Tudo sobre impressão 3D: produtos baratos e sem desperdício estão chegando

A impressão 3D está prestes a transformar a manufatura como a conhecemos, dizimando o desperdício, multiplicando a velocidade do mercado e aproveitando materiais nunca antes usados.

Os produtos e serviços de manufatura aditiva são projetados para mais do que o dobro até 2024, daqui a cinco anos. Mas a impressão 3D não apenas mudará as cadeias de suprimentos aqui na Terra – mudando como e quem fabrica nossos produtos – como também será o catalisador vital para tornar possíveis as colônias espaciais (e sua infraestrutura).

Bem-vindo à era de 2030 da criação de produtos sob medida, de disparo rápido, ultra barato e com zero desperdício, em nosso planeta e muito mais além.

Impressão 3D na ISS

Hoje, a cadeia de suprimentos mais cara do universo conhecido se estende por apenas 241 milhas. Desde o controle da missão aqui na Terra, essa rede de suprimentos se estende diretamente aos astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional (ou ISS).

No entanto, as despesas pesadas da cadeia de suprimentos se devem quase inteiramente ao peso. Por quê? Custa US$ 10.000 por libra apenas para tirar um objeto da gravidade da Terra. E como leva meses para que esse objeto chegue à Estação Espacial, uma parte significativa do precioso espaço da ISS é ocupada pelo armazenamento de peças de reposição.

Em outras palavras, a cadeia de suprimentos mais cara da história leva ao ferro-velho mais exótico do cosmos.

A primeira empresa que já tentou solucionar esses problemas, a Made in Space, tinha o objetivo ambicioso de construir uma impressora 3D que funcione com gravidade zero. E apenas alguns anos depois, o Made in Space está agora no espaço. Por esse motivo, em uma missão da ISS de 2018, quando um astronauta quebrou o dedo, a equipe não precisou mais pedir uma tala da Terra e esperar meses pela sua chegada.

Em vez disso, eles ligaram a impressora 3D, carregaram algum material de alimentação, encontraram “tala” em seu arquivo de projetos e criaram o que precisavam, quando precisavam.

Sucessos como o Made in Space representam um nível de capacidade de fabricação sob demanda, diferente de tudo o que vimos antes.

Mas como chegamos aqui?

As impressoras 3D originais apareceram nos anos 80. Eles eram desajeitados, lentos, difíceis de programar, fáceis de quebrar e trabalhavam com apenas um material: plástico.

Hoje, essas máquinas colonizaram a maior parte da tabela periódica. Agora, podemos imprimir em mais de 500 materiais diferentes, em cores, em metais, borracha, plástico, vidro, concreto e até em materiais orgânicos, como células, couro e chocolate.

As interfaces são quase plug-and-play simples, ou seja, se você pode aprender a usar o Facebook, provavelmente pode aprender a imprimir em 3D. E o que agora podemos imprimir é surpreendente. De motores a jato a complexos apartamentos, placas de circuito e membros protéticos, as impressoras 3D podem fabricar dispositivos enormemente complexos em prazos cada vez mais curtos.

Além disso, como os objetos estão sendo criados uma camada de cada vez, a personalização não exige mais do que alterar um arquivo digital. A complexidade do projeto, que antes era um dos componentes mais caros do processo de fabricação, agora é gratuita. E em uma grande vitória para o nosso planeta, a impressão 3D também limpa o processo.

Em comparação, a manufatura tradicional é transformar mais em menos. Comece com um pedaço grande do que quer que seja, e esculpe, faça a barba e rasgue seu caminho até o objeto desejado. A maior parte do que você produz ao longo do caminho é desperdício.

Mas a impressão 3D vira esse processo de cabeça para baixo. Ao construir objetos uma camada de cada vez, o processo utiliza 10% das matérias-primas da manufatura tradicional, e não são apenas os resíduos que desaparecem.

A natureza sob demanda das impressoras 3D remove a necessidade de inventário e tudo o que o inventário exige. Além do espaço necessário para os materiais de impressão e a própria impressora, a impressão 3D praticamente apaga as cadeias de suprimentos, as redes de transporte, as salas de estoque, os armazéns e todo o resto.

Esse único desenvolvimento – essa única tecnologia exponencial – ameaça desmonetizar, desmaterializar e democratizar toda a indústria manufatureira de US $ 12 trilhões.

E mais uma vez, esse desenvolvimento demorou muito tempo. Até o início dos anos 2000, as impressoras 3D eram brinquedos excepcionalmente caros. Isso começou a mudar em 2007, quando o que antes era uma máquina de várias centenas de milhares de dólares ficou disponível por menos de US $ 10.000.

Apenas um ano depois, os primeiros objetos impressos em 3D chegaram ao mercado. Utensílios domésticos, joias, roupas e até próteses. O transporte foi o próximo: 2011 viu o primeiro carro impresso em 3D do mundo. Os motores a jato logo se seguiram, e os motores de foguete não estavam muito atrás.

Mas 2017 foi o ano em que a manufatura aditiva entrou em sua fase de ruptura. Até então, as velocidades de impressão aumentaram 150 vezes, a variedade de materiais aumentou 500 vezes e as próprias impressoras agora podiam ser compradas por menos de US $ 1.000.

