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i
Impressão 3D
Sérgio Luís Branquinho dos Santos
Perspetivas de adoção na Indústria Portuguesa
Dissertação apresentada como requisito parcial para
obtenção do grau de Mestre em Gestão de Informação,
Especialização em Sistemas e Tecnologias de Informação
i
NOVA Information Management School
Instituto Superior de Estatística e Gestão de Informação
Universidade Nova de Lisboa
IMPRESSÃO 3D – PERSPETIVAS DE ADOÇÃO NA INDÚSTRIA
PORTUGUESA
por
Sérgio Luís Branquinho dos Santos
Dissertação apresentada como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Gestão de
Informação, Especialização em Sistemas e Tecnologias de Informação
Orientador: Professor Vítor Santos
Maio 2016
ii
SUBMISSÃO
SUBMISSÃO RESULTANTE DESTA DISSERTAÇÃO
PAPER
Santos, S. & Santos, V. IMPRESSÃO 3D – PERSPECTIVAS DE ADOÇÃO NA INDÚSTRIA PORTUGUESA
(Submissão a um Jornal)
iii
ÍNDICE
1. Introdução .................................................................................................................... 1
Enquadramento ............................................................................................................ 1
Definição do Problema ................................................................................................. 5
Objetivos ....................................................................................................................... 7
2. Revisão de Literatura .................................................................................................... 8
Caracterização do Tecido Industrial Português ............................................................ 8
2.1.1. Distribuição das Sociedades Não Financeiras por Setor de Atividade ........... 8
2.1.2. Dimensão das Sociedades Industriais ............................................................ 9
2.1.3. Dispersão Geográfica da Indústria Transformadora Nacional ....................... 9
2.1.4. Valor Acrescentado Bruto por Setor de Atividade ....................................... 10
2.1.5. Funcionários por Setor de Atividade ............................................................ 10
2.1.6. Comércio Internacional Português ............................................................... 11
2.1.7. Principais Países na Exportação e Importação de Bens ............................... 12
2.1.8. Grupos de Bens Exportados e Importados ................................................... 12
2.1.9. Caracterização das Indústrias com Potencial de Adoção da Impressão 3D . 13
3. Impressão 3D .............................................................................................................. 19
3.1.1. Processo de Impressão 3D ........................................................................... 19
3.1.2. Evolução da Impressão 3D ........................................................................... 20
3.1.3. Aplicações Atuais e Futuras da Impressão 3D .............................................. 22
3.1.4. Vantagens e Limitações da Impressão 3D .................................................... 25
3.1.5. Perspetivas de Vantagens Económicas da impressão 3D ............................ 26
3.1.6. Economies of Scope ...................................................................................... 29
4. Metodologia ............................................................................................................... 30
População e Amostra .................................................................................................. 30
Recolha de dados ........................................................................................................ 30
Tratamento e Análise de Dados ................................................................................. 30
Inquérito ..................................................................................................................... 31
4.1.1. Early Adopters .............................................................................................. 32
4.1.2. Planning Adopters ........................................................................................ 32
4.1.3. Non Adopters ................................................................................................ 33
5. Apresentação e Análise dos Dados ............................................................................ 34
Características da Amostra ......................................................................................... 34
MEGI
iv
Análise dos Dados ....................................................................................................... 35
5.1.1. Cluster “Early Adopters” .............................................................................. 36
5.1.2. Cluster “Planning Adopters” ........................................................................ 42
5.1.3. Cluster “Non Adopters” ................................................................................ 48
Análise Global ............................................................................................................. 50
6. Conclusões .................................................................................................................. 53
Síntese do Trabalho Desenvolvido ............................................................................. 53
Contributos ................................................................................................................. 55
Limitações ................................................................................................................... 56
Trabalho Futuro .......................................................................................................... 56
Bibliografia ...................................................................................................................... 57
Anexos ............................................................................................................................. 62
Anexo 1 - Processos de Impressão 3D ........................................................................ 63
Anexo 2 - Inquérito ..................................................................................................... 69
v
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 - Previsão do Crescimento Global das Vendas de Equipamentos de Impressão 3D ... 2
Figura 2 - Previsão do Crescimento Global do Volume de Negócios da Manufatura Aditiva ... 2
Figura 3 - Distribuição das Sociedades Não Financeiras por Setor de Atividade em 2014 ........ 8
Figura 4 - Segmentação do Número de Empresas e da Concentração do Volume de Negócios
por Dimensão da Sociedade Industrial .............................................................................. 9
Figura 5 - Dispersão Geográfica da Indústria Transformadora por Município da Sede NUTS II
(%) em 2011 ..................................................................................................................... 10
Figura 6 - Distribuição do Valor Acrescentado Bruto por Setor Económico ............................ 10
Figura 7 - Número de Funcionários por Setor de Atividade .................................................... 11
Figura 8 - Balança Comercial Portuguesa em 2014 .................................................................. 11
Figura 9 - Países com Maior Representatividade nas Trocas Comerciais Portuguesas em 2014
.......................................................................................................................................... 12
Figura 10 - Grupos de Bens Exportados e Importados em 2014 ............................................. 13
Figura 11 - Fluxo do Processo de Impressão 3D ...................................................................... 19
Figura 12 - Cronograma Evolutivo da Tecnologia de Impressão 3D ........................................ 21
Figura 13 - Análise do Ponto de Equilíbrio Conceptual entre Manufatura Tradicional e
Impressão 3D .................................................................................................................... 27
Figura 14 - Análise do Ponto de Equilíbrio entre Manufatura Tradicional e Impressão 3D .... 28
Figura 15 - Resultado obtido na questão “Sabe o que é a tecnologia de impressão 3D?” ..... 35
Figura 16 - Resultado obtido na questão “A sua organização usa atualmente a impressão 3D?”
.......................................................................................................................................... 35
Figura 17 - Resultado obtido na questão “A sua organização usa atualmente a impressão 3D?”
- Segmentação por Setor Industrial ................................................................................. 36
Figura 18 - Resultados obtidos na questão “Há quanto tempo a sua organização usa a
tecnologia de impressão 3D?” ......................................................................................... 36
Figura 19 - Resultados obtidos na questão “Quantos equipamentos de impressão 3D existem
na sua organização?” ....................................................................................................... 37
Figura 20 - Resultados obtidos na questão “Qual a percentagem do orçamento anual aplicado
na impressão 3D pelo departamento que usa esta tecnologia?” .................................... 37
Figura 21 - Resultados obtidos na questão “Com que finalidades são usadas as peças obtidas
através da impressão 3D?” .............................................................................................. 38
Figura 22 - Classificação obtida na questão “Classifique as principais finalidades para as peças
obtidas através da impressão 3D” ................................................................................... 39
vi
Figura 23 - Respostas obtidas na questão “O que levou a sua organização a adotar a tecnologia
de impressão 3D?” ........................................................................................................... 39
Figura 24 - Principais Razões para a Adoção da Impressão 3D ................................................ 40
Figura 25 - Respostas obtidas na questão “Quais as principais dificuldades sentidas pela sua
organização na adoção da impressão 3D?” ..................................................................... 40
Figura 26 - Principais Dificuldades Sentidas na Adoção da Impressão 3D ............................... 41
Figura 27 - Resultados obtidos na questão “Em que horizonte temporal planeia adotar a
impressão 3D?” ................................................................................................................ 42
Figura 28 - Resultados obtidos na questão “Com que finalidades serão usadas as peças a obter
através da impressão 3D?” .............................................................................................. 43
Figura 29 - Classificação das principais finalidades no uso das peças a obter através da
impressão 3D .................................................................................................................... 44
Figura 30 - Resultados obtidos na questão “O que leva a sua organização a adotar a tecnologia
de impressão 3D?” ........................................................................................................... 44
Figura 31 - Classificação obtida na questão “Classifique os motivos que levam a sua
organização a adotar a tecnologia de impressão 3D” ..................................................... 46
Figura 32 - Resultados obtidos na questão “Quais as principais dificuldades que a sua
organização antecipa na adoção da impressão 3D?” ...................................................... 46
Figura 33 - Classificação obtida na questão “Classifique as principais dificuldades antecipadas
pela sua organização na adoção da impressão 3D” ......................................................... 47
Figura 34 - Resultados obtidos na questão “O que leva a sua organização a não adotar a
impressão 3D?” ................................................................................................................ 48
Figura 35 - Classificação obtida na questão “Classifique as razões que levam a sua organização
a não adotar a tecnologia de impressão 3D” ................................................................... 49
Figura 36 - Processo de impressão 3D através de Stereolithography ..................................... 63
Figura 37 - Processo de impressão 3D através de Fused Deposition Modelling ...................... 64
Figura 38 - Processo de impressão 3D através de Ink Jet Printing ........................................... 64
Figura 39 - Processo de impressão 3D através de Selective Layer Sintering ........................... 65
Figura 40 - Processo de impressão 3D através de Three Dimensional Printing ....................... 66
Figura 41 - Processo de impressão 3D através de Selective Layer Melting ............................. 66
Figura 42 - Processo de impressão 3D através de Electron Beam Melting .............................. 67
Figura 43 - Processo de impressão 3D através de Direct Metal Deposition ............................ 68
Figura 44 - Processo de impressão 3D através de Laminated Object Manufacturing ............. 68
vii
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial da Fabricação de Artigos de
Borracha e Matérias - Primas Plásticas em 2014 ............................................................. 14
Tabela 2 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial de Fabricação de Equipamentos
Elétricos de Ótica em 2014 .............................................................................................. 15
Tabela 3 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial de Fabricação de Máquinas e
Equipamentos em 2014 ................................................................................................... 15
Tabela 4 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial da Fabricação de Produtos
Metálicos, exceto Máquinas e Equipamentos em 2014 .................................................. 16
Tabela 5 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial da Fabricação de Veículos
Automóveis, Reboques e Semi – Reboques em 2014 ...................................................... 17
Tabela 6 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial do Couro e dos Produtos de Couro
em 2014 ............................................................................................................................ 18
Tabela 7 - Aplicações Atuais e Potenciais da Impressão 3D .................................................... 24
Tabela 8 - Vantagens e Limitações da Tecnologia de Impressão 3D ....................................... 25
Tabela 9 - Estrutura de Custos da Manufatura Tradicional e Impressão 3D ........................... 28
Tabela 10 - Frequência e Percentagem de Inquiridos por Setor Industrial ............................. 34
Tabela 11 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique as principais finalidades
para as peças obtidas através da impressão 3D” ............................................................. 38
Tabela 12 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique as principais dificuldades
sentidas pela sua organização na adoção da impressão 3D” .......................................... 41
Tabela 13 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique as finalidades com que
serão usadas as peças obtidas através da impressão 3D” ............................................... 43
Tabela 14 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique os motivos que levam a
sua organização a adotar a tecnologia de impressão 3D” ............................................... 45
Tabela 15 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique as principais dificuldades
que a sua organização antecipa na adoção da impressão 3D” ........................................ 47
Tabela 16 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique as razões que levam a sua
organização a não adotar a tecnologia de impressão 3D” .............................................. 49
viii
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
3D Tridimensional
ASTM American Society for Testing and Materials
CAD Computer Assisted Design
CAE Classificação Portuguesa das Atividades Económicas
DMLS Direct Metal Laser Sintering
EUA Estados Unidos da América
I&D Investigação e Desenvolvimento
NUTS Nomenclatura das Unidades Territoriais para Fins Estatísticos
PwC PricewaterhouseCoopers
RC Rapid Casting
RM Rapid Manufacturing
RT Rapid Tooling
STL Stereolythography
SLS Selective Layer Sintering
SLM Selective Laser Melting
UV Ultravioleta
ix
RESUMO
Este estudo teve como principal objetivo analisar as perspetivas de adoção da impressão 3D a curto,
médio e longo prazo na indústria portuguesa. Para tal, foram recolhidas informações junto das
empresas pertencentes ao setor da indústria transformadora nacional. Foram também estudadas as
principais finalidades dadas às peças provenientes da impressão 3D, os principais setores onde esta
tecnologia é ou possa ser mais usada, as principais razões que potenciam a adoção desta tecnologia,
tal como as principais barreiras na adoção da mesma.
Este estudo é suportado por inquéritos realizados a uma amostra de 45 organizações, pertencentes a
8 setores da indústria transformadora nacional. Os inquéritos foram realizados durante as duas últimas
semanas de Outubro e as duas primeiras semanas de Novembro de 2015.
A perceção da existência desta tecnologia é elevada, estando 97% dos inquiridos cientes da existência
da impressão 3D, porém o grau de adoção é ainda relativamente baixo, onde apenas 19% dos
inquiridos usam a mesma.
Por fim, em função das respostas obtidas nas questões filtro do inquérito, foram criados 3 grupos
homogéneos de inquiridos, destinados às organizações que já usam a tecnologia, aos que tencionam
adotar e aos que não tencionam adotar esta tecnologia. Estes três grupos foram criados com o objetivo
de segmentar os inquiridos em função da sua intenção de adoção da tecnologia de impressão 3D. As
respostas às questões existentes no inquérito foram alvo de um tratamento estatístico descritivo de
forma a sumarizar os resultados obtidos.
PALAVRAS-CHAVE
Indústria Transformadora; Impressão 3D; Perspetivas de Adoção
x
ABSTRACT
This study had as main objective to analyze the 3D printing adoption perspectives in a short, medium
and long term in the Portuguese industry. In order to achieve this goal, were collected information’s
from organizations belonging to the Portuguese manufacturing sector. Were also studied the main
purposes given to the 3D printed parts, the main sectors where this technology is or may be applied,
the main reasons that potentiate the technology adoption, as also the main barriers for the adoption
of the same.
This study is supported by surveys applied to a sample of 45 organizations, belonging to 8 different
sectors of the Portuguese manufacturing industry. These surveys were answered during the two last
weeks of October and the two first weeks of November of 2015.
The perception of the existence of this technology is high, being 97% of the respondents aware of the
3D printing existence, although the adoption degree is still relatively low, where only 19% of the
respondents use the same.
Finally, according to the answers obtained in the survey filter questions, were created 3 homogenous
groups of respondents, where one group is destined for those organizations who already adopted this
technology, another group destined to the organizations who show the intention to adopt this
technology and lastly one group for the organizations who do not intend to adopt this technology.
These three groups were created with the aim of segmenting the respondents according to their
adoption intention of the 3D printing technology. The answers to the existing survey questions were
target of a statistical descriptive treatment in order to summarize the obtained results.
KEY WORDS
Manufacturing; 3D Printing; Adoption Perspectives
1
1. INTRODUÇÃO
Neste capítulo introdutório aborda-se a importância da tecnologia de impressão 3D no processo de
desenvolvimento de novos produtos, a evolução deste segmento tecnológico, das potenciais
vantagens que estão associadas a esta tecnologia, das suas principais finalidades na indústria
atualmente. É realizada a definição do âmbito do estudo, onde são determinados quais os conceitos
fundamentais a dominar neste trabalho e quais os tópicos que não serão alvo de estudo. É também
realizada uma definição do problema onde é dada a relevância do mesmo, e por último, são elaborados
os objetivos do estudo onde são definidas as questões à qual este estudo se propõe a responder.
ENQUADRAMENTO
À medida que a globalização comprime e interliga os mercados globais, aumenta em simultâneo a
pressão sobre as organizações para inovarem os seus processos e produtos. As organizações que
adotam as melhores práticas são geralmente premiadas com a liderança dos segmentos de mercados
onde atuam, ao passo que as empresas que não acompanham este ciclo evolutivo tendem a sucumbir
perante os seus concorrentes (Benster, 2014). Um estudo realizado em 2011 nos Estados Unidos da
América, pelo Instituto de Desenvolvimento de Produtos conjuntamente com o Centro de Qualidade
e Produtividade Americano (Cooper & Edgett, 2012) mostra que, nas organizações inquiridas, os
produtos lançados nos últimos três anos representam em média 27,3% do volume de vendas anuais e
25,2% dos lucros anuais.
A dinâmica competitiva da impressão 3D poderá alterar o modus operandi da indústria como a
conhecemos hoje, tal como o presidente dos Estados Unidos Barack Obama referiu, perante o
congresso em 2013, esta tecnologia “tem o potencial de revolucionar a forma como fazemos quase
tudo” [1].
Os impactos desta tecnologia em ascensão, poderão vir a ser sentidos na natureza do design de novos
produtos, onde será dada maior ênfase à forma como estes são concebidos, manufaturados e testados
(Petrick & Simpson, 2013).
Á medida que o ciclo de vida dos produtos diminui, as empresas são obrigadas a introduzir novos
produtos e com maior rapidez para se manterem competitivas. Um dos obstáculos para o lançamento
rápido e eficaz de produtos nas empresas deve-se ao ciclo de desenvolvimento de produtos, que por
vezes mostra-se longo e complexo (Stratasys Inc., 2013).
Neste sentido, a impressão 3D poderá ser uma mais-valia aumentando o alinhamento organizacional
entre a área de design e produção de forma a reduzir o número de iterações durante o processo de
desenvolvimento de novos produtos, reduzindo possíveis erros de manufatura e consequentemente
na obtenção de produtos a custos inferiores (Michalik, Joyce, Barney, & McCune, 2015).
[1] Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=Yw1jAdMgsW8. Acesso em Agosto 2015.
2
O relatório da Comissão Europeia sobre Manufatura Aditiva de 2014 (Valles, 2014) indica que:
“ A manufatura é (. . .) um fator-chave para o crescimento económico sustentável criando
competitividade e postos de trabalho a longo termo [adicionada ênfase]. Sendo esta uma
tecnologia de manufatura avançada, foi identificada como uma prioridade para a indústria.
