Impressão 3D
no ciclo de desenvolvimento de produto
André Moura
Maio 2015
O que é o CEiiA?
CEiiA é um centro de inovação e engenharia que desenvolve, testa e apoia a
industrialização de soluções para as “indústrias da mobilidade”.
CEiiA tem uma equipa de engenheiros qualificados nas seguintes áreas:
•
Desenvolvimento automóvel (design, engenharia e análise estrutural);
•
Desenvolvimento aeronáutico (design, stress e materiais);
•
Desenvolvimento de sistemas inteligentes;
•
Prototipagem e pré-industrialização;
•
Testes estruturais.
O centro de engenharia CEiiA
2006
2008
2010
2012
2014
20
60
80
150
230
Serviços de engenharia
para a indústria
automóvel.
Desenvolvimento de competências de
engenharia no desenvolvimento de
projetos na indústria automóvel.
Serviços de engenharia
para a indústria
aeronáutica.
Desenvolvimento de produto
próprio para a “indústria da
mobilidade”.
O centro de engenharia CEiiA
Unidades Técnicas
ENGENHARIA &
2014
MOBILIDADE
230
AERONÁUTICA
PROTOTIPAGEM
O centro de engenharia CEiiA
Unidades Técnicas
ENGENHARIA &
2014
MOBILIDADE
230
AERONÁUTICA
PROTOTIPAGEM
O centro de engenharia CEiiA
Unidades Técnicas
2014
DESIGN
PROJECTO
MODELAÇÃO CAD
CÁLCULO ESTRUTURAL
ENGENHARIA INVERSA
DIGITALIZAÇÃO 3D
CAS
CAD
CAE
RE
MOBILIDADE
230
AERONÁUTICA
ENGENHARIA &
PROTOTIPAGEM
O centro de engenharia CEiiA
Unidades Técnicas
2014
DESIGN
PROJECTO
MODELAÇÃO CAD
CÁLCULO ESTRUTURAL
ENGENHARIA INVERSA
DIGITALIZAÇÃO 3D
CAS
CAD
CAE
RE
MOBILIDADE
ENGENHARIA &
AERONÁUTICA
230
IMPRESSÃO 3D
MAQUINAÇÃO CNC
COMPÓSITOS
INJECÇÃO RIM
MONTAGEM E
ACABAMENTO
3DP
CNC
CMP
RIM
PAP
PROTOTIPAGEM
O centro de engenharia CEiiA
Unidades Técnicas
2014
DESIGN
PROJECTO
MODELAÇÃO CAD
CÁLCULO ESTRUTURAL
ENGENHARIA INVERSA
DIGITALIZAÇÃO 3D
CAS
CAD
CAE
RE
MOBILIDADE
ENGENHARIA &
AERONÁUTICA
230
IMPRESSÃO 3D
MAQUINAÇÃO CNC
COMPÓSITOS
INJECÇÃO RIM
MONTAGEM E
ACABAMENTO
3DP
CNC
CMP
RIM
PAP
PROTOTIPAGEM
Impressão 3D,
na origem do conceito Rapid Prototyping & Rapid Tooling
RAPID TOOLING @ CEIIA
Crescimento
Maturidade
Declínio
Descontinuação do Produto
Pesquisa &
Desenvolvimento
Introdução no Mercado
€uros
1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
0
Tempo
Estágios do Ciclo de Vida do Produto
F. Jorge Lino, Rui J. L. Neto, Pedro V. Vasconcelos, em “O fabrico rápido de ferramentas ao serviço da engenharia concorrente”
Disponível em HTTPS://WEB.FE.UP.PT/~FALVES/ARTTECNOMETAL
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em Maio
2015
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Crescimento
Maturidade
Declínio
Descontinuação do Produto
Pesquisa &
Desenvolvimento
Introdução no Mercado
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1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
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Tempo
Estágios do Ciclo de Vida do Produto
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Crescimento
Maturidade
Declínio
Descontinuação do Produto
Pesquisa &
Desenvolvimento
Introdução no Mercado
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Tempo
Estágios do Ciclo de Vida do Produto
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Introdução no Mercado
1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Tempo
0
Definição de
requisitos /
Planeamento
do projeto
Desenvolvimento da Solução
Design
Engenharia
Disponibilização da Solução
Execução de ferramentas/ Produção em série
Impacto de alterações/ erros de projeto no Desenvolvimento de Produto
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1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Custos associados a eventuais
alterações/ erros de projeto
Tempo
0
Definição de
requisitos /
Planeamento
do projeto
Desenvolvimento da Solução
Design
Engenharia
Disponibilização da Solução
Execução de ferramentas/ Produção em série
Impacto de alterações/ erros de projeto no Desenvolvimento de Produto
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Introdução no Mercado
1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Custos associados a eventuais
alterações/ erros de projeto
Tempo
0
Definição de
requisitos /
Planeamento
do projeto
Desenvolvimento da Solução
Design
Engenharia
Disponibilização da Solução
Execução de ferramentas/ Produção em série
Impacto de alterações/ erros de projeto no Desenvolvimento de Produto