Convergências de impressão 3D

À medida que os preços caíam e o desempenho aumentava, começaram a surgir convergências – e é isso que move a impressão 3D de uma revolução na fabricação para uma força de mudança em toda a sociedade.

Veja a computação, por exemplo. Há alguns anos, a empresa israelense Nano Dimension lançou no mercado a primeira impressora comercial de placas de circuito, um desenvolvimento que permite aos projetistas criar protótipos de novas placas de circuito em horas, em vez de meses. Como o design de placas de circuito é um freio na velocidade do desenvolvimento de computadores – ou seja, um freio no maior fator de aceleração tecnológica – essa convergência não representa apenas uma revolução na fabricação de computadores; coloca o pedal no metal em um processo já acelerado.

Outra convergência está na interseção da energia e da impressão 3D, em que a manufatura aditiva já está fabricando baterias, turbinas eólicas e células solares – três dos componentes mais caros e importantes da revolução das energias renováveis.

E até o transporte está tendo impactos semelhantes. Os motores costumavam estar entre as máquinas mais complicadas do planeta. O turboélice avançado da GE, por exemplo, já continha 855 componentes fresados ​​individualmente. Hoje, com impressão 3D, possui doze. O lado de cima? Cem libras de redução de peso e uma melhoria de 20% na queima de combustível.

Outra convergência envolve impressão 3D e biotecnologia. As primeiras próteses impressas em 3D chegaram em 2010. E hoje, os hospitais as estão implantando em grande escala. Apenas no ano passado, por exemplo, um hospital jordaniano lançou um programa que pode caber e construir uma prótese para um amputado em apenas 24 horas. O preço? Menos de US $ 20.

Enquanto isso, como as impressoras 3D agora podem imprimir eletrônicos, estamos vendo inovações como o Hero Arm: a primeira prótese biônica multi-aderência impressa em 3D do mundo disponível a preços não biônicos.

E as partes do corpo de reposição estão prestes a se tornar órgãos de substituição.

Em 2002, cientistas da Wake Forest University 3D imprimiram o primeiro rim capaz de filtrar sangue e produzir urina. Em 2010, a Organovo, uma empresa de bio impressão de San Diego, criou o primeiro vaso sanguíneo. Hoje, a empresa de impressão de tecidos 3D Prellis Biologics, com sede em São Francisco, está alcançando velocidades recordes na busca de tecidos humanos impressos com capilares viáveis. Com sucesso, esses avanços na fabricação de aditivos podem acabar com a escassez de órgãos doadores para sempre.

E no setor imobiliário e de infraestrutura, a indústria da construção será totalmente irreconhecível em apenas alguns anos.

Em 2014, a empresa chinesa WinSun imprimiu com sucesso em 10 residências unifamiliares em menos de 24 horas, cada uma custando menos de US $ 5.000. Poucos meses depois, a WinSun estava de volta, imprimindo um complexo de apartamentos de 5 andares no decorrer de um mero fim de semana. E em 2017, uma empresa chinesa diferente combinou impressão 3D com construção modular para erguer um arranha-céu de 57 andares em 19 dias.

Mas uma história que pode ilustrar melhor o poder de mudança mundial da impressão 3D pertence a um cara chamado Brett Devita.

Enojado com as cidades de tendas que viu no Haiti após o terremoto, Devita decidiu encontrar uma maneira de usar a tecnologia emergente para fornecer abrigo permanente para as pessoas que mais precisam. Criando uma organização sem fins lucrativos chamada New Story, ele levantou capital de pesquisa de um grupo de investidores conhecido apenas como “os Construtores” e criou uma impressora 3D movida a energia solar que pode funcionar nos piores ambientes imagináveis. Democratizando enormemente o campo, a impressora da Devita constrói uma casa de 400 a 800 pés quadrados em 48 horas, ao custo de cerca de US $ 4.000. Mas essas casas não são bunkers – elas consistem em elegantes designs modernos, completos com varandas.

E no outono deste ano (2019), a New Story está iniciando a construção da primeira comunidade impressa em 3D do mundo – 100 casas a serem dadas ou vendidas (sem juros, empréstimos com micro-pagamento disponíveis a qualquer pessoa) para pessoas que estão atualmente sem teto.

Pensamentos finais

A impressão 3D não é uma mera mudança de paradigma na fabricação. É democratizar fundamentalmente o acesso a recursos vitais, redefinindo nós de energia nas cadeias de suprimentos contemporâneas e transformando processos de produção desnecessários em economias de ciclo fechado.

Se um portador de suprimentos infinitos de órgãos ou trilhões de sensores, a impressão 3D e os materiais de produção que ele desbloqueia, permeiam todos os setores imagináveis.

E mesmo em alguns dos ambientes mais áridos – pense: planetas solitários, zonas de desastre ou espalhados entre asteroides no espaço – a fabricação aditiva é o maior canal de amanhã para converter a escassez em abundância.

Texto criado por Dr. Peter Diamandis publicado originalmente em SingularityHub