Isto porque a Manufatura Aditiva (. . .) é uma tecnologia inovadora com o potencial de
transformar globalmente a indústria de manufatura e as economias europeias [adicionada
ênfase].” (p. 5)
O estudo da consultora Gartner (Stamford, 2014) mostra um elevado crescimento global da impressão
3D, tendo sido vendidas 49000 impressoras 3D em 2013. Em 2014 foram vendidos o dobro dos
equipamentos face ao ano anterior. Estima-se que em 2015 tenham sido vendidos 245000
equipamentos de impressão 3D, onde as previsões indicam a venda de 496000 impressoras durante o
ano de 2016 (Stamford, 2015). A figura 1 mostra graficamente a evolução das vendas dos
equipamentos de impressão 3D entre 2013 e 2016.
Figura 1 - Previsão do Crescimento Global das Vendas de Equipamentos de Impressão 3D (Fonte:
Elaborado pelo Autor)
Segundo o relatório da Comissão Europeia sobre Manufatura Aditiva de 2014 (Valles, 2014) o volume
de negócios deste mercado a nível global em 2013, considerando produtos e serviços, atingiu os 3700
Milhões de dólares. Caso a tendência de crescimento se continue a verificar em 2016, este mercado
irá valer mais de 7000 Milhões de dólares, e em 2020 estima-se que este mercado venha a atingir a
marca dos 11000 Milhões de dólares. A figura 2 mostra a tendência do crescimento global do volume
de negócios da manufatura aditiva entre 2013 e 2020.
Figura 2 - Previsão do Crescimento Global do Volume de Negócios da Manufatura Aditiva (Fonte:
Elaborado pelo Autor)
3
Devido ao facto desta tecnologia começar a demonstrar alguma maturidade, especialistas defendem
que as empresas que adotem a impressão 3D numa fase inicial e possuam elementos nas suas equipas
que sejam utilizadores avançados de softwares de CAD terão futuramente uma grande vantagem
competitiva quando esta tecnologia mostrar um grau superior de maturidade dado que por essa altura
possuirão já um elevado know-how comparativamente com empresas que adotem a mesma numa
fase posterior (Stamford, 2013). Também é defendido que poderá criar novos postos de trabalho, uma
vez que muitos dos pontos de produção atuais existentes em países de mão-de-obra low-cost
possivelmente se deslocalizarão para as proximidades dos pontos de consumo (Thymianidis, Achillas,
Tzetzis, & Iakovou, 2012).
No estudo realizado pela consultora Gartner nos EUA (Basilieri & Shah, 2014), observou que as três
principais finalidades que levam as organizações a adotar esta tecnologia são; prototipagem (24.5%),
desenvolvimento de produtos (16.1%) e a capacidade de inovação (criação de novos produtos
impossíveis de criar através de métodos tradicionais) (11.1%).
Esta tecnologia demonstra vantagens como; encurtar o ciclo de produção permitindo a manufatura de
produtos com poucas ou nenhumas ferramentas, usando menos material e peças, reduzindo tempo
durante as fases de design e desenvolvimento do produto, tornando economicamente viável a
manufatura de pequenas quantidades, permite aumentar a complexidade e o detalhe do design que
através dos processos de manufatura tradicional são difíceis ou impossíveis de atingir.
Permite, não só, reduzir desperdícios de matéria-prima resultante da produção de componentes,
resultando em poupanças substanciais em indústrias que trabalham com matérias-primas valiosas [2],
como também, permite a produção de peças mais leves e mais resistentes (Gibson, Ronen, & Stucker,
2010).
O desenvolvimento desta dissertação foca-se no estudo da adoção da impressão 3D na indústria
portuguesa. Para tal é necessária a compreensão de conceitos fundamentais como:
Princípios do funcionamento da impressão 3D;
Principais processos de impressão 3D;
Finalidades da impressão 3D na indústria;
Aplicações atuais da impressão 3D na indústria;
Vantagens e desvantagens da impressão 3D;
Barreiras na implementação da impressão 3D.
[2] Disponível em: Coykendall, J., Cotteleer, M., Holdowsky, J., & Mahto, M. (2014). 3D opportunity in aerospace
and defense - Additive manufacturing takes flight. Acesso em Agosto 2015.
4
Dada a vastidão de temas associados à impressão 3D e suas aplicações, e de forma a evitar uma
generalização do tema, serão colocadas algumas restrições ao seu âmbito. Como tal os seguintes
tópicos não serão alvos de estudo:
Uso da impressão 3D ao serviço do público em geral;
Detalhes técnicos sobre a construção e funcionamento da impressora 3D;
Composição química dos pós ou resinas usadas na impressão de objetos;
Softwares de CAD e suas limitações;
Comparação dos diferentes métodos de impressão 3D;
Métodos tradicionais de manufatura;
Modelos de adoção da impressão 3D.
5
DEFINIÇÃO DO PROBLEMA
Este estudo pretende analisar as perspetivas de adoção da impressão 3D na indústria portuguesa. Esta
tecnologia, também conhecida como Manufatura Aditiva, permite a junção de materiais a partir de
um modelo de dados 3D, normalmente camada sobre camada (ASTM International, 2013).
Segundo o estudo da consultora PwC (McCutcheon, Pethikc, Bono, & Thut, 2014) realizado em 2014
nos EUA, a mais de 100 empresas ligadas à indústria, verificou-se que 66.7% destas empresas já estão
de alguma forma a adotar esta tecnologia, experimentando-a para determinar como esta pode ser
aplicada ou usando-a para a construção de protótipos ou produção de produtos finais. O mesmo
estudo indica que 24.7% dos inquiridos planeiam adotar esta tecnologia num futuro próximo, sendo
que 5.2% pretende adotar esta durante 2015, 10.3% nos próximos 3 anos e 9.2% a mais de 3 anos.
Este estudo, terá como objetivo estudar a nível nacional o número de empresas ligadas à indústria
que já adotaram a impressão 3D e as empresas que não adotaram, se tencionam adotar, e em que
horizonte temporal planeiam essa adoção.
Segundo o relatório da consultora Gartner (Basilieri & Shah, 2014), esta tecnologia é adotada nas
organizações pelas seguintes razões; prototipagem (24.5%), desenvolvimento de produtos (16.1%),
inovação (criação de novos produtos impossíveis de criar através de métodos tradicionais) (11.1%),
aumento de eficiência (9.6%), redução de custos (9.4%), desenvolvimento de produtos personalizados
(8.0%), nova fonte de receitas (4.8%), melhorar ou expandir a linha de produtos (4.5%), transformar a
experiência/serviço do consumidor (4.2%), melhorar o sourcing na cadeia de abastecimento (3.4%),
melhorar a logística na cadeia de abastecimento (3.1%), outros (1.3%).
Este estudo terá como objetivo compreender quais as principais razões pela qual esta tecnologia é
ou possa vir a ser usada, nas empresas que adotaram ou planeiem vir a adotar.
No relatório da consultora Wohlers Associates (Wohlers, 2012), foram identificados que os principais
setores onde esta tecnologia é mais usada, são; Eletrónica e Produtos consumíveis (20.3%), Veículos
Motores (19.5%), Saúde (15.1%), Aeroespacial (12.1%), Máquinas Industriais (10.8%), Instituições
Académicas (8.0%), Governo/Militar (5.9%), Outros (5.3%) e Arquitetura (3.0%).
Este estudo terá também como finalidade estudar quais os principais setores da indústria nacional
onde esta tecnologia é ou potencialmente possa vir a ser mais usada.
No mesmo relatório da consultora Wohlers Associates (Wohlers, 2012), num inquérito realizado a 24
empresas pertencentes ao setor da manufatura, sobre quais as principais aplicações das peças obtidas
através da impressão 3D, mostra que as principais finalidades são; modelos funcionais (19.3%),
produção de peças diretas para montagem (14.9%), ajuste e montagem (13.3%), moldes para
protótipos de ferramentas (12.3%), ajuda visual (12.0%), moldes de metal (8.6%), modelos de
apresentação (8.1%), educação / investigação (5.4%), componentes de ferramentas (3.1%) e outros
(2.9%).
6
Este estudo terá também como finalidade identificar quais finalidades das peças obtidas através da
impressão 3D na indústria nacional.
O estudo da consultora Sculpteo (Simonot, Cassaignau, & Coré-Baillais, 2015), identificou como
principais barreiras à adoção da impressão 3D; as capacidades e consistência das impressoras
disponíveis; o custo dos materiais e consumíveis; a falta de perceção das necessidades dos clientes; a
falta de quadros jurídicos claros; dificuldade na engenharia inversa e a formação de membros das
equipas.
Este estudo terá também como finalidade estudar quais as principais barreiras na implementação
da impressão 3D na indústria nacional.
A relevância deste estudo prende-se com o facto da impressão 3D ser uma tecnologia emergente e as
previsões indicarem que este mercado terá um forte crescimento nos próximos anos (Wohlers, 2013).
No artigo publicado pelo jornal britânico “The Economist” [3] aborda a forma como esta tecnologia
poderá revolucionar os paradigmas de produção industriais atuais, apelidando a mesma como a 3ª
revolução industrial.
A impressão 3D irá traduzir-se em potenciais benefícios como; redução de custos, flexibilidade na
produção, redução do time-to-market de novos produtos (M. Cotteleer, Jonathan, & Mahto, 2013).
Esta tecnologia poderá vir a representar também alterações económico-sociais, criando novos postos
de trabalho próximos dos locais de consumo, proporcionando um desenvolvimento económico
sustentável das indústrias dos países que adotem com sucesso esta tecnologia (Thymianidis et al.,
2012).
A relevância deste estudo prende-se com o seu contributo para um aumento da perceção da adoção
desta tecnologia na indústria nacional, situando-se entre os potenciais interessados no resultado deste
estudo, para além do interesse académico, os vários setores da indústria nacional que estão ligados
ou possam vir a estar ligados à impressão 3D, instituições governamentais e educacionais.
Como potencial resultado deste estudo, poderá surgir um delineamento de estratégias e um roadmap
definido entre entidades governamentais e privadas a nível nacional, de forma a proporcionar a
implementação da tecnologia de impressão 3D, num determinado horizonte temporal, de forma a
usufruir dos potenciais benefícios desta tecnologia e consequentemente alavancar a indústria
nacional.
[3] Disponível em: http://www.economist.com/node/21552901b. Acesso em Julho 2015.
7
OBJETIVOS
Este trabalho tem como objetivo principal, estudar as perspetivas de adoção da tecnologia de
impressão 3D, na indústria portuguesa a curto, médio e longo prazo. Desta forma os objetivos
específicos deste trabalho são:
1. Estudar o estado atual de adoção da impressão 3D e os horizontes temporais em que
esta possa vir a ser adotada na indústria nacional.
2. Estudar as principais finalidades com que a impressão 3D possa ser usada, nas empresas
que adotaram ou planeiem vir a adotar.
3. Estudar os principais setores da indústria nacional onde esta é ou potencialmente possa
vir a ser mais usada.
4. Identificar as principais razões que potenciam a adoção da impressão 3D na indústria
nacional.
5. Estudar as atuais e potenciais barreiras na implementação impressão 3D na indústria
nacional.
8
2. REVISÃO DE LITERATURA
CARACTERIZAÇÃO DO TECIDO INDUSTRIAL PORTUGUÊS
Nesta secção apresenta-se uma revisão de literatura sobre o tecido industrial português onde são
abordados tópicos como o número de sociedades não financeiras por setor de atividade, a dimensão
das sociedades industriais, a dispersão geográfica da indústria transformadora nacional, o valor bruto
acrescentado por setor de atividade, o número de funcionários por setor de atividade, e por fim é
realizada uma análise da balança comercial portuguesa, onde são analisados os principais países com
quem Portugal realiza trocas comerciais e os grupos de bens exportados e importados.
2.1.1. Distribuição das Sociedades Não Financeiras por Setor de Atividade
A economia portuguesa, no final do ano de 2014, apresentava um total de 1.127.317 empresas não
financeiras ativas, sendo que deste total 764.902 são empresas individuais não financeiras e 362.415
são sociedades não financeiras. Relativamente à distribuição das sociedades não financeiras por setor
de atividade, o comércio conta com 19.7% das sociedades ativas, Outros Serviços com 42.5%,
Construção e Atividades Imobiliárias 9.5%, Indústria com 6.0%, Alojamento e Restauração com 7.5%,
Transporte e Armazenagem com 1.9%, Agricultura e Pescas com 11.4%, Informação e Comunicação
com 1.3% e Energia e Água com 0.2% (Instituto Nacional de Estatística, 2014). Na figura 3 está
representada a distribuição das sociedades não financeiras por setor económico em 2014.
Figura 3 - Distribuição das Sociedades Não Financeiras por Setor de Atividade em 2014 (Fonte:
Elaborado pelo Autor)
9
2.1.2. Dimensão das Sociedades Industriais
Pelo Decreto-Lei n.º 372/2007 a dimensão de uma empresa é caracterizada pelos seguintes critérios:
Microempresa: Possui menos de 10 efetivos e um volume de negócios ou balanço total inferior
a 2 Milhões de euros;
Pequena empresa: Possui mais de 11 e menos de 50 efetivos e um volume de negócios ou
balanço total inferior a 10 Milhões de euros;
Média empresa: Possui mais de 51 e menos de 250 efetivos e um volume de negócios inferior
a 50 Milhões de euros ou um balanço total inferior a 43 Milhões de euros;
Grande empresa: Possui mais de 250 efetivos e um volume de negócios superior a 50 Milhões
de euros ou um balanço total superior a 43 Milhões de euros.
O relatório do Banco de Portugal (Menezes, 2014) refere que, em 2013, a dimensão das empresas
ligadas ao setor indústrial apresentavam a seguinte distribuição; 0.7% destas sociedades são grandes
empresas, 27.7% são pequenas e médias empresas e 71.5% são microempresas. Relativamente à
concentração do volume de negócios, as grandes empresas são responsáveis por 52.0% do volume de
negócios, as pequenas e médias empresas por 42.7% e as microempresas por 5.3%. Na figura 4 está
representada a distribuição das sociedades industriais e a concentração do volume de negócio por
dimensão de empresa.
Figura 4 - Segmentação do Número de Empresas e da Concentração do Volume de Negócios por
Dimensão da Sociedade Industrial (Fonte: Elaborado pelo Autor)
2.1.3. Dispersão Geográfica da Indústria Transformadora Nacional
Segundo o estudo realizado pelo Departamento de Estratégia e Estudos do Ministério da Economia
(Oliveira, 2014), refere que em 2011, 47.5% das empresas ligadas à indústria transformadora situavam-
se no Norte de Portugal, 24.3% no Centro, 16.6% em Lisboa e Vale do Tejo, 6.1% no Alentejo, 2.7% no
Algarve, 1.6% na Região Autónoma dos Açores e 1.2% na Região Autónoma da Madeira. Na figura 5
está representada a dispersão geográfica da indústria transformadora nacional.
10
Figura 5 - Dispersão Geográfica da Indústria Transformadora por Município da Sede NUTS II (%) em 2011 (Fonte: Elaborado pelo Autor)
2.1.4. Valor Acrescentado Bruto por Setor de Atividade
O Valor Acrescentado Bruto é a diferença entre os custos de produção e as receitas das vendas,
representando a quantidade de valor que a empresa acrescentou às matérias transformadas (IAPMEI,
2013). Segundo o relatório da Agência para o Investimento e Comércio Externo de Portugal (AICEP,
2015), em 2014 o setor dos serviços contribuiu com 76.7% para o Valor Acrescentado Bruto Nacional,
o setor da indústria transformadora, construção, energia e água com 21.0%, e o setor da agricultura,
silvicultura e pescas com 2.3%. A figura 6 mostra a distribuição do Valor Acrescentado Bruto por setor
económico, em pontos percentuais.
Figura 6 - Distribuição do Valor Acrescentado Bruto por Setor Económico (Fonte: Elaborado pelo
Autor)
2.1.5. Funcionários por Setor de Atividade
Face aos números do emprego apresentados pelo Instituto Nacional de Estatística em 2014 presentes
no relatório da Agência para o Investimento e Comércio Externo de Portugal (AICEP, 2015), do seu
total, 4.5 Milhões de pessoas, estas apresentam-se distribuídas pelos diferentes setores de atividade
da seguinte forma; o setor da Administração Pública, Defesa, e Outros Serviços conta com 23.4% dos
empregados, o setor do Comércio, Alojamento e Restauração conta com 21.0%, o setor da Indústria
Transformadora conta com 16.4%, Outras Atividades de Serviços 13.9%, o setor da Agricultura,
Silvicultura e Pesca conta com 8.6%, o setor dos Transportes, Armazenagem e Comunicação com 6.3%,
o setor da Construção conta com 6.1%, o setor das Atividades Financeiras, Seguros e Imobiliário conta
11
com 2.9%, o setor da Água, Energia e Saneamento conta com 1.4%. Na figura 7 está representado o
número de funcionários por setor de atividade.
Figura 7 - Número de Funcionários por Setor de Atividade (Fonte: Elaborado pelo Autor)
2.1.6. Comércio Internacional Português
Ao nível do comércio internacional de bens e serviços, segundo o relatório da Agência para o
Investimento e Comércio Externo de Portugal (AICEP, 2015), que teve por base os dados do Instituto
Nacional de Estatística, mostra que em 2014, Portugal obteve ao nível do total das exportações um
resultado de 69 057 Milhões de Euros, onde os bens contaram com 50 392 Milhões de Euros e os
Serviços com 18 665 Milhões de Euros.
