Impressão 3D em cores

Como a Ricoh integrou a impressão 3D em sua oferta, e o que o futuro reserva para esta tecnologia transformadora em peças para colorir?

O que fez a Ricoh girar para a impressão 3D?

Como líder global em impressão de produção 2D desde 1936, a inovação na tecnologia 3D foi o próximo passo natural para a Ricoh. Inicialmente, entramos neste mercado fornecendo nossos cabeçotes de jato de tinta para fabricantes de impressoras 3D e usando a tecnologia do grupo em nossos próprios produtos e operações de fabricação.

Em 2019 lançamos uma gama de serviços de manufatura aditiva com o objetivo de tornar a impressão 3D acessível, por meio de uma plataforma de cotação e pedido online. Nossa declaração de missão é “mais do que uma impressora - um parceiro”, porque somos muito diferentes de um bureau de serviço tradicional.

Desde uma seleção exclusiva de materiais SLS (Sinterização Seletiva a Laser) e FDM (Modelagem de Deposição Fundida) (veja a caixa Terminologia abaixo), a serviços de engenharia certificados adaptados para atender às necessidades do cliente, a recursos completos de produção usando a tecnologia de fabricação industrial certa - nós aceitamos uma abordagem honesta do papel da impressão 3D como ferramenta de manufatura.

Você vê manufatura aditiva (AM) com cores estabelecidas integralmente?

Existem tecnologias em que cores e até mesmo combinações de Pantone são impressas como parte da composição do material; no entanto, eles tendem a ser apenas para modelos representacionais. A Ricoh é especializada na produção de peças de uso final e possui uma gama de tecnologias de impressão que se concentra em materiais de engenharia de alto desempenho para aplicações de uso final. No momento, eles não oferecem a capacidade de aplicar cores durante a impressão. Se os clientes exigem que as peças sejam coloridas, isso normalmente é feito por meio de um pós-processo, como pintura em spray.

Como você vê a evolução da modelagem em cores nas soluções AM?

Como a impressão 3D está se tornando uma ferramenta de manufatura séria, oferecendo uma variedade de materiais para aplicações de uso final, a capacidade de aplicar cor a essas peças ou para que a matéria-prima seja colorida na origem precisa evoluir para permitir o uso generalizado.

Na moldagem por injeção, podemos aplicar referências de cores exatas durante o processo de moldagem para atender às necessidades do cliente. Hoje, ao imprimir 3D em materiais de qualidade de manufatura, temos que fazer isso por meio de soluções de pós-processamento, o que aumenta os custos de manufatura. Isso torna a tecnologia difícil de justificar para aplicações onde a cor é importante.

A moldagem por injeção é uma maneira confiável e econômica de fabricar em volumes médios a altos

Existem tecnologias onde a cor é aplicada, mas a seleção do material tende a ser pobre. Atualmente, o mercado está dividido em termos de impressão 3D para uso final com materiais de alto desempenho e impressão 3D para modelos visuais com desempenho mínimo de peça. Acreditamos que os dois não devem ser mutuamente exclusivos e que a capacidade de adicionar cores específicas, seja na fase de matéria-prima - ou melhor ainda, durante o processo de impressão onde as peças multicoloridas podem ser obtidas - é a próxima fase da impressão 3D.

Qual é o tamanho e a escala de sua operação de modelagem 3D?

A operação de impressão 3D da Ricoh tem uma presença global - com sites dedicados no Reino Unido, EUA e Japão, todos especializados em diferentes áreas de AM. Nossa sede no Japão é o centro do desenvolvimento de hardware 3D e 2D. Com uma cultura de compartilhamento de conhecimento entre cada local, a Ricoh está constantemente pesquisando e desenvolvendo as tecnologias do futuro.

Mais de £ 1,35 milhão foram investidos nos últimos dois anos para criar um centro de impressão 3D de ponta em nosso site de 50 acres em Telford, que possui uma gama de tecnologias e especialidades que atendem ao mercado europeu. Células de produção dedicadas conduzem os padrões de controle de processo para setores-chave, incluindo médico e automotivo.



Este ano, adicionamos o padrão médico ISO 13485 ao nosso conjunto de certificações ISO. Isso garante nossas capacidades ambientais, de segurança da informação e de gerenciamento de qualidade. Nosso portfólio de hardware inclui SLS, FDM e Multi Jet Fusion, e uma gama de serviços técnicos e tecnologia de back office.

Esta gama de sistemas nos dá flexibilidade para testar e desenvolver novos materiais e para criar componentes e peças fora do padrão. A área foi projetada para incluir áreas dedicadas de produção e processamento de pó, o que limita a contaminação e permite que a equipe atenda aos requisitos e padrões dos principais setores do mercado.

Temos orgulho de ser mais do que uma impressora - nossas especialidades técnicas abrangem soluções de pós-processamento e metrologia, bem como caracterização de materiais, suporte de design e serviços de garantia de qualidade. Acreditamos em uma abordagem colaborativa com nossos clientes, trabalhando ao lado deles e desenvolvendo nossas capacidades para garantir que cada projeto de AM seja o mais bem-sucedido possível.

Qual é a aplicação da impressão 3D para o marketing visual?

A impressão 3D há muito tempo é associada à prototipagem visual, pois permite a fabricação rápida e econômica de peças que podem chegar à mesa do quadro em horas. Ele pode ser usado para uma série de aplicações de marketing visual - desde a seleção do conceito até a aprovação do produto.

