Peças inteligentes

A Manufatura Aditiva (MA) é uma tecnologia com grande potencial em termos de benefícios, como menores uso de material, custos de ferramentas e prazos de entrega. Espera-se que o valor das peças MA cresça a uma taxa anual de 15%, de US$ 12 bilhões em 2020 para US$ 51 bilhões em 2030. Isso por si só torna compreensível que a Sandvik a veja como uma ferramenta potencial para otimizar as cadeias de suprimentos globais.

Com sua posição de liderança mundial de longa data em pó de metal e a maior variedade de ligas MA do mercado, a Sandvik, desde 2013, faz investimentos consideráveis em uma ampla gama de tecnologias de impressão de manufatura aditiva. Em 2019, ela adquiriu uma participação significativa na BEAMIT, o primeiro hub de MA da Europa. Juntas, as duas empresas possuem experiência líder em toda a cadeia de valor.

O desafio é que uma simples replicação de peças projetadas para soldagem ou fundição resultará quase invariavelmente em um custo proibitivo, principalmente devido ao maior custo de produção por hora e materiais mais caros da MA. A desafiadora estrutura de custos deve ser justificada com benefícios substanciais. Um caso de negócios existe quando a MA cria uma vantagem única em termos de produtividade, tempo de entrega ou logística, ou permite uma geometria complexa não alcançável nos processos convencionais.

A ferramenta-chave para isso é a otimização topológica, ou seja, redesenhar a peça para remover quaisquer partes não funcionais e não tensionadas e deixar apenas as estruturas necessárias. Isso pode reduzir o peso do componente em 50% em média e, em alguns casos, em até 85%. 

Outro fator para a viabilidade é o número de componentes a serem produzidos. Quanto mais curto o ciclo de produção, mais relevante é a MA, porque as economias de escala inerentes às tecnologias convencionais exigem grandes quantidades. Por outro lado, a possibilidade de eliminar a maior parte dos custos de ferramentas convencionais pode ser crucial em peças de baixo volume.

Além disso, a MA cria possibilidades para garantir a disponibilidade, reduzindo o risco de qualquer fornecedor de peças sair do mercado ou perder o interesse em uma peça de baixo volume. Os componentes no fim do ciclo de vida e os itens de baixa movimentação são menos sensíveis ao preço, portanto, o custo adicional é um problema menor. O projeto também visava reduzir os estoques de peças sobressalentes e o capital de giro líquido, diminuindo estoques desnecessários e evitando quantidades mínimas de pedidos. Ter a MA mais próxima dos clientes também encurta as cadeias de suprimentos e reduz prazos de entrega e custos logísticos, incluindo armazenamento e taxas alfandegárias.

A equipe de Bhalgat rastreou e analisou cerca de 15.000 peças da SMR com um volume anual inferior a dez. O catálogo se resumiu a 140 peças pré-selecionadas, que se tornaram cerca de 40 viáveis no final. O Bangalore Design Center da Sandvik, na Índia, redesenhou as peças para MA junto com o Grupo BEAMIT, e a produção ocorreu nas instalações europeias da BEAMIT.

Os resultados foram impressionantes: a redução média de peso foi de 25%, com economia semelhante, pois os custos logísticos são diretamente proporcionais ao peso.

Um ótimo exemplo foi a tampa do tanque de combustível em que o latão foi substituído por alumínio, diminuindo o peso em 78%. Os benefícios adicionais incluíam a marca com o logotipo da Sandvik e o código da peça impresso na tampa.

Alguns desafios ainda precisam ser enfrentados. Um coletor hidráulico teve o peso reduzido em 82%, de 36,55 kg para 6,65 kg. Mas, apesar dos resultados impressionantes, testes de campo bem-sucedidos e feedback positivo, o custo adicional não era viável.

O que vem depois? “O projeto agora avança para sua segunda fase”, conta Bhalgat. “Vamos ajustar os critérios e ignorar as peças que se aproximam do fim de seu ciclo de vida. Isso nos deixará com cerca de 5.500 peças com maior potencial para uma reanálise.”

A manufatura aditiva é uma tecnologia em rápida evolução e provavelmente se expandirá significativamente nos próximos dez ou 15 anos. Onde a Sandvik se vê nisso tudo?

“A MA está evoluindo muito rapidamente e ainda precisa evoluir muito para produzir peças maiores, mais rápidas e consistentes a um preço econômico”, esclarece Bhalgat. “Como usuário final, o maior desafio é ter um caso de negócios viável. A indústria, incluindo fabricantes de equipamentos e pó de metal, universidades e outras instituições de pesquisa, estão trabalhando nas limitações atuais, e espera-se que a tecnologia amadureça na próxima década. Até lá, estaremos prontos para usá-la com força total. Em última análise, o objetivo é converter cerca de 5% de nosso estoque – 3.000 peças – em manufatura aditiva até 2030.”