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História da Impressão 3D – saiba como tudo começou

Você conhece a história da Impressão 3D?

Neste artigo falaremos um pouco sobre como ela começou e quem foram os principais pesquisadores e empresas pioneiras que impulsionaram a inovação que mudou o mundo da manufatura.

Dando sequência a nossa série sobre os conceitos básicos da tecnologia vamos abordar a história da impressão 3D. Se você ainda não leu o primeiro artigo da série, clique aqui e volte correndo para aprender sobre como tudo começou!

Primeiras tecnologias

As primeiras tecnologias de impressão 3D começaram a surgir no final dos anos 1980, quando eram chamadas de tecnologias de Prototipagem Rápida. Esse termo era utilizado pois os processos foram originalmente concebidos como um método rápido e mais econômico para a criação de protótipos para desenvolvimento de produtos na indústria. Ainda hoje, a prototipagem rápida é a aplicação mais difundida da impressão 3D, principalmente no Brasil.

O primeiro pedido de patente para a tecnologia de prototipagem rápida foi feito pelo designer Hideo Kodama, no Japão, em maio de 1980. Apesar do Dr. Kodama ser um advogado especializado em patentes, curiosamente a especificação completa da patente não foi apresentada no prazo estipulado e ele acabou não tendo direito a patente da tecnologia.

Apesar de terem existido tentativas anteriores, as origens da impressão 3D podem ser rastreadas de fato até 1986, quando a primeira patente foi emitida para aparelhos de estereolitografia (SLA). Esta patente pertencia a Charles (Chuck) Hull, que inventou sua máquina SLA em 1983. Hull foi co-fundador da 3D Systems Corporation – uma das maiores empresas que operam no setor de impressão 3D atualmente.

SLA, SLS e FDM – três tecnologias desenvolvidas ao mesmo tempo

O primeiro sistema comercial da 3D Systems, o SLA-1, foi lançado em 1987 e, após testes rigorosos, o primeiro desses sistemas foi vendido em 1988. Como é bastante típico com novas tecnologias, embora a SLA possa reivindicar ser o primeiro após o posto inicial, não era a única tecnologia de impressão 3D em desenvolvimento naquele momento, pois em 1987 o pesquisador da Universidade do Texas, Carl Deckard, entrou com um pedido de patente nos EUA para o processo de Sinterização Seletiva a Laser (SLS).

Esta patente foi emitida em 1989 e a SLS foi posteriormente licenciada para a DTM Inc, que mais tarde foi adquirida pela 3D Systems. 1989 também foi o ano em que Scott Crump, co-fundador da Stratasys Inc. registrou uma patente para Fused Deposition Modeling (FDM) – a tecnologia proprietária que ainda é mantida pela empresa hoje, mas também é o processo usado por muitos dos máquinas de nível de entrada, baseadas no modelo RepRap de código aberto, que são prolíficas hoje. A patente da tecnologia FDM foi concedida à Stratasys em 1992.

Na Europa, 1989 também viu a formação da EOS GmbH na Alemanha, fundada por Hans Langer. Depois de um namoro com os processos SL, o foco de P&D da EOS foi colocado fortemente no processo de sinterização a laser (SL), que continuou a crescer cada vez mais.

Hoje, os sistemas EOS são reconhecidos em todo o mundo por sua produção de qualidade para prototipagem industrial e aplicações de produção de impressão 3D. A EOS vendeu seu primeiro sistema ‘Stereos’ em 1990. O processo de sinterização a laser de metal direto (DMLS) da empresa resultou de um projeto inicial com uma divisão da Electrolux Finland, que mais tarde foi adquirida pela EOS.

Outras tecnologias começam a surgir

O início dos anos 90 testemunhou um número crescente de empresas concorrentes no mercado de manufatura aditiva, mas apenas três das originais permanecem até hoje – 3D Systems, EOS e Stratasys.

Ao longo da década de 1990 e início de 2000, uma série de novas tecnologias continuou a ser introduzida, ainda focada totalmente em aplicações industriais e enquanto eles ainda eram amplamente processos para aplicações de prototipagem, P&D também estava sendo conduzido pelos fornecedores de tecnologia mais avançada para ferramentas específicas, fundição e aplicações de manufatura direta. Isso viu o surgimento de uma nova terminologia, ou seja, Rapid Tooling (RT), Rapid Casting e Rapid Manufacturing (RM), respectivamente.

Em termos de operações comerciais, Sanders Prototype (mais tarde Solidscape) e ZCorporation foram criados em 1996, Arcam foi estabelecido em 1997, Objet Geometries lançado em 1998, MCP Technologies (um fabricante de fundição a vácuo estabelecido) introduziu a tecnologia SLM em 2000, EnvisionTec foi fundada em 2002, a ExOne foi estabelecida em 2005 como um spin-off da Extrude Hone Corporation e a Sciaky Inc foi pioneira em seu próprio processo de aditivos com base em sua tecnologia proprietária de soldagem por feixe de elétrons.

Todas essas empresas serviram para engrossar as fileiras das empresas ocidentais que operam em um mercado global. A terminologia também evoluiu com uma proliferação de aplicações de manufatura e o termo genérico aceito para todos os processos era Manufatura Aditiva (MA). Notavelmente, houve muitos desenvolvimentos paralelos ocorrendo no hemisfério oriental. No entanto, essas tecnologias, embora significativas em si mesmas e desfrutando de algum sucesso local, não impactaram realmente o mercado global naquela época.