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Introdução no Mercado
1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Custos associados a eventuais
alterações/ erros de projeto
Tempo
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Definição de
requisitos /
Planeamento
do projeto
Desenvolvimento da Solução
Design
Engenharia
Disponibilização da Solução
Execução de ferramentas/ Produção em série
Impacto de alterações/ erros de projeto no Desenvolvimento de Produto
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1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Objectivos macro/ contínua exigência da Indústria/ Mercado
- Redução do time-to-market
- Otimização de processos produtivos
- Diminuição do risco de deteção tardia de erros de projeto
- Criação de soluções/ produtos tecnologicamente mais evoluídos e inovadores
- Diminuição dos custos totais associados ao ciclo de Desenvolvimento de Produto
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1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Objectivos macro/ contínua exigência da Indústria/ Mercado
- Redução do time-to-market
- Otimização de processos produtivos
- Diminuição do risco de deteção tardia de erros de projeto
- Criação de soluções/ produtos tecnologicamente mais evoluídos e inovadores
- Diminuição dos custos totais associados ao ciclo de Desenvolvimento de Produto
Rapid Prototyping (RP)
• Prototipagem Rápida - conjunto de tecnologias que possibilitam a produção de modelos físicos/ protótipos diretamente a
partir de modelos virtuais gerados em sistemas CAD 3D, sem recurso a ferramentas/ moldes.
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1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Objectivos macro/ contínua exigência da Indústria/ Mercado
- Redução do time-to-market
- Otimização de processos produtivos
- Diminuição do risco de deteção tardia de erros de projeto
- Criação de soluções/ produtos tecnologicamente mais evoluídos e inovadores
- Diminuição dos custos totais associados ao ciclo de Desenvolvimento de Produto
Rapid Prototyping (RP)
Rapid Tooling (RT)
• Prototipagem Rápida - conjunto de tecnologias que possibilitam a produção de modelos físicos/ protótipos diretamente a
partir de modelos virtuais gerados em sistemas CAD 3D, sem recurso a ferramentas/ moldes.
• Fabrico Rápido de Ferramentas - as tecnologias RP evoluíram para o fabrico rápido de ferramentas para prototipagem/
produção de pré-séries, de forma directa ou indirecta.
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1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Objectivos macro/ contínua exigência da Indústria/ Mercado
- Redução do time-to-market
- Otimização de processos produtivos
- Diminuição do risco de deteção tardia de erros de projeto
- Criação de soluções/ produtos tecnologicamente mais evoluídos e inovadores
- Diminuição dos custos totais associados ao ciclo de Desenvolvimento de Produto
Rapid Prototyping (RP)
Rapid Tooling (RT)
• Prototipagem Rápida - conjunto de tecnologias que possibilitam a produção de modelos físicos/ protótipos diretamente a
partir de modelos virtuais gerados em sistemas CAD 3D, sem recurso a ferramentas/ moldes.
• Fabrico Rápido de Ferramentas - as tecnologias RP evoluíram para o fabrico rápido de ferramentas para prototipagem/
produção de pré-séries, de forma directa ou indirecta.
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1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Objectivos macro/ contínua exigência da Indústria/ Mercado
- Redução do time-to-market
- Otimização de processos produtivos
- Diminuição do risco de deteção tardia de erros de projeto
- Criação de soluções/ produtos tecnologicamente mais evoluídos e inovadores
- Diminuição dos custos totais associados ao ciclo de Desenvolvimento de Produto
Rapid Prototyping (RP)
Rapid Tooling (RT)
• Prototipagem Rápida - conjunto de tecnologias que possibilitam a produção de modelos físicos/ protótipos diretamente a
partir de modelos virtuais gerados em sistemas CAD 3D, sem recurso a ferramentas/ moldes.
• Fabrico Rápido de Ferramentas - as tecnologias RP evoluíram para o fabrico rápido de ferramentas para prototipagem/
produção de pré-séries, de forma directa ou indirecta.
Rapid Manufacturing (RM)
• Produção rápida de pequenas/ médias séries, com recurso a tecnologias RP&T.