Ao nível do total de importações verificou-se um resultado de 68 245 Milhões de Euros, onde os bens
contaram com 58 090 Milhões de Euros e os Serviços com 10 154 Milhões de Euros. Na globalidade do
ano de 2014, o total de exportações superou o total de importações, onde a balança comercial
portuguesa apresentou um saldo positivo de 812 Milhões Euros, porém ao analisarmos o saldo da
balança comercial portuguesa na vertente do comércio de bens, verifica-se que apresenta um saldo
negativo de 7 698 Milhões de Euros. Na figura 8 está representada a balança comercial portuguesa,
referente aos dados de 2014.
Figura 8 - Balança Comercial Portuguesa em 2014 (Fonte: Elaborado pelo Autor)
12
2.1.7. Principais Países na Exportação e Importação de Bens
Segundo os dados do relatório da Agência para o Investimento e Comércio Externo de Portugal (AICEP,
2015), em 2014, os principais países para os quais Portugal mais exportou foram; Espanha (23.6%),
França (11.7%), Alemanha (11.7%), Angola (6.6%), Reino Unido (6.1%), EUA (4.4%), Países Baixos
(4.0%), Itália (3.3%), Bélgica (2.7%), China (1.7%), Outros (24.7%).
Ao nível das importações, verifica-se que os principais países dos quais Portugal mais importou foram
Espanha (32.4%), Alemanha (12.4%), França (7.1%), Itália (5.2%), Países Baixos (5.1%), Reino Unido
(3.0%), Angola (2.7%), China (2.7%), Bélgica (2.7%), EUA (1.6%), Outros (25.0%). Na figura 9 estão
representados os principais países com os quais Portugal realizou mais trocas comerciais em 2014.
Figura 9 - Países com Maior Representatividade nas Trocas Comerciais Portuguesas em 2014 (Fonte:
Elaborado pelo Autor)
2.1.8. Grupos de Bens Exportados e Importados
Os dados do INE (AICEP, 2015) mostram que em 2014 os principais grupos de bens exportados foram;
Máquinas e Aparelhos (14.5%), Veículos, Outro Material de Transporte (10.9%), Combustíveis Minerais
(8.5%), Metais Comuns (8.0%), Plásticos e Borracha (7.2%), Agrícolas (6.0%), Vestuário (5.8%), Outros
Produtos (5.7%), Químicos (5.4%), Alimentares (5.3%), Minerais e Minérios (4.9%), Pastas Celulósicas
e Papel (4.8%), Calçado (4.0%), Matérias Têxteis (3.8%), Madeira e Cortiça (3.2%), Ótica e Precisão
(1.5%), Peles e Couros (0.5%).
Ao nível das importações, os principais grupos de bens importados foram; Combustíveis Minerais
(17.4%), Máquinas e Aparelhos (15.2%), Veículos, Outro Material de Transporte (10.5%), Agrícolas
(10.4%), Químicos (10.4%), Metais Comuns (7.6%), Plástico e Borracha (5.9%), Alimentares (4.2%),
Vestuário (3.1%), Matérias Têxteis (3.1%), Outros Produtos (3.0%), Ótica e Precisão (2.2%), Pastas
Celulósicas e Papel (2.0%), Peles e Couros (1.4%), Minerais e Minérios (1.3%), Madeira e Cortiça (1.3%),
Calçado (0.5%). Na figura 10 estão representados os principais grupos de bens exportados e
importados durante o ano de 2014, em pontos percentuais.
13
Figura 10 - Grupos de Bens Exportados e Importados em 2014 (Fonte: Elaborado pelo Autor)
2.1.9. Caracterização das Indústrias com Potencial de Adoção da Impressão 3D
Nesta secção pretende-se fazer uma breve caracterização dos seguintes setores industriais; Fabricação
de Artigos de Borracha e Matérias - Primas Plásticas; Fabricação de Equipamentos Elétricos de Ótica;
Fabricação de Máquinas e Equipamentos; Fabricação de Produtos Metálicos, exceto Máquinas e
Equipamentos; Fabricação de Veículos Automóveis, Reboques e Semi – Reboques e o setor industrial
do Couro e dos Produtos de Couro. A escolha recai sobre estes setores dado que o estudo da consultora
Wohlers (Wohlers, 2012) indicar que a tecnologia de impressão 3D já está a ser aplicada em alguns
destes setores, nos Estados Unidos da América. Sobre cada setor industrial serão apresentados dados
como o número de empresas ativas, os bens mais produzidos, o volume de vendas e o peso dessas
vendas na atividade desse setor, tal como os mercados de destino das vendas.
O setor industrial da Fabricação de Artigos de Borracha e Matérias - Primas Plásticas em 2014
apresenta 934 empresas ativas e um volume anual de vendas de 3.480.752.169 € (INE, 2015). Segundo
os dados do relatório de Estatísticas da Produção Industrial de 2014 (INE, 2015), os três produtos mais
vendidos por este setor indústrial foram; Pneus novos, de ligeiros com índice de carga <= 121, Peças,
partes e acessórios de plástico para veículos terrestres e Outros artigos de matérias plásticas.
Estes três produtos obtiveram respetivamente vendas de 791.495.730 €, 376.123.958 €, 282.851.246
€, apresentando um peso de 22.7%, 10.8% e 8.1%, respetivamente, no seu setor indústrial (INE, 2015).
As vendas do setor apresentam a seguinte distribuição; 36.9% (1.284.905.939 €) para o mercado
nacional, 55.8% (1.941.956.084 €) para o mercado intraeuropeu e 7.3% (253.890.146 €) para o
mercado extraeuropeu (INE, 2015).
14
Na tabela 1 pode ser encontrado um resumo dos produtos mais vendidos, qual o seu volume de vendas
e o seu peso nas vendas do setor industrial da Fabricação de Artigos de Borracha e Matérias - Primas
Plásticas.
Tipologia do Produto Volume de Vendas Peso nas Vendas do Setor (%)
Pneus novos, de ligeiros
com índice de carga <=
121
791.495.730 € 22.7%
Peças, partes e acessórios
de plástico para veículos
terrestres
376.123.958 € 10.8%
Outros artigos de
matérias plásticas 282.851.246 € 8.1%
Tabela 1 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial da Fabricação de Artigos de Borracha e Matérias - Primas Plásticas em 2014 (Fonte: Elaborado pelo Autor)
O setor industrial de Fabricação de Equipamentos Elétricos de Ótica em 2014 apresenta 472 empresas
ativas e um volume anual de venda de 1.898.397.489 € em 2014 (INE, 2015).
Com base nos dados do relatório realizado pelo Instituto Nacional de Estatística sobre a Produção
Industrial em 2014 (INE, 2015), os três produtos mais vendidos nesse ano foram; Outros condutores
elétricos, para tensões <= 1 000 V, não munidos de peças de conexão; Relés, para tensão <= 60 V,
intensidade > 2 A e Aquecedores de água não elétricos, de aquecimento instantâneo a gás, ou de
acumulação.
Estes três produtos realizaram vendas de 429.430.892 €, 137.493.127 € e 96.913.982 €
respetivamente, apresentando estes um peso de 22.6%, 7.2% e 5.1% nas vendas do seu setor industrial
(INE, 2015). As vendas do setor apresentam uma distribuição de 26.1% (495.504.735 €) no mercado
nacional, 50.1% (951.179.504 €) no mercado intraeuropeu e 23.8% (451.713.250 €) no mercado
extraeuropeu (INE, 2015).
Na tabela 2 pode ser encontrado um resumo dos produtos mais vendidos, qual o seu volume de vendas
e o peso das mesmas face ao total das vendas do setor industrial de Fabricação de Equipamentos
Elétricos de Ótica.
15
Tipologia do Produto Volume de Vendas Peso nas Vendas do Setor (%)
Outros condutores
elétricos, para tensões <=
1 000 V, não munidos de
peças de conexão
429.430.892 € 22.6%
Relés, para tensão <= 60
V, intensidade > 2 A 137.493.127 € 7.2%
Aquecedores de água não
elétricos, de aquecimento
instantâneo a gás, ou de
acumulação
96.913.982 € 5.1%
Tabela 2 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial de Fabricação de Equipamentos Elétricos de Ótica em 2014 (Fonte: Elaborado pelo Autor)
O setor industrial de Fabricação de Máquinas e Equipamentos em 2014 apresenta 1252 empresas
ativas e um volume anual de vendas de 2.112.982.470 € (INE, 2015). O relatório do Instituto Nacional
de Estatística sobre a produção industrial em 2014 (INE, 2015) indica que os três produtos mais
vendidos nesse ano foram Torneiras e válvulas, misturadoras, sanitárias; Partes de motores de
explosão (exceto para aviação) e Outras máquinas e aparelhos mecânicos.
Estes produtos realizaram em vendas, respetivamente, 150.190.836 €, 112.367.138 € e 78.697.122 €,
apresentando um peso de 7.1%, 5.3% e 3.7% nas vendas do seu setor industrial (INE, 2015). As vendas
deste setor apresentam uma distribuição de 27.4% (578.569.546 €) no mercado nacional, 55.5%
(1.172.341.456 €) no mercado intraeuropeu e 17.1% (362.071.468 €) no mercado extraeuropeu (INE,
2015). Na tabela 3 pode ser encontrado um resumo dos produtos mais vendidos, qual o seu volume
de vendas e o peso das mesmas face ao total das vendas do setor industrial de Fabricação de Máquinas
e Equipamentos.
Tipologia do Produto Volume de Vendas Peso nas Vendas do Setor (%)
Torneiras e válvulas,
misturadoras, sanitárias 150.190.836 € 7.1%
Partes de motores de
explosão (exceto para
aviação)
112.367.138 € 5.3%
Outras máquinas e
aparelhos mecânicos 78.697.122 € 3.7%
Tabela 3 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial de Fabricação de Máquinas e Equipamentos em 2014 (Fonte: Elaborado pelo Autor)
16
O setor industrial da Fabricação de Produtos Metálicos, exceto Máquinas e Equipamentos em 2014
apresenta 9518 empresas ativas e um volume anual de vendas de 4.373.365.742 € (INE, 2015).
Segundo o relatório do Instituto Nacional de Estatística sobre a produção industrial em 2014 (INE,
2015), os três produtos mais vendidos foram; Moldes para borracha ou plástico, para moldagem por
injeção ou por compressão; Portas, janelas e seus caixilhos, alizares e soleiras, de alumínio e
Construções pré-fabricadas de ferro ou aço.
Cada um destes produtos realizou em vendas 562.004.097 €, 387.000.100 €, 253.287.542 €
respetivamente, apresentando cada um destes um peso de 12.9%, 8.8% e 5.8% nas vendas do seu
setor (INE, 2015). As vendas deste setor encontram-se distribuídas em 42.0% (1.837.406.319 €) no
mercado nacional, 43.3% (1.893.365.052 €) no mercado intraeuropeu e 14.7% (642.594.371 €) no
mercado extraeuropeu (INE, 2015).
Na tabela 4 pode ser encontrado um resumo dos produtos mais vendidos, qual o seu volume de vendas
e o peso destas face ao total das vendas do seu setor.
Tipologia do Produto Volume de Vendas Peso nas Vendas do Setor (%)
Moldes para borracha ou
plástico, para moldagem
por injeção ou por
compressão
562.004.097 € 12.9%
Portas, janelas e seus
caixilhos, alizares e
soleiras, de alumínio
387.000.100 € 8.8%
Construções pré-
fabricadas de ferro ou aço 253.287.542 € 5.8%
Tabela 4 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial da Fabricação de Produtos Metálicos, exceto Máquinas e Equipamentos em 2014 (Fonte: Elaborado pelo Autor)
O setor industrial da Fabricação de Veículos Automóveis, Reboques e Semi – Reboques em 2014
apresenta 578 empresas ativas e um volume anual de vendas de 5.689.650.620 € (INE, 2015).
O relatório do Instituto Nacional de Estatística sobre a produção industrial em 2014 (INE, 2015) indica
que os três produtos mais vendidos nesse ano foram; Veículos automóveis de passageiros, com motor
a diesel ou semi-diesel> 1500 cm3 mas <= 2500 cm3 (exceto veículos para o transporte de >= 10
pessoas, autocaravanas, veículos para a neve, golfe e usos especiais); Silenciosos e tubos de escape e
Veículos automóveis de passageiros, com motor de explosão, de cilindrada não superior a 1 500 cm3.
Estes produtos realizaram em vendas, 1.204.520.319 €, 427.506.134 € e 368.848.809 €
respetivamente, representados um peso de 21.2%, 7.5% e 6.5% nas vendas do setor (INE, 2015). As
vendas do setor apresentam uma distribuição de 16.2% no mercado doméstico, 81.2% no mercado
intraeuropeu e 2.6% no mercado extraeuropeu (INE, 2015).
17
Na tabela 5 pode ser encontrado um resumo dos produtos mais vendidos, qual o seu volume de vendas
e o peso destas face ao total das vendas do setor industrial da Fabricação de Veículos Automóveis,
Reboques e Semi – Reboques.
Tipologia do Produto Volume de Vendas Peso nas Vendas do Setor (%)
Veículos automóveis de
passageiros, com motor a
diesel ou semi-diesel> 1500
cm3 mas <= 2500 cm3
1.204.520.319 € 21.2%
Silenciosos e tubos de
escape 427.506.134 € 7.5%
Veículos automóveis de
passageiros, com motor de
explosão, de cilindrada não
superior a 1 500 cm3
368.848.809 € 6.5%
Tabela 5 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial da Fabricação de Veículos Automóveis, Reboques e Semi – Reboques em 2014 (Fonte: Elaborado pelo Autor)
No setor industrial do Couro e dos Produtos de Couro, na qual se enquadra a fabricação de calçado e
componentes para calçado, em 2014 apresenta 2116 empresas ativas e um volume anual de vendas
de 2.350.153.985 € (INE, 2015).
O relatório do Instituto Nacional de Estatística sobre a produção industrial em 2014 (INE, 2015) indica
que os três produtos mais vendidos foram; Calçado de exterior, com parte superior de couro natural,
de uso feminino; Calçado de exterior, com parte superior de couro natural, de uso masculino; Outras
partes de calçado, inclui solas, palmilhas, contrafortes, biqueiras rígidas ou testeiras, de outras
matérias, inclui de madeira (exceto de borracha e plástico, partes superiores e componentes de
calçado).
Estes produtos obtiveram um volume de vendas de 817.750.860 €, 771.277.949 € e 139.628.157 €
respetivamente, apresentando um peso de 34.8%, 32.8% e 5.9% nas vendas do setor (INE, 2015). As
vendas do setor apresentam uma distribuição de 25.4% no mercado doméstico, 66.1% no mercado
intraeuropeu e 8.5% no mercado extraeuropeu (INE, 2015).
18
Na tabela 6 pode ser encontrado um resumo dos produtos mais vendidos, qual o seu volume de vendas
e o peso das mesmas face ao total das vendas do setor industrial do couro e dos produtos de couro.
Tipologia do Produto Volume de Vendas Peso nas Vendas do Setor (%)
Calçado de exterior, com
parte superior de couro
natural, de uso feminino
817.750.860 € 34.8%
Calçado de exterior, com
parte superior de couro
natural, de uso masculino
771.277.949 € 32.8%
Outras partes de calçado 139.628.157 € 5.9%
Tabela 6 - Três Produtos mais Vendidos no Setor Industrial do Couro e dos Produtos de Couro em 2014 (Fonte: Elaborado pelo Autor)
19
3. IMPRESSÃO 3D
Neste capítulo é realizada uma revisão de literatura sobre a tecnologia de impressão 3D. São
abordados tópicos como o processo de impressão 3D, a evolução desta tecnologia ao longo das últimas
três décadas, quais as aplicações atuais e potenciais aplicações futuras desta tecnologia nos diferentes
setores de atividade industriais, quais as vantagens e limitações da impressão 3D face aos processos
de manufatura em massa, e por último, é feita uma análise sobre as perspetivas das vantagens
económicas da impressão 3D.
3.1.1. Processo de Impressão 3D
O processo de impressão 3D inicia-se a partir de um modelo digital 3D, que pode ser criado usando
uma variedade de software de CAD, ou através de scanners 3D. O modelo digital 3D é geralmente
gravado no formato STL, que é uma representação triangular ou cartesiana do modelo. O software
converte o ficheiro no formato STL em várias camadas, traduzindo o design inicial num ficheiro de
leitura acessível para a impressora 3D (3D Printing, 2014). O material processado pela impressora 3D
é depositado em função do processo e da tecnologia de impressão que processam diferentes materiais
de diferentes formas dando origem ao objeto pretendido (M. Cotteleer, Jonathan, et al., 2013). No
anexo 1 deste documento poderá ser encontrada mais informação sobre os processos de impressão
3D. Posteriormente, podem ser necessárias algumas atividades de acabamento, como polimento,
lixamento e pintura do material. A figura 11 apresenta um fluxo genérico de um processo de impressão
3D.
Figura 11 - Fluxo do Processo de Impressão 3D (Fonte: Delloit Report – 3D Opportunity in aerospace and defense - Additive Manufacturing takes flight (Coykendall, Cotteleer, Holdowsky, & Mahto,
2014))
20
3.1.2. Evolução da Impressão 3D
A impressão 3D moderna surge na década de 80. O relato da primeira impressão de um modelo sólido
foi publicado por Hideo Kodama do Instituto de Investigação Industrial de Nagoya, no Japão [4]. No
entanto, Hideo Kodama não terminou a especificação completa do processo de patenteamento,
iniciado em Maio de 1980, expirando o mesmo um ano após a sua aplicação, alegando falta de fundos
para investigação e desenvolvimentos adicionais (Wohlers & Gornet, 2011).