Não há outra tecnologia hoje que ofereça um ciclo de desenvolvimento de produto tão eficiente. Isso incentiva um processo de design iterativo, em que uma série de protótipos visuais são criados para a seleção do produto, o que seria completamente proibitivo em termos de custo ou tempo na fabricação tradicional. Costuma-se dizer que a vida de um modelo visual é de sete segundos quando chega às mãos dos tomadores de decisão. Acreditamos que a estética e a função podem e devem ser realizadas em uma parte, por isso aprimoramos nossas tecnologias e especialidades para participar desde o conceito até a produção.

Como você vê o progresso de sua função na fabricação de peças automotivas?

A impressão 3D é o ajuste natural para aplicações automotivas devido às suas capacidades de personalização e leveza, bem como propriedades do material, incluindo retardância de chama e resistência química. Aqui na Ricoh 3D, já estamos vendo tecnologia voltada especificamente para o setor automotivo, com a Ricoh Japão liderando o desenvolvimento de pára-choques e componentes de grande escala como peças únicas usando FDM.

Nosso material exclusivo de polipropileno também é muito procurado na indústria automotiva, graças às suas excelentes propriedades mecânicas e resistência ao impacto. No entanto, devido às demandas de volume do setor automotivo, a impressão 3D hoje ainda é uma ferramenta de prototipagem usada para testes de ajuste, forma e função. Existem alguns cenários em que a impressão 3D é viável para a fabricação de componentes de uso final que são instalados no veículo, mas estes tendem a ser pequenas séries, peças ocultas ou veículos de nicho de alta qualidade.

A indústria automotiva sempre foi a primeira a adotar - até mesmo a pioneira - para a inovação na fabricação. Muitos fabricantes de equipamento original (OEMs) têm tecnologias de impressão 3D internas, mas na maioria dos casos são limitados ao que está disponível no mercado hoje, portanto, com operações internas caras, torna-se difícil introduzir novas tecnologias conforme elas evoluem.



Com nossos programas de desenvolvimento de tecnologia, material e pós-processamento, espera-se que o papel de um bureau de serviços técnicos cresça apenas no setor automotivo. À medida que os materiais se desenvolvem e os preços diminuem por meio da adoção generalizada, estamos confiantes de que veremos cada vez mais peças impressas em 3D de uso final no setor automotivo, com crescimento em áreas como mercado de reposição e customização para mercados-chave, como veículos para deficientes.

Os próprios clientes estão criando essa demanda com desejo cada vez maior de peças impressas em 3D customizadas em veículos, conforme a tecnologia se torna mais conhecida na mídia tradicional e as gerações mais jovens têm acesso por meio da educação. Isso criou uma geração de consumidores que procuram produtos de nicho sob medida.

Como o AM afetará as impressoras no futuro?

Todos os dias recebemos solicitações de clientes que desejam entender a faixa de preço da AM para uma peça que eles já fabricam por métodos tradicionais e, em curto prazo, vemos a evolução da AM na educação e no entendimento dessa tecnologia.



Os benefícios do AM vão muito além das comparações de preço de peça por peça para o projeto de produtos verdadeiramente inovadores que só podem ser fabricados por esta tecnologia; os benefícios da cadeia de suprimentos de produção no local e tempo de chegada ao mercado por meio de armazenamento digital, o que reduz as demandas de estoque e armazenamento; e fabricação verdadeiramente sustentável com desperdício mínimo de material. Até que os clientes comecem a compreender e aplicar todos os benefícios de ponta a ponta da impressão 3D, a adoção generalizada e o crescimento de peças de uso final serão lentos. Vemos uma grande parte do nosso papel em educar nossos clientes e dar-lhes as ferramentas para aproveitar totalmente o poder desta tecnologia transformadora.

No longo prazo, a integração com sistemas de aplicativos de fábrica bem estabelecidos que agendam, monitoram e mantêm é vital para qualquer tecnologia se encaixar perfeitamente nos ecossistemas de manufatura, e é aqui que vemos a verdadeira evolução da tecnologia de impressão 3D ocorrendo.

Terminologia de impressão 3D

• SLS: Impressão seletiva de sinterização a laser, ou fusão de leito de pó, é considerada a tecnologia "robusta" dos fornecedores de impressão 3D, devido aos grandes volumes de construção e uma gama de termoplásticos de engenharia - tornando-a a escolha perfeita para fabricação em série e formas complexas de formas livres para aplicativos de uso final. Uma fina camada de pó de polímero pré-aquecido é colocada em uma plataforma de construção, que é então seletivamente derretida por lasers. A plataforma de construção então abaixa pela espessura de camada definida, e outra camada de pó é depositada sobre o leito.
• FDM: Fused Deposition Modeling é o processo de impressão 3D mais acessível. A FDM constrói peças extrudando polímero através de um bico aquecido e depositando o material derretido camada por camada. Um material de suporte é então lavado com um detergente por meio de um processo de lavagem adicional.
• Moldagem por injeção: O processo de moldagem por injeção envolve tradicionalmente a criação de uma ferramenta rígida fabricada em aço. A introdução da usinagem de alta velocidade significa que o ferramental macio em alumínio também se tornou economicamente viável para volumes baixos a médios. Hoje, com melhorias na precisão da máquina e nas propriedades do material, uma inserção de protótipo 3D pode ser criada usando a impressão 3D. Essas ferramentas podem produzir baixos volumes de componentes que são representativos das peças finais.
• Multi Jet Fusion: Um cabeçote de jato de tinta aplica uma tinta absorvente de calor na superfície do leito de pó nas áreas que serão sinterizadas para criar as peças. Essa tinta então absorve o calor de uma lâmpada infravermelha e de uma série de aquecedores dentro da impressora para formar peças impressas em 3D.