Um dos componentes impressos em 3D mais famosos do mundo é, certamente, o injetor de combustível GE usado na construção de aeronaves. Essa nova tecnologia pode ter um papel importante na economia e na sustentabilidade. Ao usar os injetores que a GE Aviation instala em seu motor a jato LEAP, milhares de toneladas de CO2 foram economizadas.

A impressão 3D chegou a vários setores desde o seu início, há cerca de 40 anos, e não é mais inimaginável um mundo sem ela. Cada vez mais empresas, gestores e políticos reconhecem, agora, o potencial que essa tecnologia, também designada por fabrico aditivo (Additive Manufacturing – AM) em utilização industrial, oferece em termos de sustentabilidade.

Isso abrange desde turbinas mais econômicas ou componentes mais leves para aeronaves até geradores de usinas de energia mais eficientes e trocadores de calor feitos sob medida para motores, bombas e muitas outras unidades. “A manufatura aditiva é uma tecnologia que torna possíveis produtos sustentáveis. O potencial está longe de estar esgotado, em muitas áreas estamos apenas no início e podemos esperar muito mais aplicações nos próximos anos”, afirma Matthias Schmidt-Lehr da Ampower, uma empresa de consultoria com sede em Hamburgo especializada em manufatura aditiva.

Pegada de CO2 para componentes AM na Siemens

Os desenvolvimentos sustentáveis ​​tornados possíveis pela produção aditiva podem, como se afirma, ser um importante alicerce para garantir que a UE, e também empresas como a Volkswagen, a Siemens ou a General Electric, atinjam os seus objetivos de redução de CO2.

A Siemens confia na fabricação aditiva há muitos anos e opera um extenso centro de competência AM em Erlangen, onde vários processos aditivos são avaliados e apresentados – também combinados com componentes e software da tradicional empresa alemã. “Com a manufatura aditiva, podemos trabalhar com mais eficiência em diversas áreas corporativas e, em última análise, economizar CO2”, afirma o Dr. Karsten Heuser, vice-presidente de manufatura aditiva da Siemens Digital Industries. “É importante tornar esse sucesso mensurável. Usando nossas ferramentas de software, nossos especialistas podem determinar a pegada de CO2 de um componente. Isso determina se o componente é fabricado de forma aditiva ou não”, explica.

Em Finspang, na Suécia, a antiga subsidiária Siemens Energy criou uma das maiores unidades de produção de impressão 3D de metal na Europa e, há muitos anos, imprime queimadores para turbinas a gás da Siemens. Os queimadores impressos em 3D são fabricados em uma única peça – antes era necessário montar 13 componentes na produção convencional. Devido ao design otimizado, os queimadores também funcionam de forma mais eficiente, o que, segundo a Siemens, pode reduzir as emissões de CO2 de todo um sistema de turbina em 7 mil toneladas.

Economia de peso em garras robóticas

Heuser cita uma pinça robótica impressa em 3D como outro exemplo. Devido ao design otimizado para topologia, a fabricação aditiva pode economizar 64% em peso e reduzir a pegada de CO2 em 82%, calcula o engenheiro da Siemens para uma aplicação. Somente na área da robótica, Heuser vê um enorme potencial sustentável para o futuro por meio da fabricação aditiva. “Um grande número dos cerca de 3 milhões de robôs instalados em todo o mundo já poderia ser equipado com pinças impressas em 3D. Isso não só poupa muito CO2, mas também pode melhorar o desempenho dos robôs.” Outro efeito positivo nesta aplicação é de que o robô otimizado requer 54% menos energia e 50% menos espaço.

O fato de a sustentabilidade ter se tornado agora um tema importante para a produção industrial também é evidente na Formnext, a maior feira comercial do mundo para a produção aditiva, que se realiza anualmente em Frankfurt. Como parte da região parceira nórdica deste ano (Noruega, Suécia, Finlândia e Dinamarca), as soluções de produção sustentável são particularmente enfatizadas.

Excelente exemplo de construção de aeronaves

A GE também está representada no Formnext. Em 2016, o conglomerado americano e sua subsidiária GE Aviation adquiriram duas empresas líderes de impressão 3D em metal: Concept Laser de Lichtenfels, da Alemanha, e Arcam AB, da Suécia. A GE Aviation montou, agora, uma unidade de produção aditiva com dezenas de impressoras 3D em sua fábrica em Auburn, Alabama, que já produziu dezenas de milhares de bicos de injeção, encontrados em motor LEAP, usado no Airbus A320neo, entre outros, e tem como objetivo reduzir o consumo de combustível em até 15%.

De acordo com as informações, a construção de aeronaves é geralmente um importante campo de aplicação para a fabricação aditiva. É precisamente aqui que a tecnologia pode demonstrar um dos seus maiores pontos fortes: a otimização topológica pode ser usada, por exemplo, para implementar designs biônicos que lembram a estrutura óssea dos humanos. Esses projetos, que normalmente só podem ser implementados em impressão 3D e não em usinagem, por exemplo, são extremamente estáveis ​​e muito leves. Os projetistas da Airbus, da Boeing e de outros fabricantes usam a economia de peso para tornar as aeronaves mais leves – o que pode, em última análise, reduzir significativamente o consumo de combustível.

Cada quilograma de peso reduzido poupa cerca de 2 mil euros ou 2 mil litros de querosene anualmente – a poupança monetária deverá ser ainda maior nos próximos anos devido ao aumento adicional dos preços dos certificados de CO2. E ao longo de uma vida útil de 30 a 40 anos por aeronave, cada quilograma de peso perdido pode economizar cerca de 100 mil litros de querosene.

Grande potencial, mas falta uma estratégia nacional

O campo para a impressão 3D é extremamente diversificado. Componentes pequenos e projetados de forma inteligente podem, muitas vezes, melhorar sistemas inteiros. A busca por isso é como procurar o Santo Graal dos engenheiros de aplicação. Mas nem sempre tem de ser um grande sucesso. Mesmo pequenas melhorias têm frequentemente efeitos significativos.

“Até 80% do impacto no meio ambiente é determinado no design dos produtos”, explica Heuser. E a fabricação aditiva também pode ajudar enormemente aqui, porque leva o desenvolvimento de produtos a um novo nível. “As iterações rápidas são possíveis – os produtos podem atingir uma qualidade sustentável que não seria possível de outra forma”, diz Heuser. Mas as possibilidades da fabricação aditiva são ainda mais diversas. Os componentes podem ser reparados sem a necessidade de serem reproduzidos, por exemplo. A produção descentralizada também é um ponto forte da manufatura aditiva. Os vidros podem ser produzidos regionalmente e não na China, como é habitual, por exemplo, o que economiza longas rotas de transporte.