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1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Objectivos macro/ contínua exigência da Indústria/ Mercado
- Redução do time-to-market
- Otimização de processos produtivos
- Diminuição do risco de deteção tardia de erros de projeto
- Criação de soluções/ produtos tecnologicamente mais evoluídos e inovadores
- Diminuição dos custos totais associados ao ciclo de Desenvolvimento de Produto
Rapid Prototyping (RP)
Rapid Tooling (RT)
• Prototipagem Rápida - conjunto de tecnologias que possibilitam a produção de modelos físicos/ protótipos diretamente a
partir de modelos virtuais gerados em sistemas CAD 3D, sem recurso a ferramentas/ moldes.
• Fabrico Rápido de Ferramentas - as tecnologias RP evoluíram para o fabrico rápido de ferramentas para prototipagem/
produção de pré-séries, de forma directa ou indirecta.
Rapid Manufacturing (RM)
RapidFITTM
• Produção rápida de pequenas/ médias séries, com recurso a tecnologias RP&T.
• Criação rápida de jigs e meios de controlo, com recurso a tecnologias RP&T.
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1. Origem do conceito Rapid Tooling (RT)
Objectivos macro/ contínua exigência da Indústria/ Mercado
- Redução do time-to-market
- Otimização de processos produtivos
- Diminuição do risco de deteção tardia de erros de projeto
- Criação de soluções/ produtos tecnologicamente mais evoluídos e inovadores
- Diminuição dos custos totais associados ao ciclo de Desenvolvimento de Produto
Rapid Prototyping (RP)
Rapid Tooling (RT)
• Prototipagem Rápida - conjunto de tecnologias que possibilitam a produção de modelos físicos/ protótipos diretamente a
partir de modelos virtuais gerados em sistemas CAD 3D, sem recurso a ferramentas/ moldes.
• Fabrico Rápido de Ferramentas - as tecnologias RP evoluíram para o fabrico rápido de ferramentas para prototipagem/
produção de pré-séries, de forma directa ou indirecta.
Rapid Manufacturing (RM)
RapidFITTM
Rapid Injection Molding
• Produção rápida de pequenas/ médias séries, com recurso a tecnologias RP&T.
• Criação rápida de jigs e meios de controlo, com recurso a tecnologias RP&T.
• Produção rápida de moldes (protótipo) para injeção de termoplásticos, com recurso a tecnologias RP&T.
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Impressão 3D,
enquadramento das tecnologias RP&T no ciclo
de desenvolvimento de produto
RAPID TOOLING @ CEIIA
2. Enquadramento das tecnologias RP&T no ciclo de Desenvolvimento de Produto
- Tecnologias tradicionais
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2. Enquadramento das tecnologias RP&T no ciclo de Desenvolvimento de Produto
- Tecnologias tradicionais
- Flexibilidade das tecnologias de RP&T
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2. Enquadramento das tecnologias RP&T no ciclo de Desenvolvimento de Produto
- Potencial de poupança com a utilização das tecnologias RP&T
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Impressão 3D,
tecnologias i3D disponíveis no CEiiA
Impressão 3D, tecnologias i3D existentes no CEiiA
SLS (Selective Laser Sintering)
- Uma das principais tecnologias de prototipagem rápida/ impressão 3D;
- Sucessivas camadas de pó (tipicamente, PA12) são sobrepostas sequencialmente;
- Um feixe de laser CO2 faz o scan da superfície de pó e sinteriza o material, que se encontra próximo da sua temperatura de fusão;
- O processo repete-se camada a camada, até à obtenção da(s) peça(s) protótipo.
A máquina SLS do CEiiA tem uma área de impressão de 700 x 380 x 580 mm
Impressão 3D, tecnologias i3D existentes no CEiiA
SLS (Selective Laser Sintering)
•
Algumas vantagens da tecnologia SLS:
Peças protótipo funcionais, com boas propriedades mecânicas;
Possibilidade de produção de peças complexas e de grande dimensão;
Não requer a criação/ remoção de suportes;
Tecnologia viável/ compatível com o conceito Rapid Manufacturing.