O mercado começa a se definir e se segmentar

Em meados da década de 90, o setor começou a dar sinais de diversificação distinta, com duas áreas específicas de destaque que hoje se definem com muito mais clareza.

Primeiro, havia a impressão 3D de ponta, sistemas ainda muito caros, que eram voltados para a produção de peças complexas de alto valor e alta engenharia. Isso ainda está em andamento – e crescendo – mas os resultados só agora estão realmente começando a se tornar visíveis em aplicações de produção nos setores aeroespacial, automotivo, médico e de joalheria fina, à medida que anos de P&D e qualificação começam a se concretizar

No outro extremo do espectro, alguns dos fabricantes de sistemas de impressão 3D estavam desenvolvendo e promovendo provas de conceito. Especificamente, essas eram impressoras 3D voltadas para melhoria do desenvolvimento de conceito e prototipagem funcional, que estavam sendo desenvolvidas especificamente como sistemas mais econômicos e fáceis de usar no escritório. O prelúdio para as máquinas desktop de hoje. No entanto, esses sistemas ainda eram principalmente voltados para aplicações industriais.

A revolução das impressoras 3D desktop

Na extremidade inferior do mercado – as impressoras 3D que hoje são vistas como de faixa média – surgiu uma guerra de preços juntamente com melhorias incrementais na precisão, velocidade e materiais de impressão.

Em 2007, o mercado viu chegar o primeiro sistema abaixo de US $ 10.000 da 3D Systems, mas ele nunca atingiu o sucesso que pretendia. Isso se deveu em parte ao próprio sistema, mas também a outras influências do mercado. A meta na época era conseguir fornecer aos mercado uma impressora 3D abaixo de US $ 5.000.

Muitos especialistas da indústria, usuários e comentaristas acreditavam que essa era a chave para abrir a tecnologia de impressão 3D para um público muito mais amplo.

Como se viu, 2007 foi na verdade o ano que marcou o ponto de viragem para a tecnologia de impressão 3D acessível – embora poucos tenham percebido na época – quando o fenômeno RepRap se enraizou. O Dr. Bowyer concebeu o conceito RepRap de uma impressora 3D de código aberto e auto-replicante já em 2004, e a semente germinou nos anos seguintes com um trabalho árduo de sua equipe em Bath, principalmente Vik Oliver e Rhys Jones, que desenvolveram do conceito até protótipos funcionais de uma impressora 3D utilizando a tecnologia FDM.

2007 foi o ano em que os brotos começaram a aparecer e esse movimento embrionário de impressão 3D de código aberto começou a ganhar visibilidade.

Finalmente a impressão 3D chega ao mercado consumidor

Mas foi só em janeiro de 2009 que a primeira impressora 3D disponível comercialmente – em forma de kit e baseada no conceito RepRap – foi colocada à venda. Esta foi a impressora BfB RapMan 3D. Seguida de perto pela Makerbot Industries em abril do mesmo ano, cujos fundadores estiveram fortemente envolvidos no desenvolvimento da RepRap até se afastarem da filosofia Open Source após um grande investimento.

Desde 2009, uma série de impressoras FDM semelhantes surgiram. A dicotomia interessante aqui é que, enquanto o fenômeno RepRap deu origem a um novo setor de impressoras 3D comerciais básicas, a filosofia da comunidade RepRap é sobre desenvolvimentos de código aberto para impressão 3D e sobre manter a comercialização sob controle.

2012 foi o ano em que processos alternativos de impressão 3D foram introduzidos no nível de entrada do mercado. O B9Creator (utilizando tecnologia DLP) veio primeiro em junho, seguido pelo Form 1 (utilizando estereolitografia) em dezembro. Ambos foram lançados através do site de financiamento Kickstarter – e ambos tiveram grande sucesso.

Como resultado da divergência de mercado, avanços significativos no nível industrial com recursos e aplicativos, aumento dramático na conscientização e aceitação por meio de um movimento crescente de fabricantes, 2012 também foi o ano em que muitos canais de mídia convencionais diferentes adotaram a tecnologia. 2013 foi um ano de significativo crescimento e consolidação. Um dos movimentos mais notáveis foi a aquisição da Makerbot pela Stratasys.

E para onde vai a história da impressão 3D daqui pra frente?

Nos anos seguintes a 2014, muitos avanços tecnológicos foram vistos no mundo da impressão 3D, dentre eles o surgimento de novas tecnologias de impressão 3D em metal, como o MJF por exemplo e ainda mais investimentos em sistemas de manufatura aditiva industriais.

Ecossistemas completos de manufatura aditiva começaram a se formar, englobando desde o desenvolvimento de novos materiais até sistemas autônomos de pós processamento.

Com a pandemia de COVID-19 a manufatura aditiva teve mais uma chance de provar a sua relevância e podemos atestar a maturidade que a tecnologia alcançou até então.

Para onde vamos, só o futuro pode nos mostrar, mas a certeza é que a tecnologia de impressão 3D evolui cada vez mais e a adoção é mais ampla a cada dia que passa.

Se você quiser saber mais sobre o mundo da manufatura aditiva e aprender sobre essa incrível tecnologia, acompanhe as nossas postagens e continue aprendendo sobre os conceitos básicos da impressão 3D no blog da 3D data e no nosso website.

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