Em 1984, nos Estados Unidas da América, Charles W. Hull, cofundador da empresa 3D Systems, inicia
o processo de patenteamento da sua tecnologia, também conhecida por Stereolithography (SL),
patente que viria a ser emitida em 1986 [5]. Esta tecnologia de impressão 3D diferenciava-se dos
processos desenvolvidos por Hideo Kodama, uma vez que a grande inovação estava no formato do
ficheiro STL, onde estão contidas as instruções de impressão. Atualmente o formato STL é o mais aceite
pelo software de impressão 3D.
Em 1987, a empresa 3D Systems, desenvolve a primeira impressora 3D para fins comerciais, sob o
nome de SLA-1, sendo comercializado o primeiro exemplar em 1988.
Em 1986, Carl Deckard, investigador da Universidade do Texas, nos Estados Unidos da América, inicia
o processo de patenteamento da sua tecnologia de impressão 3D, Selective Layer Sintering (SLS). Esta
patente é emitida em 1989 [6], sendo licenciada à empresa DTM , que posteriormente viria a ser
adquirida pela empresa 3D Systems em 2001 (Alex Lou & Grosvenor, 2012).
Em 1989, nos Estados Unidos da América, Scott Crump o cofundador da empresa Stratasys inicia o
processo de patenteamento de um novo processo de impressão 3D, denominado de Fused Deposition
Modelling (FDM), sendo a patente emitida em 1992 [7].
Em 1989, Hans Langer, funda a empresa Electro Optical Systems na Alemanha (Wohlers & Gornet,
2011). Este desenvolveu o processo de impressão denominado de Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
iniciando o processo de patenteamento em 1995, sendo emitida a patente em 1998 [8].
Em 1995, o Dr. Dieter Schwarze e o Dr. Matthias Fockele da empresa F&S Stereolithographietechnik,
conjuntamente com os investigadores Dr. Wilhelm Meiners e Dr. Konrad Wissenbach do centro de
investigação do Instituto Fraunhofer, em Aachen, na Alemanha, iniciaram uma parceria onde
desenvolveram um novo processo de impressão denominado de Selective Laser Melting (SLM) (John
Evans, 2014). Estes iniciam o patenteamento da sua tecnologia em 1996, sendo emitida a patente em
1998 [9].
[4] Kodama, H. (1981). A scheme for three-dimensional display by automatic fabrication of three-
dimensional model. J. IEICE, 64, 1981-4. [5] Hull, C. W. (1986). U.S. Patent No. 4,575,330. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office. [6] Deckard, C. R. (1989). U.S. Patent No. 4,863,538. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office. [7] Crump, S. S. (1992). U.S. Patent No. 5,121,329. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office. [8] Langer, H. J. (1998). U.S. Patent No. 5,753,171. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office. [9] Haferkamp, Heinz u.a.: Laserstrahl-Sintern zur Herstellung von Blechumformwerkzeugen. In: Blech
Rohre Profile, 1996, H.6, S.317-319/Abschnitt 2
21
Durante a década de 1990 e início da década de 2000 foram gradualmente introduzidas novas
evoluções desta tecnologia, porém com um grande enfoque em aplicações industriais, estando os
processos de investigação e desenvolvimento focados na melhoria dos processos de fundição,
desenvolvimento de ferramentas e partes funcionais. Estas investigações criaram um novo termo,
denominados de Rapid Tooling (RT), Rapid Casting (RC) e Rapid Manufacturing (RM), que atualmente
são designados sob o termo de impressão 3D (Industry, 2014).
Durante a década de 90, verificou-se uma segmentação das impressoras 3D, baseada na qualidade de
impressão e custo do equipamento. Numa gama mais alta, situavam-se as impressoras direcionadas
para a indústria, com a finalidade de produzir peças de elevada complexidade, engenharia e qualidade,
e onde também estava o principal foco de I&D. Numa gama mais baixa situavam-se as impressoras
que tinham como foco o desenvolvimento de provas de conceito e protótipos funcionais,
desenvolvidas para serem user-friendly, usadas em pequenos escritórios, sendo impressoras que
apresentam baixos custos de aquisição. Estas impressoras seriam o prelúdio das que são hoje vendidas
ao grande público (Industry, 2014).
Em 2005, o Dr. Adrian Bowyer da Universidade de Bath, no Reino Unido, funda a comunidade open-
source, RepRap [10]. Juntamente com Vik Oliver e Rhys Jones desenvolveram esta iniciativa com o
objetivo de construir a primeira impressora que se replicasse a si mesma e disponibilizaram o seu
código fonte, gratuitamente, para o benefício de toda uma comunidade adepta da impressão 3D. A
visão deste projeto assenta na tentativa de democratizar a manufatura, através de uma distribuição
económica de exemplares da RepRap a indivíduos em qualquer local no mundo, permitindo que estes
satisfaçam as suas necessidades (Pearce et al., 2010).
A figura 12 apresenta cronologicamente os principais desenvolvimentos da evolução da tecnologia de
impressão 3D.
Figura 12 - Cronograma Evolutivo da Tecnologia de Impressão 3D (Fonte: Elaborado pelo autor)
[10] Conceito de RepRap. Disponível em: http://www.reprap.org/wiki/RepRap
22
3.1.3. Aplicações Atuais e Futuras da Impressão 3D
Esta secção tem como objetivo abordar algumas das aplicações industriais atuais da impressão 3D, não
tendo como intuito limitar o âmbito desta tecnologia face às aplicações que serão descritas. A
impressão 3D é uma tecnologia que continua a ser testada em diferentes indústrias das quais poderão
resultar novas aplicações que atualmente não estão perspetivadas. Nesta secção serão também
descritas algumas das potenciais aplicações futuras desta tecnologia.
Na indústria aeroespacial a impressão 3D é usada na modelação de conceitos e na impressão de
protótipos (Kroll & Artzi, 2011), impressão de peças (Freeman, 2012) e na impressão de ferramentas
(Hiemenz, 2013). Num cenário futuro, a impressão 3D poderá vir a permitir o desenvolvimento e
impressão de asas (Campbell, Thomas Williams, Christopher Ivanova, Olga Garrett, 2012) e motores
de aviões (Keller, 2015).
A impressão 3D começa a dar os seus primeiros passos na indústria alimentar. Esta tecnologia
permitirá a impressão de produtos alimentares de designs complexos e combinando diferentes
ingredientes. Alguns exemplos de alimentos obtidos através desta tecnologia são; pizza; esparguete;
bolachas; chocolates e cubos de açúcar (Sun, Zhou, Huang, Fuh, & Hong, 2015). Num cenário futuro
poderemos vir a assistir à elaboração de receitas mais complexas com os mais diversos ingredientes
nas cozinhas de qualquer pessoa (Davis, Burgen, & Corbyn, 2015), tal como a impressão de alimentos
no espaço para astronautas (NASA, 2013).
Na vertente da arquitetura, a impressão 3D é aplicada na criação de modelos arquiteturais. Um
exemplo é a empresa Rietveld Architects que anteriormente à adoção da impressão 3D enfrentava
desafios como elevados tempos e custos na produção de modelos arquiteturais. A adoção desta
tecnologia permitiu reduzir o tempo de produção de um modelo arquitetural de 2 meses usando 2
colaboradores, para algumas horas usando apenas um colaborador, conseguindo obter em simultâneo
modelos visuais mais detalhados (Judson, Dapprich, & America, 2009). Num cenário futurista,
poderemos vir a assistir à construção de pontes em metal, que do ponto de vista arquitetónico terão
um design mais orgânico e fluido (Zimmermann, 2016).
Na indústria automóvel, a impressão 3D atualmente é usada na prototipagem rápida de peças
(Grunewald Scott, 2015), desenvolvimento de ferramentas personalizadas (Moore, 2015) e impressão
de peças funcionais em pequenas quantidades [11]. Num cenário futuro poderemos vir a assistir à
introdução da impressão 3D no mercado de peças automóveis sobresselentes (Reeves & Mendis,
2015).
Na vertente militar a impressão 3D é aplicada na prototipagem e na produção de partes funcionais de
artigos como máscaras de gás, armas de fogo e drones (Javelin, 2015). No futuro, a impressão 3D
poderá possibilitar a produção de sensores biométricos, novos uniformes e exosqueletos para
militares (Anusci, 2015).
[11] Disponível em: http://3dprintingindustry.com/2014/03/12/koenigsegg-striving-make-worlds-fastest-
car-3d-printing/. Acesso em: Dezembro 2015
23
Na indústria da eletrónica de consumo, a impressão 3D é usada em processos de prototipagem, como
por exemplo fones de ouvido (Halterman, 2015), na impressão de partes funcionais de produtos como
ratos para computadores (Scott, 2015) e painéis traseiros para telemóveis (Benedict, 2015).
Futuramente poderemos vir a assistir à impressão de objetos com circuitos eletrónicos embebidos
(Borghino, 2015).
A impressão 3D também está presente na indústria dos moldes, onde permite a impressão de moldes
de injeção para protótipos. Este processo de impressão permite obter reduções significativas nos
custos e nos tempos de produção (Stratasys, 2015). Num cenário futuro poderemos vir a assistir à
massificação do que sucede atualmente na empresa HASCO – empresa que atua no setor dos moldes
– que aplica a impressão 3D no desenvolvimento de moldes de injeção para a produção de pequenos
lotes de peças (Grunewald, 2015).
Na indústria do calçado, a impressão 3D começa a ser aplicada no desenvolvimento de calçado
desportivo (Koslow, 2015). No caso da Adidas, a sola desenvolvida e aplicada no seu recente modelo
de ténis, usou como matéria-prima plástico recolhido dos oceanos (Howarth, 2015). No caso da
indústria da alta – costura, a impressão 3D tem sido aplicada, por exemplo, no desenvolvimento de
vestidos (Stone, 2014) e fatos de banho (Luimstra, 2015). Perspetiva-se que no futuro, com o evoluir
da tecnologia de impressão 3D e a redução no custo de aquisição destes equipamentos, que qualquer
pessoa possa imprimir peças de vestuário ou calçado a partir de sua casa (Mau, 2013).
Na área da saúde, a impressão 3D é aplicada na impressão de próteses (Imbert, 2015), implantes
personalizados (Hobson, 2015), implantes dentários (Ester, 2015), aparelhos auditivos (Maxey, 2015),
instrumentos médicos (Pfahnl, 2015) no desenvolvimento de órgãos humanos (Ledford, 2015), tecido
humano (Velasquillo, 2013) e produção de medicamentos (Jonathan & Karim, 2016). Num cenário
futuro os principais desenvolvimentos na área da saúde poderão estar associados ao desenvolvimento
de órgãos funcionais a partir das células dos pacientes, reduzindo o risco de bio incompatibilidade e
proporcionando o desenvolvimento de órgãos com anatomia ajustada ao recebedor do órgão
(Radenkovic, Solouk, & Seifalian, 2016). A nível farmacêutico, os principais avanços serão no sentido
de desenvolver medicamentos personalizados, em que a dose do medicamento a aplicar poderá ser
ajustada ao porte físico do paciente [12].
[12] Disponível em: http://www.pharmaceutical-journal.com/news-and-analysis/features/3d-printing-the-
future-of-manufacturing-medicine/20068625.article. Acesso em: Janeiro 2016.
24
Na tabela 7 podemos encontrar algumas das aplicações atuais e potenciais da impressão 3D por
setor industrial.
Indústria Aplicações Atuais Aplicações Futuras
Aeroespacial Prototipagem.
Produção de partes funcionais em baixo volume.
Produção de asas, motores e veículos aéreos não tripulados.
Alimentar Produtos alimentares com design complexo para chefes de cozinha.
Personalização em massa de receitas. Produção de comida no espaço.
Arquitetura Prototipagem. Obras arquitetónicas com design orgânico e fluido.
Automóvel
Prototipagem rápida. Desenvolvimento de ferramentas personalizadas. Produção de partes funcionais.
Impressão de peças automóveis sobresselentes.
Militar Prototipagem. Produção de partes funcionais.
Produção de sensores biométricos, uniformes e exosqueletos.
Eletrónica de Consumo Prototipagem. Produção de partes funcionais.
Produção de objetos com circuitos eletrónicos embebidos.
Moldes Moldes para protótipos.
Moldes para pequenos lotes de peças.
Calçado e Alta - Costura Prototipagem. Produção de partes funcionais.
Personalização em massa. Impressão de peças funcionais em larga escala.
Saúde
Prototipagem. Impressão de próteses. Implantes personalizados. Instrumentos médicos. Aparelhos auditivos. Implantes dentários. Órgãos humanos, pele e produtos farmacêuticos.
Produção de tecidos e órgãos funcionais para transplante. Medicamentação personalizada.
Tabela 7 - Aplicações Atuais e Potenciais da Impressão 3D (Fonte: Elaborado pelo Autor)
25
3.1.4. Vantagens e Limitações da Impressão 3D
Nesta secção pretende-se realizar um levantamento das principais vantagens e limitações atuais da
tecnologia de impressão 3D.
A impressão 3D apresenta como vantagens a possibilidade de personalizar e desenvolver produtos
com designs complexos, sem que o seu custo de produção aumente exponencialmente, tal como
permite encurtar o ciclo de desenvolvimento do produto até ao seu lançamento no mercado reduzindo
a necessidade de criar ferramentas para o mesmo (M. Cotteleer, Mahto, & Holdowsky, 2013).
Apresenta reduzidos desperdícios de matéria-prima (Campbell, Thomas Williams, Christopher Ivanova,
Olga Garrett, 2012), tal como permite a produção de pequenos lotes de forma económica
comparativamente aos processos de produção em massa e requer menor controlo humano uma vez
que o processo de impressão do objeto é controlado por um computador (Pîrjan & Petroşanu, 2013).
A impressão 3D apresenta como limitações o elevado custo de aquisição dos equipamentos de
impressão, tal como custos de produção não económicos para grandes quantidades de peças e uma
escolha reduzida de materiais de impressão, cores e acabamento de superfícies (Berman, 2012).
Apresenta também tempos de impressão relativamente elevados, tal como as peças tendem a mostrar
uma resistência não-uniforme (Campbell, Thomas Williams, Christopher Ivanova, Olga Garrett, 2012).
Outra das limitações existentes é a ainda vaga legislação e regulamentação face aos objetos que
podem ser impressos e normas que os materiais de impressão devem apresentar (Pîrjan & Petroşanu,
2013). Na tabela 8, podemos encontrar um resumo das principais vantagens e limitações atuais da
impressão 3D.
Vantagens Limitações
Aumento da personalização e complexidade do design sem aumento de custos. Redução da necessidade de ferramentas.
Produção económica de pequenos
lotes de objetos.
Redução do Time-to-Market.
Redução de desperdícios de matéria-
prima durante o processo de
impressão.
Menor necessidade de controlo
humano sobre o processo de
impressão.
Elevado custo de aquisição dos
equipamentos.
Custos de produção elevados para
grandes lotes de peças.
Escolha reduzida de materiais,
cores e acabamentos de superfície.
Tempos de impressão
relativamente elevados.
Objetos apresentam resistências
não uniformes.
Vaga legislação e regulamentação.
Tabela 8 - Vantagens e Limitações da Tecnologia de Impressão 3D (Fonte: Elaborado pelo Autor)
26
3.1.5. Perspetivas de Vantagens Económicas da impressão 3D
3.1.5.1. Economies of One
Desde a revolução indústrial, a manufatura tem sido sinónimo de fábricas, maquinaria e linhas de
produção, onde o desenvolvimento e implementação de novas tecnologias requerem elevados
investimentos (Koff & Gustafson, 2012).
Numa visão tradicional, a forma de justificar estes investimentos está na produção de elevadas
quantidades de produtos, possibilitando a amortização do investimento (B. Y. M. Cotteleer & Joyce,
2014).
Os modelos de produção em massa, conhecidos pela obtenção dos efeitos de economia de escala,
indicam que aumentar as quantidades produzidas de um único produto através de um processo
produtivo eficiente e de elevado throughput permitirão a obtenção de baixos custos unitários (B.
Joseph Pine, 1993).
No entanto, com a introdução da tecnologia de impressão 3D poderemos vir a assistir à alteração do
paradigma nos modelos de produção tradicionais. Usando o exemplo dado pela empresa americana
3D Systems, que usou esta tecnologia para conceber um martelo [13] na exposição da EuroMold por um
custo e tempo de produção inferiores quando comparados com os métodos de produção em massa.
Através da tecnologia de impressão 3D será economicamente viável produzir pequenas quantidades
de peças, independentemente do seu grau de personalização, surgindo o Modelo de Economies of
One. Segundo Petrick & Simpson (2013) futuramente, os fabricantes poderão optar pelo modelo de
produção que mais se adeque às quantidades e ao nível de personalização do tipo de produto a
desenvolver:
Modelo de Economia de Escala para produtos imutáveis que podem ser produzidos em elevados
volumes;
Modelos de Economies of One para produtos personalizáveis que possam ser construídos camada
sobre camada.
A impressão 3D permite atingir a escala mínima eficiente – ponto onde o custo médio de produção de
cada unidade é minimizado – através da produção de pequenos lotes ou mesmo até de uma única
unidade. Este desempenho de custos é o oposto dos métodos tradicionais de manufatura onde os
custos iniciais de produção são bastante elevados (B. Y. M. Cotteleer & Joyce, 2014).
[13] Disponível em: http://www.economist.com/node/21552901. Acesso em Agosto 2015.