•
Especificações técnicas SLS:
Materiais disponíveis: PA12, PA com carga de vidro, carga de alumínio, carga de carbono (…)
Área de impressão: 700 x 380 x 580 (mm)
Precisão (valor de referência): +/- 0,25% (com um mínimo de +/- 0,25mm)
Impressão 3D, tecnologias i3D existentes no CEiiA
PJET (PolyJet 3D Printing)
- Processo aditivo de camadas (até 16 µm) de resina acrílica fotopolimerizável, sem necessidade de pós-processamento;
- Cabeças de impressão com micro-difusores, depositam camadas de resina na plataforma de construção;
- Durante processo de injecção/ deposição, a resina é polimerizada por acção de radiação UV;
- Uma resina de suporte solúvel em água é também injectada/ depositada em simultâneo;
Impressão 3D, tecnologias i3D existentes no CEiiA
PJET (PolyJet 3D Printing)
•
Algumas vantagens da tecnologia PJET:
Qualidade de impressão (elevado detalhe);
Rigor dimensional elevado;
Facilidade de acabamento;
Compatível com o conceito Rapid Tolling (de forma directa e indirecta).
•
Especificações técnicas PJET:
Materiais disponíveis: resinas com propr. similares a ABS, PP, PMMA, materiais Shore A;
Área de impressão: 250 x 250 x 200 (mm)
Precisão (valor de referência): +/- 0,15 mm (dependendo da geometria, orientação e dimensão peça)
Impressão 3D,
exemplos de aplicação @ CEiiA
(diferentes estágios do desenvolvimento de produto)
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
FERRARI P4/5
Automóvel desportivo desenvolvido e apresentado pela Pininfarina, em 2006.
@ CEIIA (no contexto da impressão 3D)
 Produção de maquetas à escala 1-4 para apresentação e validação de design, com recurso à tecnologia SLS;
 Acabamento e Pintura de maquetas;
 Optimização e prototipagem (impressão 3D) de borrachas do vidros laterias, para validação e prototipagem por Vacuum Casting.
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
BULLSTER 500 i.e
Novo conceito de Moto4 urbana, apresentado em Milão, em 2007
@ CEIIA (no contexto da impressão 3D)
 Prototipagem de 2 conjuntos de carenagens plásticas com recurso à tecnologia SLS;
 Montagem, acabamento e pintura dos protótipos funcionais;
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
MAGALHÃES 2.0
A segunda geração do portátil português
@ CEIIA (no contexto da impressão 3D)
 Produção de maquetas à escala 1:1 e peças protótipo funcionais, com recurso à tecnologia SLS e PJET;
 Montagem, acabamento e pintura de maquetas;
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
OvO
Porta-revistas concebido por um desinger francês,
comercializado pela marca Branex Design.
@ CEIIA
 Produção de modelo master com recurso à tecnologia SLS;
 Produção de molde GFRP através do modelo master;
 Acabamento e pintura dos primeiros 25 protótipos personalizados.
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
BUDDY 09
Desenvolvimento de um veículo eléctrico para uma
empresa norueguesa, em 2009.
@ CEIIA (no contexto da impressão 3D)
 Prototipagem de módulos do trim interior e componentes
do dashboard, utilizando a impressão 3D SLS e PJET;
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
SOLUÇÕES CARREGAMENTO Mobi.E
Criação de vários conceitos de pontos de carregamento para veículos eléctricos,
no âmbito do projecto Mobi.E.
@ CEIIA (no contexto da impressão 3D)
 Produção de protótipos funcionais para
apresentação e validação de conceito,
utilizando várias tecnologias, incluindo a
impressão 3D SLS e PJET;
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
DUNAS CONCEPT
Concept de um buggy multi-configurável, de um designer português
(actualmente na Nissan Design Europe).
@ CEiiA
 Produção de maqueta à escala 1-4 com recurso à tecnologia SLS e PJET;
 Montagem, acabamento e pintura de maqueta.
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
PONTOS DE CARREGAMENTO
Desenvolvimento de uma “família” de pontos de carregamento para diferentes
tipologias de utilização/ veículos eléctricos, em 2010.
@ CEIIA (no contexto da impressão 3D)
 Produção de maquetas e 1º conjunto de protótipos
funcionais, com recurso às tecnologias SLS e PJET.
 Montagem, acabamento e pintura de maquetas/ protótipos.
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
BE / ELECTRIC CAR
Projecto promovido pelo CEiiA relativo ao desenvolvimento de um veículo eléctrico.
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
POSTO HMD (HOME MOBILITY DEVICE)
Projecto desenvolvido pelo CEiiA, de um conceito de
ponto de carregamento inteligente, associado ao
programa MOBI.ME.
@ CEIIA (no contexto da impressão 3D)

Produção de protótipos funcionais para
apresentação e validação de conceito,
utilizando várias tecnologias de prototipagem,
incluindo a impressão 3D SLS, SLA e PJET;
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
Outros exemplos (indústria automóvel)…
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
Outros exemplos…
Impressão 3D, exemplos de aplicação @ CEiiA
Outros exemplos…
Obrigado
André Moura
Maio 2015
www.ceiia.com