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Sábado, 23 Outubro 2021
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Rui Costa
Rui Miguel Costa é formado em Engenharia e Gestão Industrial pelo Instituto Superior de Engenharia do Porto. Gestor em áreas de desenvolvimento, é apaixonado por música, engenharia, economia, inovação e empreendedorismo.

Prototipagem rápida: o caso da Porsche

Ninguém pode negar que a “tentativa-erro” são o cerne do desenvolvimento, no entanto, a possibilidade de criar protótipos mais cedo, aumenta a taxa de previsibilidade e prevenção de problemas na conceção destes produtos.

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Rui Costa
Rui Miguel Costa é formado em Engenharia e Gestão Industrial pelo Instituto Superior de Engenharia do Porto. Gestor em áreas de desenvolvimento, é apaixonado por música, engenharia, economia, inovação e empreendedorismo.

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Assumindo esta compulsão de compra ilimitada e, muitas vezes, sem necessidade, de bens, mercadorias e serviços, encontramo-nos num enlace com o consumismo que nos faz sentir orientados, dominados e categorizados pelo que possuímos. Reina a ditadura comercial onde, por uma seleção ou ordem “natural”, os bens materiais são o método catedrático de avaliação.

Este nível de consumismo feroz, muitas vezes supérfluo e irresponsável, catapultou com a digitalização e todos os algoritmos otimizados do mundo digital, insurgindo nas pessoas um sentimento de intolerância, impaciência e uma postura de “Quero, preciso e tenho de ter aqui e agora”.

A junção destes ingredientes explosivos e difíceis de contornar fez com que a indústria se adaptasse. Passou a ser crítico dar uma boa, mas, acima de tudo, rápida resposta a esta impaciência, obrigando naturalmente a um desenvolvimento e investimento numa melhor, mas também mais eficiente prototipagem.

A indústria criou uma linguagem muito própria para colmatar esta necessidade de passar do design ao protótipo de forma célere e eficaz. Para o conseguir fazer enquanto são criados novos produtos a cada minuto, existe uma dimensão paralela onde é essencial impor regras, definir a realidade e avaliar a viabilidade de cada um dos produtos.

Enquanto os produtos são pensados numa ótica de imagem, funcionalidade, materiais a utilizar e muitas vezes canais de venda, a indústria tem aqui um papel claro e preciso: o de desvendar como vai assegurar uma produção segura, que respeite todas as normas e regras de qualidade e ambiente, de uma forma eficiente, e tudo isto com atenção aos detalhes como resíduos e custos a serem minimizados. Para isso acontecer, existe um passo intermédio que é a prototipagem.

O objetivo primordial de um protótipo é auxiliar na tomada de decisão e simular a viabilidade do produto. Num mundo que vai a todo o gás, a prototipagem torna-se então este elemento fulcral, do ponto de vista de desenvolvimento, industrialização e produção em massa, pois permite, numa fase inicial, identificar erros, realizar testes, fazer melhorias e os ajustes necessários, quer no design, como na funcionalidade.

Contudo e não menos importante, a prototipagem comporta-se também como um elemento diferenciador para os criadores, que podem assim ter uma perceção mais realista do que vai ser o produto antes idealizado. É nesta fase que é colocado na balança o que se pode fazer, como e em que condições.

Não é de hoje que vários sectores utilizam o processo de protótipo/amostras como forma de validação para produção, tal como no têxtil, mas nem sempre é realizado da melhor forma nem no tempo esperado.

Mais do que todos os outros, na minha opinião, o sector saúde e automóvel, foram os pioneiros e impulsionadores desta procura na melhoria, eficiência e exatidão com que se pretende ter um protótipo em mãos.

Tive a oportunidade de ver em primeira mão, esta vontade e necessidade a criarem-se, com todos os benefícios e vantagens acoplados à prototipagem rápida. Esta vontade de criar protótipos de forma mais célere acontece através de diferentes métodos de fabrico e materiais, como modelos trabalhados em CNC’s, tornos convencionais ou através de peças moldadas em ferro, alumínio, gesso, papelão e/ou até modelos trabalhados em madeira, sempre dependendo da finalidade e da aplicabilidade dos materiais.

Contudo, este artigo será focado na impressão 3D no ramo automóvel, mais especificamente no projeto Porsche.

Sem entrar em demasiado detalhe, criar um protótipo com recurso a impressão 3D, é criar algo a partir de um modelo virtual, construção CAD, onde definida a impressora e escolhidos os materiais.

Imprimir em 3D, é dar forma a um modelo camada a camada, de forma aditiva, onde cada uma dessas camadas pode ser vista como uma secção transversal do objeto.

A impressão 3D torna-se revolucionária em áreas como engenharia, moda, medicina e já é, na minha perspetiva, uma técnica indispensável ao desenvolvimento de soluções inovadoras e o principal agente de mudança em qualquer prova de conceito. Com principal destaque para a indústria automóvel, saúde e aviação, onde há empresas que afirmam reduzir em mais de 80% as despesas com protótipos. A única explicação para estes valores tão excêntricos é a celeridade com que se apresentam novas soluções.

Ninguém pode negar que a “tentativa-erro” são o cerne do desenvolvimento, no entanto, a possibilidade de criar protótipos mais cedo, aumenta a taxa de previsibilidade e prevenção de problemas na conceção destes produtos.

Protótipos em fase embrionária permitem identificar falhas de modelação, problemas de funcionalidade, perceber o impacto visual que, de uma forma sucinta, se irá traduzir numa redução de custos num horizonte mais longínquo. Os benefícios deste processo são muitos e de demasiada importância, e é, efetivamente, um excelente estímulo ao uso da criatividade como instrumento de resolução e antecipação de problemas.

Embora a tecnologia de impressão 3D exista desde a década de 80, os recentes avanços, aliadas à queda do registo de patentes, tornaram esta tecnologia acessível a mais empresas interessadas na sua utilização para desenvolvimento e produção em massa.

Um caso de excelência e de notoriedade neste âmbito, foi o projeto realizado pela Porsche em parceria com a Mahle e Trumpf, onde testaram, de forma disruptiva, impressões de pistões do motor vs pistões de motor tradicionais, fugindo assim da utilização dos moldes de casting para alumínio. Ambos sujeitos a testes e inspeções meticulosas pela Zeiss, foram avaliados pelos modelos de construção, aplicabilidade, resistência, durabilidade e preço.

Com os protótipos a apresentarem resultados surpreendentes, as impressões foram submetidas a um teste real, instaladas num motor do Porsche 911 GT2 RS, de 3,8 litros, bi-turbo e seis cilindros e o resultado foi sensacional. Os pistões impressos adicionaram uns 30 cavalos extra de potência, que se verificou como sendo um aumento de mais de 4% (no mundo automóvel de alto desempenho, um aumento de 4% na performance é impressionante, especialmente num motor que por si já produz tanta potência).

Com esta construção e os materiais utilizados, pó de alumínio, os pistões impressões são 10% mais leves, mais rígidos que os convencionais, permitindo ainda adicionar canais de refrigeração, que seria impossível com recurso a métodos tradicionais, mas possível através de impressão. Estes canais permitiram obter uma redução de mais de 20ºC, precisamente quando o pistão é sujeito às cargas térmicas mais elevadas, otimizando a combustão e aumentando a pressão, o que resultou num maior nível de eficiência.

Frank Ickinger, responsável por este projeto, conclui que: “Este é um bom exemplo de como o motor de combustão ainda tem potencial para o futuro.”

E nós sabemos que esta conclusão é o espelho dos avanços significativos de todo o desenvolvimento feito através das impressões.

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