27
Figura 13 - Análise do Ponto de Equilíbrio Conceptual entre Manufatura Tradicional e Impressão 3D (Fonte: Delloit Report - 3D Opportunity: Additive Manufacturing paths to performance, innovation
and growth (B. Y. M. Cotteleer & Joyce, 2014))
A figura 13 mostra as curvas conceptuais do custo associado ao processo de manufatura tradicional e
de impressão 3D. A equação associada ao método tradicional de manufatura mostra que o custo médio
por unidade produzida vai diminuindo à medida que o número de unidades produzidas aumenta,
obtendo-se o efeito de economias de escala.
A equação do custo associada à impressão 3D mostra que esta é uma reta com declive nulo, onde o
custo médio por unidade produzida mantém-se constante independentemente do número de
unidades produzidas, sugerindo a inexistência de alterações nos custos marginais.
O ponto de equilíbrio – ponto onde as duas curvas se intersectam – sugere o ponto onde estes dois
métodos de produção se equiparam em termos de custos médios por unidade produzida, sendo que
à esquerda desse ponto a impressão 3D aparenta apresentar custos de produção por unidade
inferiores para pequenos volumes e à direita desse ponto os métodos de manufatura tradicionais
aparentam apresentar menores custos de produção por unidade para volumes elevados. Porém é
expectável que num futuro próximo este ponto de equilíbrio seja amplificado, devido à redução no
custo dos equipamentos e aumento na eficiência do processo de impressão 3D (B. Y. M. Cotteleer &
Joyce, 2014).
No estudo realizado por Atzeni e Salmi em 2011 (Thomas & Gilvert, 2014) onde é apresentada uma
comparação de custos entre um método de manufatura tradicional, fundição através de um molde, e
uma tecnologia de impressão 3D, Selective Layer Sintering, para o processamento de um trem de
aterragem numa escala de 1:5 do modelo P180 Avanti II da Piaggio Aero Industries S.p.A.
Neste estudo foi considerado que ambas as máquinas têm uma vida útil de cinco anos e a seguinte
estrutura de custos para o método de manufatura tradicional; custo de material por peça de 2.59€;
custo de pré-processamento por peça de 0.00€; custo de processamento por peça 0.26€ + 21000€ / N,
onde 0.26€ corresponde ao custo de processamento unitário de cada peça, sendo que 21000€
corresponde ao custo do molde e N corresponde ao número de peças a produzir; custo de pós-
processamento por peça de 17.90€; custo de montagem de 0.54€.
28
Para o método de impressão 3D foi considerada a seguinte estrutura de custos; custo de material por
peça de 25.81€; custo de pré-processamento por peça de 8.00€; custo de processamento por peça de
472.50€; custo de pós-processamento por peça de 20.00€ e um custo de montagem de 0.00€.
Na tabela 9 pode ser encontrada a estrutura de custos dos métodos de manufatura tradicional e
impressão 3D usados no estudo referido anteriormente.
Estrutura de Custo Manufatura Tradicional (€) Impressão 3D (€)
Custo do material por peça 2.59 25.81
Custo de pré-processamento
por peça 0.00 8.00
Custo de processamento por
peça 0.26 + 21000 / N 472.50
Custo de pós-processamento
por peça 17.90 20.00
Montagem 0.54 0.00
Total 21.29 + 21000 / N 526.31
Tabela 9 - Estrutura de Custos da Manufatura Tradicional e Impressão 3D (Fonte: D. Thomas & Gilvert, 2014)
Considerando a estrutura de custos apresentada anteriormente e realizando uma simulação de uma
produção de 100 peças obtiveram-se os resultados representados graficamente na figura 14.
Figura 14 - Análise do Ponto de Equilíbrio entre Manufatura Tradicional e Impressão 3D (Fonte:
Elaborado pelo Autor)
29
Verifica-se, pela figura 14, que os custos de produção da impressão 3D mantêm-se constantes ao longo
do processo, enquanto os custos de produção do método de manufatura tradicional diminuem à
medida que aumenta o seu throughput e consequentemente o número de peças produzidas.
Verifica-se ainda que a impressão 3D apresenta custos inferiores até às 41 unidades, sendo alcançado,
neste caso, o ponto de equilíbrio às 42 unidades produzidas. Deste ponto em diante, o método de
manufatura tradicional aparenta ser mais económico.
3.1.6. Economies of Scope
O conceito de economies of scope indica que o custo de produção unitário diminui ao usar o mesmo
processo produtivo para produzir uma grande variedade de produtos (B. Joseph Pine, 1993).
A impressão 3D é conhecida pela sua versatilidade, permitindo a impressão de diferentes produtos
usando o mesmo equipamento, materiais e processos, reduzindo tempos de changeover e os custos
associados.
Os métodos de produção tradicionais, para peças de design mais complexo, obrigam a que estas sejam
desmultiplicadas em várias peças de menores dimensões, de forma a serem agregadas numa fase
posterior, devido à complexidade geométrica e restrições de acessibilidade (Gibson et al., 2010).
A impressão 3D ultrapassa estas dificuldades, permitindo a construção de peças de elevadas
complexidade geométrica, na mesma máquina, no mesmo processo de impressão (B. Y. M. Cotteleer
& Joyce, 2014).
Um caso onde é demonstrada a flexibilidade da impressão 3D, permitindo inovar num dos processos
produtivos num dos novos componentes a integrar na nova geração de motores da GE Aircraft [14],
onde através dos métodos tradicionais requeria soldar 18 componentes, passou a ser produzida num
único processo de impressão.
Para além da simplificação do processo de produção, a nova peça será 25% mais leve que a sua
antecessora e terá uma durabilidade cinco vezes superior comparativamente à peça obtida através do
processo de manufatura tradicional [15].
[14] Disponível em: http://www.technologyreview.com/featuredstory/513716/additive-manufacturing/.
Acesso em Agosto de 2015. [15] Disponível em: http://www.geglobalresearch.com/innovation/3d-printing-creates-new-parts-aircraft-
engines. Acesso em Agosto 2015.
30
4. METODOLOGIA
Esta secção descreve a metodologia usada no trabalho. Inicia-se por definir a população e amostra e
em seguida é explicada a forma como foi realizada a recolha de dados. É descrito qual o método
utilizado na análise dos dados e por fim é explicada a estrutura do inquérito. De forma a facilitar a
análise dos resultados obtidos, foram criados grupos homogéneos – clusters – relativos à intenção de
adoção da tecnologia de impressão 3D.
POPULAÇÃO E AMOSTRA
A população-alvo deste estudo são empresas que se enquadram na Secção C (Indústrias
Transformadoras) segundo a Classificação Portuguesa das Atividades Económicas (INE, 2007). Nesta
secção enquadram-se empresas referentes à fabricação automóvel, produtos metálicos, máquinas,
equipamentos, artigos de borracha e matérias plásticas, equipamento elétrico, metalurgia, entre
outras.
A escolha da secção em questão deve-se ao facto, de existirem indicações de que a impressão 3D já é
usada em alguns destes segmentos de indústria nos Estados Unidos da América, como mostra o
relatório da consultora Wohlers Associates (Wohlers, 2012).
Neste estudo, os dados necessários para a análise do problema foram obtidos através da realização de
um inquérito.
RECOLHA DE DADOS
A recolha de respostas ao inquérito decorreu durante as duas últimas semanas de Outubro e as duas
primeiras semanas de Novembro de 2015.
Como referido anteriormente, as respostas foram obtidas através de um inquérito. Com o intuito de
encorajar os inquiridos a responder, foi transmitido que a resposta ao mesmo seria confidencial,
anónima e que o tempo de resposta seria curto.
O inquérito foi enviado às 75 maiores empresas pertencentes aos setores industriais referidos
anteriormente. Estas empresas foram selecionadas em função do seu volume de negócios anual. No
total foram enviados 600 inquéritos e foram obtidos e considerados válidos 44. Foi excluído 1 inquérito
devido ao seu preenchimento incorreto.
TRATAMENTO E ANÁLISE DE DADOS
Para a realização do tratamento de dados foi usado como método de análise de dados a estatística
descritiva por forma a organizar e sumarizar os mesmos.
Para possibilitar uma leitura dos dados obtidos, estes são apresentados através de tabelas, gráficos
circulares e gráficos de barras. Os gráficos mostram os resultados em pontos percentuais face à
amostra que esteja em estudo.
Nas questões onde era pedido aos respondentes para classificar as opções de resposta apresentadas,
foi atribuída uma pontuação em função da classificação dada pelo inquirido. Este critério foi criado de
31
forma a permitir uma ponderação e distinção entre as opções apresentadas. Os gráficos associados a
estas questões mostram os pontos obtidos por cada opção de resposta.
INQUÉRITO
Um inquérito é uma ferramenta onde os inquiridos fornecessem informação através da resposta a uma
série de questões colocadas previamente, sendo uma ferramenta crucial para a elaboração deste
estudo.
O questionário foi realizado em língua portuguesa uma vez que pretende avaliar a realidade das
empresas da indústria portuguesa face à adoção da impressão 3D. Foi tido em consideração a
necessidade da elaboração de questões com uma linguagem clara e acessível.
O questionário inicia-se com um denominador comum, onde o respondente tem de identificar o setor
da indústria a que pertence.
Ao longo do mesmo existem quatro questões de filtro, que posteriormente permitiram a criação de
grupos homogéneos de respondentes - clusters - face às intenções de adoção da tecnologia de
impressão 3D.
A primeira questão “filtro”, tem como objetivo averiguar se o respondente sabe o que é a impressão
3D. Caso não saiba o inquérito termina, dado que ao não saber o que é a tecnologia em questão, o seu
feedback não trará valor acrescentado a este estudo.
Caso a resposta seja afirmativa, segue-se uma segunda questão “filtro”, onde é questionado se a
organização do inquirido usa atualmente a tecnologia de impressão 3D. São disponibilizadas três
opções de resposta possíveis, nomeadamente:
Sim, usa atualmente a tecnologia de impressão 3D;
Não, mas planeia adotar;
Não, nem tenciona adotar.
Consoante as respostas obtida os respondentes serão segmentados em três grupos, de forma a
“filtrar” os mesmos em função da sua intenção de adoção da tecnologia de impressão 3D. Os
respondentes que já usam a tecnologia serão colocados no grupo, doravante denominado de “Early
Adopters”. Para os respondentes que não usam mas planeiam usar a tecnologia de impressão 3D,
serão agrupados no grupo “Planning Adopters”, e por fim será criado um terceiro grupo para os
respondentes que não usam nem tencionam usar a tecnologia de impressão 3D, denominado de “Non
Adopters”.
Para cada um dos grupos, foram apresentadas sequências de questões distintas, a serem apresentadas
seguidamente.
32
4.1.1. Early Adopters
Neste segmento, a primeira questão centra-se em aferir há quanto tempo a organização do inquirido
usa a tecnologia de impressão 3D.
A segunda questão destina-se a avaliar quantos equipamentos de impressão 3D existem na
organização em questão.
A terceira questão pretende avaliar qual o grau de investimento anual realizado pelas empresas que
adotaram a tecnologia. Nesta questão, de forma a não inibir o respondente, é questionado qual o grau
de investimento realizado nesta tecnologia, percentualmente, face ao orçamento anual do
departamento que usa a impressão 3D.
Na quarta questão, pretende-se analisar as razões pela qual as organizações adotaram a tecnologia de
impressão 3D. Salienta-se que as opções de resposta foram fornecidas com base no relatório realizado
pela consultora Gartner (Basilieri & Shah, 2014).
A quinta questão, pretende que o respondente classifique as respostas dadas na questão anterior,
numa escala de 1 a 8, onde 1 representa a finalidade mais importante e 8 a menos importante.
Na sexta questão, pretende-se averiguar com que finalidades são usadas as peças obtidas através da
impressão 3D. As opções de resposta foram baseadas no estudo realizado pela consultora Wohlers
(Wohlers, 2012).
Na sétima questão, é pedido que as respostas apresentadas na questão anterior sejam ordenadas de
1 a 10, onde 1 representa a finalidade mais importante e 10 a menos importante.
A oitava questão, tem como objetivo aferir quais as dificuldades sentidas pela organização na adoção
desta tecnologia. As opções de resposta foram dadas com base no estudo realizado pela consultora
Sculpteo (Simonot et al., 2015).
Na nona questão, é pedido que o respondente classifique as respostas dadas na questão anterior,
numa escala de 1 a 6, onde 1 representa a maior dificuldade e 6 a menor dificuldade.
4.1.2. Planning Adopters
Neste cluster, a primeira questão pretende avaliar em que horizonte temporal a organização do
respondente planeia vir a adotar a impressão 3D. A segunda questão, destina-se a aferir as potenciais
finalidades em que serão usadas as peças construídas a partir da impressão 3D e a terceira questão,
pretende avaliar qual o grau de importância atribuído a cada uma das potenciais finalidades
selecionadas na questão anterior, tendo o respondente que ordenar as finalidades selecionadas de 1
a 8, onde 1 representa a finalidade mais importante e 8 a menos importante.
A quarta questão, centra-se em analisar quais as razões que levam à adoção da tecnologia de
impressão 3D. As opções de resposta foram elaboradas com base no mesmo estudo da quarta questão
colocada no grupo “Early Adopters”.
33
A quinta questão tem como objetivo que o inquirido classifique respostas apresentadas na questão
anterior de 1 a 11 onde a opção classificada com 1 representa a finalidade mais importante, e a
classificada com 11 a menos importante.
Na sexta questão são avaliadas as principais dificuldades que a organização do inquirido antecipa na
adoção da impressão 3D, sendo as opções de resposta dadas com base no estudo apresentado na
sexta questão do grupo dos “Early Adopters”. Na sétima questão é pretendido que o respondente
classifique as respostas selecionadas na questão anterior de 1 a 6, onde 1 representa a opção mais
importante e 6 a menos importante.
4.1.3. Non Adopters
Para o grupo dos “Non Adopters”, foi definido que seria relevante perceber, na primeira questão, o
porquê da não adoção desta tecnologia e na segunda e última questão para este grupo, qual o grau de
importância atribuído a cada um desses fatores, tendo o respondente que classificar as opções
selecionadas previamente de 1 a 7, onde 1 representa a opção mais importante e 7 a menos
importante.
A estrutura do inquérito utilizado é apresentada no anexo 2.
34
5. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS
Neste capítulo é realizada a descrição das características da amostra e a discussão dos resultados
obtidos através do inquérito.
CARACTERÍSTICAS DA AMOSTRA
Esta secção inicia-se pela descrição dos sectores de indústria nos quais os respondentes do inquérito
se enquadram.
Dos 44 inquéritos considerados válidos verificaram-se que 3 pertencem à área do calçado, 5 à
fabricação de artigos de borracha e de matérias plásticas, 8 à fabricação de equipamentos elétricos e
de ótica, 5 à fabricação de máquinas e equipamentos, 9 à fabricação de moldes metálicos, 5 à
fabricação de produtos metálicos, exceto máquinas e equipamentos, 7 à fabricação de veículos
automóveis, reboques e semi-reboques, e por fim, 2 pertencentes ao setor de investigação e
desenvolvimento.
Na tabela 10, podemos observar a frequência dos inquiridos pelos diferentes setores da indústria, bem
como as percentagens respetivas.
Setor Industrial Frequência Percentagem
Calçado 3 6.8%
Fabricação de artigos de borracha e matérias plásticas 5 11.4%
Fabricação de equipamentos elétricos e de ótica 8 18.2%
Fabricação de máquinas e equipamentos 5 11.4%
Fabricação de moldes metálicos 9 20.5%
Fabricação de produtos metálicos, exceto máquinas e
equipamentos
5 11.4%
Fabricação de veículos automóveis, reboques e semi-reboques 7 15.9%
Investigação e desenvolvimento 2 4.5%
Total 44 100%
Tabela 10 - Frequência e Percentagem de Inquiridos por Setor Industrial (Fonte: Elaborado pelo Autor)
35
ANÁLISE DOS DADOS
Na primeira questão “filtro”, foi questionado aos inquiridos se estes têm conhecimento da impressão
3D. Perante os resultados obtidos, verificou-se que 3 dos 44 inquiridos, não têm conhecimento do que
seja esta tecnologia. Na figura 15 podemos observar a distribuição percentual dos resultados obtidos
no inquérito.
Figura 15 - Resultado obtido na questão “Sabe o que é a tecnologia de impressão 3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Na segunda questão “filtro”, apenas os inquiridos que responderam positivamente à questão anterior,
foram questionados sobre a possibilidade da organização deste usar atualmente a impressão 3D. Dos
41 inquiridos “filtrados” para esta questão, 8 afirmaram que usam atualmente esta tecnologia, 8
responderam que ainda não estão a usar mas planeiam e 25 responderam que não usam, nem
pretendem usar. Na figura 16 estão representados os resultados obtidos em pontos percentuais.
Figura 16 - Resultado obtido na questão “A sua organização usa atualmente a impressão 3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Perante a mesma questão, mas organizando as respostas por setor industrial, verifica-se que na
amostra do setor do calçado nenhuma empresa está a usar a tecnologia de impressão 3D, 67% planeia
adotar e 33% não tenciona adotar. No setor da fabricação de artigos de borracha e de matérias
plásticas, verifica-se que 40% da amostra usa a tecnologia de impressão 3D, 20% planeia a sua adoção
e 40% não usa, nem tenciona adotar. No setor da fabricação de equipamentos elétricos e de ótica,
verifica-se que 14% da amostra usa impressão 3D, 29% planeia a sua adoção e 57% não tenciona
adotar. No setor da fabricação de máquinas e equipamentos verifica-se que nenhuma das empresas
inquiridas tenciona adotar a impressão 3D. No setor da fabricação de moldes metálicos, verifica-se que
22% da amostra usa a impressão 3D, 11% tenciona adotar esta tecnologia e 67% não tenciona adotar.
