRep One permite um volume de construção de 1.147 x 1.000 x 1.188 milímetros, grande o suficiente para imprimir móveis e outros objetos em escala humana.

A BigRep ONE é construída com uma moldura de alumínio, para proporcionar força e robustez para milhares de horas de impressão. A  impressora 3D foi desenvolvida na Alemanha e o preço sugerido é de US$ 39.000. É bem cara mas com o passar dos anos e com o desenvolvimento de novas tecnologias de impressão mais rápidas e eficientes com sua consequente massificação, os pressos vão cair enormemente.

Uma das maiores impressoras 3D industriais atualmente no mercado é a VX2000 da Voxeljet com um espaço de impressão de  2.060 x 1.060 x 1.000 milímetros para a fabricação econômica de grandes moldes individuais ou fabricação de pequenas séries, dependendo de suas necessidades.

O grande formato dessa impressora 3D industrial é adequado para uma grande variedade de aplicações na indústria automotiva ou na aviação, fundições, fabricantes de objetos de decoração ou a indústria da construção de equipamentos. A VX2000 foi utilizada para imprimir toda a enorme escultura “Digital Grotesque”.

Quando examinamos o design sustentável e sua fabricação, nós vemos que a impressão 3D pode trazer um impacto tremendamente positivo. A tecnologia ainda não evoluiu para substituir totalmente os processos de fabricação tradicionais, mas na sua forma nascente atual ela já reduzir o tempo de prototipagem, resíduos, transporte e emissões abrindo a porta para práticas de negócios mais sustentáveis ​​em toda uma gama de indústrias.

A introdução dos novos produtos no mercado mais rapidamente excita especialistas em sustentabilidade, devido ao laço histórico entre o crescimento do emprego e os ciclos de produção. E onde os empregos são criados, as comunidades se desenvolvem para promover a estabilidade econômica. Na verdade, a localização da produção tem um efeito significativo sobre as principais indústrias, tais como fabricação automotiva e aeroespacial.

Após dois anos de desenvolvimento, a empresa de impressão 3D italiana WASP acaba de lançar uma nova extrusora de materiais cerâmicos.

Uma forte comunidade de trabalhadores leva a produtos mais fortes e retornos mais elevados. Basta olhar o que aconteceu com a falida Detroit, a outrora capital automobilística dos EUA e cidade mais rica do país até os anos 70 quando as fábricas foram fechadas e se mudaram para o exterior. A revolução da impressão 3D com produtos fabricados localmente vai mudar tudo isso!

A empresa MakerBot desenvolveru uma gama de novos materiais, para impressão 3D incluindo compósitos de metal, calcário, ferro e madeira. Os novos filamentos de PLA são feitos com compósitos do material real que eles foram projetados para replicar, o que significa que a impressão 3D não tem que ser apenas mais um modelo de plástico qualquer, podendo daqui a poucos anos, simular qualquer tipo de material. É meus caros se preparem para a maior revolução industrial de todos os tempos onde qualquer um que tiver uma impressora 3D poderá ser um fabricante.

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