36
No setor da fabricação de produtos metálicos, exceto máquinas e equipamentos, verifica-se que 25%
da amostra usa a impressão 3D e 75% não tenciona usar. No setor da fabricação de veículos
automóveis, reboques e semi-reboques, verifica-se que nenhuma empresa da amostra usa a
impressão 3D, 29% planeia adotar e 71% não tenciona adotar. No setor da investigação e
desenvolvimento, verifica-se que 100% da amostra usa a impressão 3D. A figura 17 mostra os
resultados obtidos referentes à intenção de adoção desta tecnologia segmentando-os por setor
industrial.
Figura 17 - Resultado obtido na questão “A sua organização usa atualmente a impressão 3D?” - Segmentação por Setor Industrial (Fonte: Elaborado pelo Autor)
5.1.1. Cluster “Early Adopters”
No cluster “Early Adopters” são apresentados os resultados referentes às questões respondidas pelos
inquiridos que afirmam já estar a usar a tecnologia de impressão 3D.
Na primeira questão, onde se pretende aferir há quanto tempo a organização do respondente usa a
tecnologia de impressão 3D verificou-se que 2 dos 8 inquiridos usam esta tecnologia há mais de 18
meses e menos de 24. Os restantes, isto é, 6 dos inquiridos, usam a impressão 3D há mais de 24 meses.
Na figura 18 são apresentados os resultados obtidos em pontos percentuais.
Figura 18 - Resultados obtidos na questão “Há quanto tempo a sua organização usa a tecnologia de impressão 3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
A segunda questão pretende avaliar quantos equipamentos de impressão 3D existem na organização,
onde foram apresentadas as seguintes opções de resposta; 0 (subcontrata este serviço); 1; 2; 3;> 3.
37
Verificou-se que 5 dos inquiridos subcontrata este serviço, 2 inquiridos possuem 1 impressora e 1
inquirido possui 2 impressoras. As restantes opções não receberam qualquer voto. Na figura 19 são
apresentados os resultados obtidos, em pontos percentuais.
Figura 19 - Resultados obtidos na questão “Quantos equipamentos de impressão 3D existem na sua organização?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Na terceira questão, pretende-se avaliar nas organizações que adotaram a tecnologia, qual o grau de
investimento realizado por estas face ao orçamento anual do departamento que usa a impressão 3D.
Foram apresentadas quatro opções de resposta, nomeadamente; até 5%; 5% a 10%; 10% a 15%; mais
de 15%. Estas opções foram sempre apresentadas em percentagem de forma a não inibir o inquirido.
Verificou-se que os 8 inquiridos, isto é 100% da amostra, investem até 5% do orçamento anual do seu
departamento nesta tecnologia. A figura 20 mostra os resultados obtidos em pontos percentuais.
Figura 20 - Resultados obtidos na questão “Qual a percentagem do orçamento anual aplicado na impressão 3D pelo departamento que usa esta tecnologia?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Na quarta questão são analisadas as finalidades para as peças obtidas através da impressão 3D. Nesta
questão foram apresentadas oito opções de resposta, nomeadamente; prototipagem; ajuste e
montagem; construção de moldes para protótipos de ferramentas; construção de componentes de
ferramentas; construção de moldes de metal; construção de modelos de apresentação; ajuda visual (a
engenheiros, designers, entre outros); investigação / educação. Verificou-se que a principal finalidade
das peças, com 8 votos, é a prototipagem, em segundo lugar com 7 votos, é a ajuda visual (a
engenheiros, designers, entre outros), em terceiro lugar, ambas com 4 votos, ajuste e montagem e
construção de modelos de apresentação. No quarto lugar, com 2 votos, construção de componentes
38
de ferramentas, e em quinto lugar, ambas com 1 voto, construção de moldes para protótipos de
ferramentas e investigação / educação. Na figura 21 podemos ver uma representação gráfica dos
resultados obtidos.
Figura 21 - Resultados obtidos na questão “Com que finalidades são usadas as peças obtidas através da impressão 3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
A quinta questão tem como objetivo que o respondente classifique as respostas dadas na questão
anterior numa escala de 1 a 7, onde 1 representa a finalidade mais importante e 7 a menos importante.
De forma a obter uma avaliação ponderada das respostas obtidas, foi atribuído um peso a cada
classificação, onde uma opção classificada com 1 tem um peso de 14 pontos, classificação 2 tem 12
pontos, classificação 3 tem 10 pontos, classificação 4 tem 8 pontos, classificação 5 tem 6 pontos,
classificação 6 tem 4 pontos e com classificação 7 tem 2 pontos. Na tabela 11 está resumido o critério
aplicado na ponderação das respostas obtidas.
Classificação Peso
1 14 2 12
3 10
4 8
5 6
6 4
7 2
Tabela 11 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique as principais finalidades para as peças obtidas através da impressão 3D” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Com base nos critérios anteriormente apresentados e nos dados obtidos no inquérito, verifica-se que
a prototipagem, com 82 pontos, é a finalidade mais importante no uso das peças obtidas através da
impressão 3D. Em segundo lugar, com 66 pontos, surge a ajuda visual (a engenheiros, designers, entre
outros), na terceira posição surge a construção de modelos de apresentação com 34 pontos. Em quarto
lugar, com 32 pontos surge o ajuste e montagem, na quinta posição, com 22 pontos surge a construção
de componentes de ferramentas. Em sexto, com 4 pontos, surge a construção de moldes para
protótipos de ferramentas, e em sétimo e último lugar surge a construção de moldes de metal com
zero pontos. A figura 22 mostra os resultados obtidos.
39
Figura 22 - Classificação obtida na questão “Classifique as principais finalidades para as peças obtidas através da impressão 3D” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Na sexta questão são analisadas as razões que levaram as organizações a adotar a tecnologia de
impressão 3D. Para esta questão, foram apresentadas 11 opções de resposta, nomeadamente;
prototipagem; inovação (criação de produtos impossíveis de criar através de métodos tradicionais);
aumento da eficiência do processo produtivo; redução de custos; desenvolvimento de produtos
personalizados; fonte de novas receitas; melhorar / expandir a linha de produtos; transformar a
experiência / serviço do consumidor; melhorar o sourcing da cadeia de abastecimento; melhorar a
logística da cadeia de abastecimento; outros.
Com base nos resultados obtidos no inquérito, verifica-se que a prototipagem, com 6 votos, aparenta
ser a principal razão que levou as organizações inquiridas a adotar a impressão 3D. Em segundo lugar,
surgem duas opções, ambas com 4 votos, que são a inovação (criação de produtos impossíveis de criar
através de métodos tradicionais) e redução de custos. Na terceira posição, com 3 votos, surge o
desenvolvimento de produtos personalizados e a opção outros. Na quarta posição surgem 2 opções,
com 1 voto, que são o aumento da eficiência do processo produtivo e fonte de novas receitas. A figura
23 mostra os resultados obtidos.
Figura 23 - Respostas obtidas na questão “O que levou a sua organização a adotar a tecnologia de impressão 3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Na sétima questão é pedido que as respostas apresentadas na questão anterior sejam ordenadas, na
mesma escala e com o mesmo critério de atribuição de peso a cada opção apresentado na quinta
40
questão. Verifica-se que a prototipagem surge em primeiro lugar, com 138 pontos, aparentando ser o
fator mais importante pela qual as organizações inquiridas adotaram a impressão 3D. Em segundo
lugar surge a inovação, com 72 pontos, na terceira posição, com 44 pontos, surge a redução de custos.
Em quarto lugar surge a opção outro, com 40 pontos, na quinta posição surge a opção fonte de novas
receitas com 38 pontos, e na sexta posição surge a opção desenvolvimento de produtos personalizados
com 16 pontos. As restantes opções não obtiveram qualquer pontuação. A figura 24 mostra os
resultados obtidos.
Figura 24 - Principais Razões para a Adoção da Impressão 3D (Fonte: Elaborado pelo Autor)
A oitava questão tem como objetivo aferir quais as dificuldades sentidas pela organização na adoção
desta tecnologia. As opções de resposta apresentadas são; fraca capacidade e consistência das
impressoras disponíveis; elevados custos dos equipamentos e consumíveis; falta de perceção das
necessidades dos clientes; falta de quadros jurídicos claros; dificuldade na engenharia inversa;
dificuldade na formação de membros da equipa e outros. Com base nos dados obtidos através do
inquérito verificou-se que a fraca capacidade e consistência das impressoras disponíveis, aparenta ser
a principal dificuldade sentida na adoção da impressão 3D, com 6 votos. Em segundo lugar, surgem os
elevados custos dos equipamentos e consumíveis, com 2 votos. Na terceira posição surgem três
opções; falta de perceção das necessidades dos clientes, dificuldade na formação de membros da
equipa e outro, com 1 voto. A figura 25 mostra os resultados obtidos em pontos percentuais.
Figura 25 - Respostas obtidas na questão “Quais as principais dificuldades sentidas pela sua organização na adoção da impressão 3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
41
Na nona questão é pedido que o inquirido classifique as respostas dadas na questão anterior, numa
escala de 1 a 6, onde 1 representa a finalidade mais importante e 6 a menos importante. De forma a
obter uma avaliação ponderada das respostas obtidas, foi atribuído um peso a cada classificação, onde
uma opção classificada com 1 tem um peso de 12 pontos, classificação 2 tem 10 pontos, classificação
3 tem 8 pontos, classificação 4 tem 6 pontos, classificação 5 tem 4 pontos, classificação 6 tem 2 pontos.
Na tabela 12 está resumido o critério de ponderação aplicado.
Classificação Peso
1 12 2 10
3 8
4 6
5 4
6 2
Tabela 12 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique as principais dificuldades sentidas pela sua organização na adoção da impressão 3D” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Com base nos dados obtidos, verifica-se que a fraca capacidade e consistência das impressoras
disponíveis, com 70 pontos, é aparentemente a maior barreira na adoção da impressão 3D. Na segunda
posição surgem os elevados custos dos equipamentos e consumíveis com 24 pontos. Na terceira
posição surge a dificuldade na formação de membros da equipa com 10 votos, no quarto lugar, com 8
pontos, surge a falta de perceção das necessidades dos clientes. Na quinta posição, com 6 pontos,
surge a opção “Outros”. As restantes opções, não obtiveram qualquer pontuação. A figura 26 mostra
os resultados obtidos.
Figura 26 - Principais Dificuldades Sentidas na Adoção da Impressão 3D (Fonte: Elaborado pelo Autor)
42
5.1.2. Cluster “Planning Adopters”
O cluster dos “Planning Adopters” destina-se a agrupar os dados referentes aos inquiridos que
aparentam estar a planear adotar a tecnologia de impressão 3D.
A primeira questão centra-se em aferir em que horizonte temporal a organização do inquirido tenciona
adotar a impressão 3D, sendo dadas 3 opções de resposta, nomeadamente; até 1 ano; entre 1 e 3
anos; num período superior a 3 anos. Os resultados obtidos mostram que, dos 8 inquiridos, 4
aparentemente pretendem adotar esta tecnologia dentro de 3 anos e os restantes inquiridos
aparentemente pretendem adotar num período superior a 3 anos. Na figura 27 estão representados
os resultados obtidos em pontos percentuais.
Figura 27 - Resultados obtidos na questão “Em que horizonte temporal planeia adotar a impressão
3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
A segunda questão tem como objetivo averiguar com que finalidades serão usadas as peças obtidas
através da tecnologia de impressão 3D. Para esta questão foram apresentadas oito opções de resposta,
entre as quais; Prototipagem; Construção de moldes para protótipos de ferramentas; Construção de
moldes de metal; Construção de modelos de apresentação; Ajuda visual (a engenheiros, designers,
entre outros); Investigação / educação. Os resultados do inquérito mostram que a prototipagem
aparenta ser a finalidade mais importante contando com 8 votos. Na segunda posição surge a ajuda
visual (a engenheiros, designers, entre outros) com 6 votos. Em terceiro lugar, surgem duas opções,
ambas com 5 votos, que são a construção de modelos de apresentação e o ajuste e montagem. Na
quarta posição surgem quatro opções com 2 votos, nomeadamente; construção de moldes para
protótipos de ferramentas; construção de componentes de ferramentas; construção de moldes de
metal e Investigação / educação. As restantes opções não obtiveram votos. Os resultados obtidos são
apresentados na figura 28 em pontos percentuais.
43
Figura 28 - Resultados obtidos na questão “Com que finalidades serão usadas as peças a obter através da impressão 3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Na terceira questão é pedido aos inquiridos que ordenassem as opções selecionadas na questão
anterior numa escala de 1 a 8 onde a finalidade mais importante é representada por 1 e a menos
importante por 8. Foi atribuída uma pontuação a cada classificação selecionada pelos respondentes,
onde a opção classificada com 1 tem uma pontuação de 16 pontos, com 2 tem 14 pontos, com 3 tem
12 pontos, com 4 tem 10 pontos, com 5 tem 8 pontos, com 6 tem 6 pontos, classificada com 7 tem 4
pontos e com 8 tem 2 pontos. Na tabela 13, apresenta-se, o critério de ponderação aplicado.
Classificação Peso
1 16 2 14
3 12
4 10
5 8
6 6
7 4
8 2
Tabela 13 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique as finalidades com que serão usadas as peças obtidas através da impressão 3D” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Tendo em conta os critérios de pontuação apresentados anteriormente, verifica-se que a
prototipagem aparenta ser a finalidade mais importante, no que respeita ao uso das peças obtidas
através da impressão 3D, com 116 pontos. Na segunda posição, surge a ajuda visual (a engenheiros,
designers, entre outros), com 84 pontos. Em terceiro lugar, surge a construção de modelos de
apresentação com 76 pontos. Na quarta posição surge o ajuste e montagem com 72 pontos, em quinto
lugar, com 32 pontos, surge a construção de moldes para protótipos de ferramentas. Na sexta posição,
surgem duas opções, ambas com 22 pontos, nomeadamente, a construção de componentes de
ferramentas e a construção de moldes de metal. Na sétima posição surge a investigação / educação
com 16 pontos. A figura 29 mostra os resultados obtidos.
44
Figura 29 - Classificação das principais finalidades no uso das peças a obter através da impressão 3D (Fonte: Elaborado pelo Autor)
A quarta questão tem como objetivo analisar quais os motivos que levam as organizações dos
inquiridos a adotar a tecnologia de impressão 3D. Nesta questão foram apresentadas como opções de
resposta; prototipagem; inovação (criação de produtos impossíveis de criar através de métodos
tradicionais); aumentar a eficiência do processo produtivo; redução de custos; desenvolvimento de
produtos personalizados; fonte de novas receitas; melhorar / expandir linha de produtos; transformar
experiência / serviço do consumidor; melhorar o sourcing da cadeia de abastecimento; melhorar a
logística da cadeia de abastecimento e outros.
Tendo em consideração as respostas obtidas através do inquérito, a prototipagem aparenta ser o
principal motivo que leva as organizações inquiridas a adotar a tecnologia de impressão 3D, contando
esta com 24% dos votos. Na segunda posição surge o desenvolvimento de produtos personalizados
com 17% dos votos. Em terceiro lugar surge a inovação (criação de produtos impossíveis de criar
através de métodos tradicionais) com 14% dos votos. Na quarta posição surgem 3 opções com 10%
dos votos, nomeadamente, aumentar a eficiência do processo produtivo, redução de custos e
melhorar / expandir linha de produtos. Na quinta posição surgem duas opções, ambas com 7% dos
votos, nomeadamente fonte de novas receitas e transformar experiência / serviço do consumidor. As
restantes opções não obtiveram qualquer voto. Na figura 30 são apresentados os dados obtidos em
pontos percentuais.
Figura 30 - Resultados obtidos na questão “O que leva a sua organização a adotar a tecnologia de impressão 3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
45
Na quinta questão é pedido aos inquiridos que classifiquem, entre 1 e 11, as opções selecionadas na questão anterior, onde a atribuição da classificação de 1, é considerada a mais importante, e com 11 a menos importante. Foi atribuída uma pontuação a cada classificação selecionada pelos respondentes, onde a opção classificada com 1 tem uma pontuação de 22 pontos, com 2 tem 20 pontos, com 3 tem 18 pontos, com 4 tem 16 pontos, com 5 tem 14 pontos, com 6 tem 12 pontos, com 7 tem 10 pontos, com 8 tem 8 pontos, com 9 tem 6 pontos, com 10 tem 4 pontos e com 11 tem 2 pontos. Na tabela 14 pode ser encontrado o critério de ponderação aplicado.
Classificação Peso
1 22
2 20
3 18
4 16
5 14
6 12
7 10
8 8
9 6
10 4
11 2
Tabela 14 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique os motivos que levam a sua organização a adotar a tecnologia de impressão 3D” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Tendo por base as respostas obtidas no inquérito e o critério de pontuação utilizado verifica-se que a
prototipagem surge na primeira posição aparentando ser o fator mais importante na adoção da
tecnologia de impressão 3D com 138 pontos. Na segunda posição surge o desenvolvimento de
produtos personalizados, com 92 pontos. Na terceira posição surge a inovação (criação de produtos
impossíveis de criar através de métodos tradicionais) com 70 pontos. Na quarta posição com 58
pontos, surge a opção aumentar a eficiência do processo produtivo. Na quinta posição surge a opção
redução de custos com 56 pontos. No sexto lugar surge a opção melhorar / expandir linha de produtos
com 46 pontos. Na sétima posição, com 34 pontos, surge a opção transformar experiência / serviço do
consumidor e na oitava posição com 26 pontos, surge a opção fonte de novas receitas. As restantes
opções não obtiveram qualquer pontuação. A figura 31 mostra a pontuação obtida por cada uma das
opções.
46
Figura 31 - Classificação obtida na questão “Classifique os motivos que levam a sua organização a adotar a tecnologia de impressão 3D” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
A sexta questão tem como finalidade averiguar quais as principais dificuldades que as organizações
dos inquiridos antecipam na adoção da impressão 3D. Nesta questão foram fornecidas sete opções de
resposta, nomeadamente; fraca capacidade e consistência das impressoras disponíveis; elevados
custos dos equipamentos e consumíveis; falta de perceção das necessidades dos clientes; falta de
quadros jurídicos claros; dificuldade na engenharia inversa; dificuldade na formação de membros da
equipa e outros.
Através dos dados obtidos no inquérito verifica-se que os elevados custos dos equipamentos e
consumíveis, com 53% dos votos, aparenta ser a principal dificuldade antecipada pelos inquiridos na
adoção da tecnologia de impressão 3D. Em segundo lugar, com 47% dos votos, surge a fraca
capacidade e consistência das impressoras disponíveis. As restantes opções de resposta não obtiveram
qualquer voto. A figura 32 mostra os resultados obtidos em pontos percentuais.
Figura 32 - Resultados obtidos na questão “Quais as principais dificuldades que a sua organização antecipa na adoção da impressão 3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
47
Na sétima questão é pedido aos inquiridos que organizem as resposta fornecidas na questão anterior
de 1 a 7, onde a atribuição da classificação como opção 1 é considerada a mais importante, e com 7 a
menos importante. Foi atribuída uma pontuação a cada classificação selecionada pelos respondentes,
onde a opção classificada com 1 tem uma pontuação de 14 pontos, com 2 tem 12 pontos, com 3 tem
10 pontos, com 4 tem 8 pontos, com 5 tem 6 pontos, com 6 tem 4 pontos e com 7 tem 2 pontos. Na
tabela 15 pode ser encontrado o critério de pontuação aplicado na sétima questão.
Classificação Peso
1 14 2 12
3 10
4 8
5 6
6 4
7 2
Tabela 15 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique as principais dificuldades que a sua organização antecipa na adoção da impressão 3D” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Tendo em conta o critério de pontuação usado e as respostas obtidas no inquérito verifica-se que os
elevados custos dos equipamentos e consumíveis aparentam ser a principal dificuldade antecipada na
adoção da tecnologia de impressão 3D pelas organizações, com 110 pontos. Na segunda posição, com
86 pontos, surge a fraca capacidade e consistência das impressoras disponíveis como a aparente
segunda maior dificuldade antecipada na adoção da tecnologia de impressão 3D pelas organizações
inquiridas. Às restantes opções não foi atribuído qualquer ponto. Na figura 33 estão representados os
resultados obtidos.
Figura 33 - Classificação obtida na questão “Classifique as principais dificuldades antecipadas pela sua organização na adoção da impressão 3D” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
48
5.1.3. Cluster “Non Adopters”
O cluster dos “Non Adopters” destina-se aos inquiridos que não tencionam adotar a tecnologia de
impressão 3D.
A primeira questão colocada a este grupo tem o intuito de averiguar quais as razões que levam as
organizações dos inquiridos a não adotar a tecnologia de impressão 3D. Foram apresentadas nove
opções de resposta, entre as quais; falta de informação sobre esta tecnologia; fraca capacidade e
consistência das impressoras disponíveis; elevados custos dos equipamentos e consumíveis; falta de
perceção das necessidades dos clientes; dificuldade na engenharia inversa; falta de quadros jurídicos
claros; dificuldade na formação de membros da equipa; não aplicável aos processos produtivos atuais
e outro.
Através das respostas obtidas no inquérito, o fator que aparenta ser a principal razão pela qual os
inquiridos não tencionam adotar a tecnologia de impressão 3D deve-se ao facto de esta não se aplicar
aos processos produtivos existentes, contando esta opção com 24% dos votos. Em segundo lugar
surgem os elevados custos dos equipamentos e consumíveis com 22% dos votos. Na terceira posição,
com 16% dos votos, surge a falta de informação sobre esta tecnologia. Na quarta posição, surge a fraca
capacidade e consistência das impressoras disponíveis, com 14% dos votos. Em quinto lugar, com 10%
dos votos, surge a opção “outros”. Na sexta posição surge a dificuldade na engenharia inversa com 8%
dos votos e na sétima posição, com 6% dos votos, surge a falta de perceção das necessidades dos
clientes. As opções; falta de quadros jurídicos claros e dificuldade na formação de membros da equipa
não receberam qualquer voto. A figura 34 mostra os resultados obtidos em pontos percentuais.
Figura 34 - Resultados obtidos na questão “O que leva a sua organização a não adotar a impressão 3D?” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Na segunda questão, é pedido que as resposta fornecidas na questão anterior sejam organizadas de 1
a 9, onde a atribuição da classificação de 1 é considerada a mais importante, e com 9 a menos
importante. De forma a obter uma pontuação ponderada em função das classificações atribuídas foi
elaborada uma pontuação para cada classificação selecionada pelos respondentes, onde a opção
classificada com 1 tem uma pontuação de 18 pontos, com 2 tem 16 pontos, com 3 tem 14 pontos, com
4 tem 12 pontos, com 5 tem 10 pontos, com 6 tem 8 pontos, com 7 tem 6 pontos, com 8 tem 4 pontos
e com 9 tem 2 pontos.
49
Na tabela 16 pode ser encontrado o critério de ponderação aplicado na segunda questão.
Classificação Peso
1 18 2 16
3 14
4 12
5 10
6 8
7 6
8 4
9 2
Tabela 16 - Critério de ponderação aplicado na questão “Classifique as razões que levam a sua organização a não adotar a tecnologia de impressão 3D” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
Tendo por base o critério anteriormente apresentado e as respostas obtidas no inquérito, a opção que
aparenta ser a principal razão para a não adoção da tecnologia de impressão 3D, deve-se à sua não
aplicabilidade aos processos produtivos atuais, contando esta opção com 214 pontos. Na segunda
posição, surgem os elevados custos dos equipamentos e consumíveis, com 178 pontos. Na terceira
posição, com 138 pontos, surge a falta de informação sobre esta tecnologia. Na quarta posição, surge
a fraca capacidade e consistência das impressoras disponíveis, com 106 pontos. No quinto lugar surge
a opção “outros” com 70 pontos, na sexta posição surge a dificuldade na engenharia inversa, com 66
pontos e na sétima posição surge a falta de perceção das necessidades dos clientes com 28 pontos. As
restantes opções, nomeadamente, dificuldade na formação de membros da equipa e a falta de quadro
jurídicos claros, não obtiveram qualquer pontuação. A figura 35 mostra as classificações obtidas por
cada uma das opções.
Figura 35 - Classificação obtida na questão “Classifique as razões que levam a sua organização a não adotar a tecnologia de impressão 3D” (Fonte: Elaborado pelo Autor)
50
ANÁLISE GLOBAL
Esta secção tem como objetivo fazer uma análise geral dos resultados obtidos através do inquérito.
As questões colocadas no inquérito, de forma a estudar as questões levantadas no início do trabalho,
foram selecionadas com base em estudos realizados por empresas de referência na área tecnológica
e da impressão 3D. Para captar respostas das empresas pertencentes à secção C do CAE, recorreu-se
a um inquérito distribuído eletronicamente, a 600 organizações. No total foram recolhidos 45
inquéritos e considerados válidos 44.
Ao proceder à análise dos dados, iniciou-se por caracterizar a amostra em função do setor industrial
aos quais os inquiridos pertencem. Observou-se que os três setores com maior representatividade são;
fabricação de moldes metálicos (21%), fabricação de equipamentos elétricos e de ótica (18%) e
fabricação de veículos automóveis, reboques e semi-reboques (16%).
Face à perceção sobre a existência da tecnologia de impressão 3D, verificou-se que a grande maioria
dos inquiridos (93%) sabe o que esta representa, havendo uma pequena minoria (7%) que aparenta
não saber o que esta tecnologia é. Salienta-se que os inquiridos que responderam não saber o que é a
impressão 3D, terminaram o inquérito nesta questão, uma vez que ao não saberem o que é esta
tecnologia o seu feedback, à partida, não iria acrescentar valor a este estudo. Em termos de utilização
atual desta tecnologia verificou-se que uma quantidade bastante significativa da amostra (61%), não
usa nem pretende usar a impressão 3D. Verificando-se atualmente uma baixa adesão a esta tecnologia
(19%), e uma baixa intenção de adotar a mesma (20%). Averiguou-se, com base nos dados obtidos,
que o setor com maior representatividade à não adoção da impressão 3D é o setor da fabricação de
moldes metálicos (15%), porém verifica-se que os setores que já estão a usar esta tecnologia são a
fabricação de artigos de borracha e matérias plásticas (5%), fabricação de moldes metálicos (5%),
investigação e desenvolvimento (5%), fabricação de equipamentos elétricos e de ótica (2%), fabricação
de produtos metálicos, exceto máquinas e equipamentos (2%).
Na segunda parte da análise do inquérito, realizou-se uma análise de clusters, onde os inquiridos foram
colocados em grupos homogéneos em função da intenção da organização adotar a impressão 3D.
Desta análise, resultaram três grupos distintos. Os “Early Adopters”, os “Planning Adopters” e os “Non
Adopters” com 8, 8 e 25 inquiridos, respetivamente. O primeiro grupo representa as organizações que
já estão a usar a tecnologia de impressão 3D, denominado de “Early Adopters”, revela que 75% destes
usam a impressão 3D há mais de 24 meses, os restantes 25% usam há mais de 18 meses e menos de
24. Verificou-se também que a maioria (63%) não possui qualquer equipamento de impressão 3D
subcontratando este serviço, 25% possui um equipamento de impressão 3D e 13% possui dois
equipamentos de impressão 3D. Ao nível do investimento, verificou-se que todos os inquiridos
investem 5% do orçamento anual do departamento que usa a impressão 3D.
Ao nível das finalidades com que as peças resultantes da impressão 3D são usadas verificou-se que as
principais finalidades são; prototipagem (30%), ajuda visual (26%) e construção de modelos de
apresentação (15%), tal como o ajuste e montagem (10%). No que respeita ao peso atribuído às três
opções mais relevantes, verifica-se que a prototipagem surge na primeira posição, a ajuda visual na
segunda posição e a construção de modelos de apresentação na terceira posição, contando estas com
82, 66 e 34 pontos, respetivamente.
51
As razões que aparentam ser mais relevantes levando este grupo a adotar a tecnologia de impressão
3D foram; a prototipagem (27%), a inovação (18%) e a redução de custos (18%). Verifica-se também
que as três principais razões que aparentam ter maior peso na adoção desta tecnologia são as três
opções mais votadas na questão anterior, contando estas com 138, 72 e 44 pontos, respetivamente.
Respeitante às dificuldades sentidas na adoção da impressão 3D, mais de metade dos inquiridos elegeu
a fraca capacidade e consistência das impressoras disponíveis, aparentando esta ser a principal
dificuldade sentida, com 55% dos votos. Na segunda posição, estão os elevados custos dos
equipamentos e consumíveis com 18%, estando na terceira posição a falta de perceção das
necessidades dos clientes e a dificuldade na formação de membros da equipa, ambas com 9.1% dos
votos. As razões que aparentam ter maior peso na não adoção desta tecnologia são a fraca capacidade
e consistência das impressoras disponíveis, os elevados custos dos equipamentos e consumíveis e a
dificuldade na formação de membros da equipa com 70, 24 e 10 pontos, respetivamente.
No grupo dos “Planning Adopters”, destinado às organizações que planeiam adotar a tecnologia de
impressão 3D verificou-se que 50% deste grupo, aparentemente, pretende adotar esta tecnologia
dentro de 3 anos e os restantes 50%, aparenta pretender adotar a mesma num período superior a 3
anos.
Verifica-se que as três principais aparentes finalidades das peças obtidas através desta tecnologia
serão a prototipagem (25%), a ajuda visual (19%) e a construção de modelos de apresentação, tal como
o ajuste e montagem (16%) e verifica-se que as mesmas aparentam ser as finalidades de maior peso
para as peças, obtendo, 116, 84, 76 e 72 pontos respetivamente.
Relativamente aos motivos que levam as organizações inquiridas a adotar a tecnologia de impressão
3D, verifica-se que as três razões que aparentam ter maior relevo para a adoção desta tecnologia nas
organizações inquiridas são a prototipagem (24%), desenvolvimento de produtos personalizados (17%)
e inovação (14%). Verifica-se que as mesmas são classificadas como as opções que mais pesam na hora
de adotar esta tecnologia, obtendo 138, 92 e 70 pontos, respetivamente.
Respeitante às principais dificuldades antecipadas na adoção desta tecnologia, verifica-se que as duas
principais aparentes razões antecipadas são os elevados custos dos equipamentos e dos consumíveis
(53%) e fraca capacidade e consistência das impressoras disponíveis (47%). Quanto ao peso atribuído
a cada uma destas opções verifica-se a mesma sequência, contando estas com 110 e 86 pontos,
respetivamente.
Segundo os dados obtidos, este grupo antecipa que, aparentemente a maior dificuldade na adoção
desta tecnologia será, em primeiro lugar, os elevados custos dos equipamentos e consumíveis (53%) e
em segundo a fraca capacidade e consistência das impressoras disponíveis (47%). Estas duas opções
apresentam-se com uma classificação de 110 e 86 pontos, respetivamente.
No grupo dos “Non Adopters”, onde foram agrupadas as organizações que não pretendem adotar a
tecnologia de impressão 3D, verifica-se que as três principais razões que aparentam levar à sua não
adoção devem-se ao facto desta tecnologia não se aplicar aos processos produtivos atuais (24%), aos
elevados custos dos equipamentos e consumíveis (22%) e à falta de informação sobre esta tecnologia
(16%). As três opções que obtiveram maior pontuação, e que aparentemente representam as maiores
52
dificuldades percecionadas por este grupo são os fatores referidos anteriormente, obtendo 214, 178
e 138 pontos, respetivamente.
Fazendo uma análise comparativa entre os clusters “Early Adopters” e “Planning Adopters” face a
questões como quais as finalidades das peças obtidas ou a obter através da impressão 3D, quais as
razões que aparentemente levaram ou irão levar à adoção da tecnologia de impressão 3D, tal como as
principais dificuldades sentidas ou antecipadas na adoção da impressão 3D, obtêm-se as seguintes
conclusões:
Face à questão de quais as finalidades das peças obtidas ou a obter através da impressão 3D,
o cluster dos “Early Adopters” aparentemente classifica as três finalidades mais importante
como sendo a prototipagem (30%), ajuda visual (26%) e construção de modelos de
apresentação (15%), sendo atribuído a estas uma classificação de 82, 66 e 34 pontos,
respetivamente. Já o cluster dos “Planning Adopters” classifica as três finalidades que
aparentam ser mais importantes como sendo a prototipagem (25%), a ajuda visual (19%) e a
construção de modelos de apresentação (16%) sendo atribuída uma classificação de 116, 84,
76 pontos respetivamente.
Relativamente às razões que aparentemente levaram o cluster dos “Early Adopters” à adoção
da tecnologia de impressão 3D, foram a prototipagem (27%), a inovação (18%) e a redução de
custos (18%) as finalidades mais importantes, sendo atribuído a estas uma classificação de
138, 72 e 44 pontos, respetivamente. As razões que aparentemente irão levar o cluster dos
“Planning Adopters” à adoção da tecnologia de impressão 3D serão a prototipagem (24%),
desenvolvimento de produtos personalizados (17%) e inovação (14%), sendo atribuída uma
classificação de 138, 92 e 70 pontos, respetivamente.
Quanto às principais dificuldades aparentemente sentidas pelo cluster dos “Early Adopters”
face à adoção da tecnologia de impressão 3D, foram a fraca capacidade e consistência das
impressoras disponíveis (55%), os elevados custos dos equipamentos e consumíveis (18%) e a
falta de perceção das necessidades dos clientes (9.1%), sendo atribuídas a esta uma
classificação de 70, 24 e 10 pontos, respetivamente. Aparentemente as principais dificuldades
que o cluster dos “Planning Adopters” antecipa na adoção da tecnologia de impressão 3D são
os elevados custos dos equipamentos e consumíveis (53%), e a fraca capacidade e consistência
das impressoras disponíveis (47%), sendo atribuída a estas uma classificação de 110 e 86
pontos, respetivamente.
53
6. CONCLUSÕES
Neste capítulo são sintetizadas as conclusões, apresentados os contributos e as limitações do
trabalho desenvolvido. São também apresentadas sugestões para trabalho futuro.
SÍNTESE DO TRABALHO DESENVOLVIDO
Este trabalho iniciou-se com uma revisão de literatura sobre o tecido industrial português e a
tecnologia de impressão 3D. Esta revisão de literatura permitiu elaborar um questionário modelo, com
o intuito de responder aos objetivos deste trabalho, nomeadamente, estudar o estado atual de adoção
da impressão 3D e os horizontes temporais em que esta possa vir a ser adotada na indústria nacional;
estudar as principais finalidades com que a impressão 3D possa ser usada, nas empresas que adotaram
ou planeiem vir a adotar; estudar os principais setores da indústria nacional onde esta é ou
potencialmente possa vir a ser mais usada; identificar as principais razões que potenciam a adoção da
impressão 3D na indústria nacional e estudar as barreiras existentes na implementação desta
tecnologia.
Face aos objetivos que o trabalho se propunha responder, ao nível da adoção da tecnologia de
impressão 3D, verifica-se que a utilização desta tecnologia aparenta ainda ser relativamente baixa,
estando apenas 19% dos inquiridos a usar esta tecnologia, 20% dos respondentes planeia adotar e 61%
das organizações inquiridas não usa nem planeia adotar. Relativamente às organizações que planeiam
adotar a tecnologia, aparentemente 50% irá fazê-lo num período não superior a três anos e os
restantes 50% irá fazê-lo num período superior a três anos.
Relativamente aos setores industriais que aparentam já estar a usar esta tecnologia, com base nos
dados recolhidos através do inquérito são, fabricação de artigos de borracha e matérias plásticas (5%),
fabricação de equipamentos elétricos e de ótica (2%), fabricação de moldes metálicos (5%), fabricação
de produtos metálicos, exceto máquinas e equipamentos (2%) e investigação e desenvolvimento (5%).
As três principais finalidades que aparentemente levaram as organizações que já estão a usar esta
tecnologia adotar a impressão 3D são, prototipagem (27%), a inovação (18%) e a redução de custos
(18%). Para as organizações que planeiam adotar esta tecnologia as três principais razões que
aparentemente irão levar à adoção da impressão 3D são, prototipagem (24%), desenvolvimento de
produtos personalizados (17%) e inovação (14%).
Os setores que aparentam apresentar interesse em adotar esta tecnologia são, calçado (5%),
fabricação de artigos de borracha e matérias plásticas (2%), fabricação de equipamentos elétricos e de
ótica (5%), fabricação de moldes metálicos (2%), fabricação de veículos automóveis, reboques e semi-
reboques (5%).
Relativamente às três principais finalidades aparentemente dadas às peças obtidas através de
impressão 3D pelas organizações que já adotaram esta tecnologia são a prototipagem (30%), ajuda
visual (26%) e construção de modelos de apresentação (15%). Para as organizações que planeiam
adotar a impressão 3D, as três principais finalidades aparentemente a ser dadas às peças serão,
prototipagem (25%), a ajuda visual (19%) e a construção de modelos de apresentação (16%).
54
Aparentemente, as maiores barreiras existentes na implementação da impressão 3D, nas organizações
que já estão a usar esta tecnologia são a fraca capacidade e consistência das impressoras disponíveis
(55%), os elevados custos dos equipamentos e consumíveis (18%) e a falta de perceção das
necessidades dos clientes (9.1%). Para as organizações que planeiam a adoção desta tecnologia,
aparentemente as barreiras antecipadas na adoção da impressão 3D são os elevados custos dos
equipamentos e consumíveis (53%), e a fraca capacidade e consistência das impressoras disponíveis
(47%).
Face ao cluster dos “Non Adopters”, através dos dados obtidos através do inquérito, verifica-se que as
três principais razões que aparentemente levam à não adoção da impressão 3D são a sua não
aplicabilidade aos processos produtivos atuais (24%), os elevados custos dos equipamentos e
consumíveis (22%) e a falta de informação sobre esta tecnologia (16%).
Fazendo uma breve comparação entre o estudo da consultora PwC (McCutcheon et al., 2014) onde é
analisado o grau de adoção da tecnologia de impressão 3D em mais de 100 empresas americanas
ligadas à indústria com os dados obtidos através do inquérito, verifica-se que no estudo previamente
referido 66.7% dessas empresas já estão de alguma forma a adotar esta tecnologia, 10.3% pretende
adotar a mesma nos próximos três anos e 9.2% pretende adotar a tecnologia num período superior a
três anos. Nos dados obtidos através do inquérito realizado verifica-se que 19% da população em
estudo já adotou a impressão 3D, 20% planeia adotar esta tecnologia, sendo que 10% pretende adotar
num período de três anos e os restantes 10% num período superior a três anos. Comparativamente
com o estudo acima mencionado, verifica-se que a realidade nacional apresenta um grau de adoção
da impressão 3D bastante inferior, estando a intenção de adotar esta tecnologia não muito distante
da representada pelo estudo da consultora.
Comparando o estudo da consultora Gartner (Basilieri & Shah, 2014), onde são apresentadas as
principais razões que levam à adoção da impressão 3D, com os resultados obtidos no inquérito,
verifica-se no estudo que as seis razões mais importantes são a prototipagem (24.5%),
desenvolvimento de produtos (16.1%), inovação (11.1%), aumento de eficiência (9.6%), redução de
custos (9.4%), desenvolvimento de produtos personalizados (8.0%). Os dados obtidos através do
inquérito mostram que nas empresas que já adotaram a impressão 3D as três razões aparentemente
mais importantes na adoção desta foram, a prototipagem (27%), a inovação (18%) e a redução de
custos (18%). Face ao estudo da consultora, verifica-se que a prototipagem e a inovação apresentam
classificações idênticas em ambos os estudos sendo que a redução de custos surge como a quinta razão
mais importante no estudo e nos dados obtidos através do inquérito, esta é a terceira razão mais
importante, para as organizações que já estão adotar a impressão 3D. Nas organizações que
aparentemente apresentam intenções de adotar esta tecnologia, as três principais razões que
aparentam levar à adoção desta tecnologia são a prototipagem (24%), desenvolvimento de produtos
personalizados (17%) e inovação (14%). Fazendo um comparativo entre resultados do inquérito face
aos resultados do estudo da consultora verifica-se que a prototipagem surge em ambos como a
principal razão para a adoção desta tecnologia, havendo no entanto algumas diferenças face à
classificação do desenvolvimento de produtos personalizados e inovação, que no estudo da consultora
surgem em sexto e terceiro respetivamente, e nos dados obtidos surgem em segundo e terceiro,
respetivamente.
55
Relativamente às finalidades dadas às peças obtidas através da impressão 3D, onde as principais
finalidades apontadas pelo estudo da consultora Wohlers (Wohlers, 2012) são; prototipagem (19.3%),
produção de peças diretas para montagem (14.9%), ajuste e montagem (13.3%), moldes para
protótipos de ferramentas (12.3%), ajuda visual (12.0%), moldes de metal (8.6%), modelos de
apresentação (8.1%), educação / investigação (5.4%), componentes de ferramentas (3.1%) e outros
(2.9%). Comparativamente com os dados obtidos através do inquérito, tanto o grupo de empresas que
aparenta já estar a usar a impressão 3D, tal como o grupo que aparenta apresentar intenções de adotar
a tecnologia de impressão 3D consideraram a prototipagem, a ajuda visual e construção de modelos
de apresentação como as finalidades mais importantes a dar às peças obtidas através da impressão
3D, sendo que no primeiro grupo estas opções obtiveram uma votação de 30%, 26% e 15%
respetivamente e no segundo grupo obtiveram 25%, 19% e 16% respetivamente. Fazendo um
comparativo entre os dados disponibilizados pelo estudo da consultora e os dados do inquérito
verifica-se que as principais finalidades são as mesmas, porém estas surgem com a seguinte
classificação, prototipagem com 19.3%, a ajuda visual com 12.0% e a construção de modelos de
apresentação com 8.1% dos votos.
Quanto às dificuldades sentidas ou antecipadas na adoção da impressão 3D, onde as opções de
resposta obtidas através do estudo da consultora Sculpteo (Simonot et al., 2015), sendo estas
apresentadas pela sua relevância. A principal dificuldade apresentada é a fraca capacidade e
consistência das impressoras disponíveis; na segunda posição surge o custo dos equipamentos e
consumíveis; na terceira posição, a falta de perceção das necessidades dos clientes; na quarta posição,
a falta de quadros jurídicos claros; na quinta posição, a dificuldade na engenharia inversa e na sexta
posição a formação de membros das equipas. Os resultados obtidos através do inquérito para o grupo
que aparenta já estar a usar a tecnologia de impressão 3D aparenta estar alinhado nos dois primeiros
fatores apresentados como principais barreiras na adotação desta tecnologia, nomeadamente a fraca
capacidades e consistência das impressoras disponíveis e o elevado custo dos equipamentos e
consumíveis. A formação de membros das equipas surge na terceira posição, ao passo que no estudo
da consultora surge em sexto. Estas opções de resposta obtiverem no inquérito 54.5%, 18.2% e 9.1%
dos votos, respetivamente. Para o grupo que aparenta apresentar intenções de adotar a impressão
3D, os principais fatores antecipados como barreiras à adoção desta tecnologia foram os elevados
custos dos equipamentos e consumíveis e a fraca capacidade e consistência das impressoras
disponíveis. Neste grupo, as opções que surgem na primeira e segunda posição com 53% e 47% dos
votos, respetivamente, obtiverem a segunda e primeira classificação no estudo da consultora.
CONTRIBUTOS
O trabalho desenvolvido apresenta três contributos principais: em primeiro lugar, de uma forma
global, contribui para o aumento da perceção da adoção da tecnologia de impressão 3D na indústrial
nacional; em segundo lugar, ao realizar um estudo sobre a problemática levantada, permite consolidar
esse conhecimento num documento e assim expandir o conhecimento académico existente sobre esta
temática a nível nacional; em terceiro lugar, permitiu expandir os conhecimentos do autor sobre a
tecnologia de impressão 3D, sobre a indústria transformadora nacional e o grau de adoção desta
tecnologia na indústria referida anteriormente.
56
LIMITAÇÕES
Relativamente ao trabalho desenvolvido, destacam-se as seguintes limitações. Em primeiro lugar, a
dificuldade em obter resposta aos inquéritos por parte das organizações, sendo a taxa de retorno
relativamente baixa face ao número de empresas consultadas. Em segundo lugar, para se obter um
estudo que se assemelhe aos estudos realizados por empresas de referência sobre as perspetivas de
adoção da tecnologia de impressão 3D, seria necessário abranger o maior número possível de
empresas existentes na Secção C do CAE e que estas fossem pró-ativas no preenchimento do inquérito,
de forma a obter-se a maior quantidade de dados possível.
TRABALHO FUTURO
Tendo em conta os resultados obtidos e as limitações referidas, sugere-se que este trabalho sirva como
ponto de partida para estudos futuros que possam aprofundar os resultados obtidos. Uma vertente
deste trabalho a aprofundar num trabalho futuro será perceber em que medida a impressão 3D não é
aplicável aos processos produtivos do grupo dos “Non Adopters” e se existe a possibilidade de adaptar
estes processos, em algum ponto, de forma a adotar esta tecnologia. Numa vertente macro, este
trabalho de investigação poderá servir de ponto de partida para a criação de um plano entre entidades
governamentais e entidades privadas de forma a fomentar a adoção e utilização da tecnologia de
impressão 3D e potenciar uma alavancagem sustentável da indústria nacional.
57
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ANEXO 1 - PROCESSOS DE IMPRESSÃO 3D
STEREOLITHOGRAPHY (SLA)
Este processo de impressão foi o primeiro a ser introduzido no mercado em 1988 por Charles Hull. O
modo de funcionamento consiste na aplicação de uma tecnologia laser sobre uma resina líquida,
existente num reservatório, de forma a obter a foto polimerização da mesma, passando esta resina do
estado liquido ao estado sólido quando exposta ao raios ultra – violeta, emitidos pelo laser. Após
terminar cada camada, a plataforma baixa o suficiente, de forma a permitir a construção da camada
seguinte (CustomPartNet, 2008f). Na figura 36 pode ser encontrada uma ilustração do processo
anteriormente descrito.
Figura 36 - Processo de impressão 3D através de Stereolithography (Fonte: https://www.printspace3d.com/what-is-3d-printing/3d-printing-processes/)
FUSED DEPOSITION MODELLING (FDM)
Neste processo material plástico ou cera são extrudidos através de um bocal formando secções
transversais camada sobra camada. O material de construção é usualmente fornecido por filamentos
os quais são aquecidos a uma temperatura ligeiramente superior ao seu ponto de fusão para que o
material derreta ligeiramente e flua facilmente através do bocal. Após a deposição do material, este
retorna ao estado sólido através do seu arrefecimento natural. Depositada a camada de material a
plataforma baixa o suficiente para que o processo se repita e a próxima camada seja depositada. Na
figura 37 pode ser encontrada uma ilustração do processo descrito anteriormente (CustomPartNet,
2008a).
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Figura 37 - Processo de impressão 3D através de Fused Deposition Modelling (Fonte: http://www.hindawi.com/journals/at/2011/746270/fig2/)
INK JET PRINTING (IJP)
No processo de Ink Jet Printing o material de impressão e o material de suporte estão guardados em
dois reservatórios aquecidos, de forma a manter estes materiais no estado líquido. Estes reservatórios
estão ligados à cabeça de impressão que se movimenta no plano das ordenadas e das abcissas. Esta
ao receber instruções deposita pequenas gotas destes materiais nas localizações necessárias
depositando uma camada. Estas gotas ao serem depositadas arrefecem e solidificam. Terminada a
deposição e arrefecido o material, uma cabeça com uma lixa desloca-se sobre a camada de material
mais recente de forma a alisá-la. Em seguida o coletor de partículas aspira os resíduos resultantes do
passo anterior, o elevador baixa em função da espessura da camada seguinte e todo o processo se
repete novamente (CustomPartNet, 2008b). Na figura 38 pode ser encontrada uma ilustração do
processo apresentado anteriormente.
Figura 38 - Processo de impressão 3D através de Ink Jet Printing (Fonte: http://www.custompartnet.com/wu/ink-jet-printing)
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SELECTIVE LAYER SINTERING (SLS)
O processo Selective Layer Sintering consiste na utilização de um laser que sinteriza criteriosamente
polímeros em pó ou compósitos de metal em sucessivas secções transversais da peça a construir. Esta
peça é construída sobre uma plataforma que ajusta a sua altura em função da espessura da camada a
construir. As camadas adicionais de pó são depositadas no topo de cada camada anteriormente
solidificada e são sucessivamente sinterizadas. Este pó é transferido do seu recipiente para a
plataforma de impressão através de um rolo antes de ser construída uma nova camada. Este pó é
mantido a uma elevada temperatura para que este se funda mais facilmente quando exposto ao laser
(CustomPartNet, 2008e). Na figura 39 pode ser encontrada uma representação gráfica do processo
apresentado anteriormente.
Figura 39 - Processo de impressão 3D através de Selective Layer Sintering (Fonte: http://3dprintingfromscratch.com/common/types-of-3d-printers-or-3d-printing-technologies-
overview/)
THREE DIMENSIONAL PRINTING (3DP)
O processo inicia-se quando o pistão eleva o reservatório de pó, onde posteriormente um rolo distribui
uma camada deste material no topo da plataforma de construção. A cabeça de impressão deposita um
líquido adesivo nas regiões selecionadas unindo criteriosamente o leito de pó existente na plataforma.
As partes unidas pelo adesivo formam uma camada da peça, onde o restante pó que não foi unido
serve de suporte durante o processo construtivo. Após uma camada estar terminada, a plataforma de
construção desce o suficiente de forma a receber uma nova camada de pó a ser distribuída e nivelada
pelo rolo, voltando a repetir-se este processo até a peça estar finalizada (CustomPartNet, 2008d). Na
figura 40 pode ser encontrada uma representação gráfica do processo apresentado anteriormente.
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Figura 40 - Processo de impressão 3D através de Three Dimensional Printing (Fonte: http://www.uni.edu/~rao/rt/major_tech.htm)
SELECTIVE LAYER MELTING (SLM)
O processo de Selective Layer Melting tem um funcionamento idêntico ao processo de Selective Layer
Sintering, com a diferença que neste processo o raio laser aplicado possui uma elevada potência, sendo
capaz de derreter qualquer material em pó (ligas metálicas, cerâmica e polímeros) não sendo
necessária a utilização de materiais como polímeros de ligação. Após terminar a impressão a peça sofre
um tratamento térmico e o pós–processamento necessário (3D Printers, 2010). Na figura 41 pode ser
encontrada uma ilustração do processo anteriormente apresentado.
Figura 41 - Processo de impressão 3D através de Selective Layer Melting (Fonte: http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-13103)
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ELECTRON BEAM MELTING (EBM)
O processo de impressão Electron Beam Melting consiste na utilização de um raio de eletrões,
controlado por computador, aplicado sobre uma camada de material em pó. Este ao derreter o pó
forma gradualmente as camadas do objeto. Após a camada estar completa, a plataforma baixa o
suficiente, recebendo uma nova camada de material em pó distribuída e nivelada por um rolo. Esta
nova camada irá sofrer o processo anteriormente descrito, até se obter a peça final. O processo de
impressão ocorre numa câmara sob vácuo, o que o torna este processo indicado para produzir peças
com materiais reativos ao oxigénio, como o titânio ou outras ligas metálicas (Printers, 2010). Na figura
42 pode ser encontrada uma ilustração do processo anteriormente descrito.
Figura 42 - Processo de impressão 3D através de Electron Beam Melting (Fonte: http://www.mdpi.com/1996-1944/7/12/8168)
DIRECT METAL DEPOSITION (DMD)
O processo de Direct Metal Deposition funciona através de um raio laser industrial controlado por um
braço robótico. Este foca-se na zona onde as instruções provenientes do ficheiro CAD indicam,
injetando, pixel por pixel, pequenas quantidades de metal em pó, derretendo este com o laser,
construindo assim uma fina camada da peça. Em seguida o laser é direcionado para a próxima
localização, onde irá traçar camada sobre camada até terminar a peça. Esta tecnologia permite manter
a precisão dimensional tal como a integridade do material. Atualmente esta é usada para fins de
revestimento, construção e reconstrução de peças metálicas (Dutta, Singh, Natu, Choi, & Mazumder,
2009). Na figura 43 pode ser encontrada uma ilustração do processo anteriormente descrito.
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Figura 43 - Processo de impressão 3D através de Direct Metal Deposition (Fonte: http://www.sme.org/MEMagazine/Article.aspx?id=8589935858)
LAMINATED OBJECT MANUFACTURING (LOM)
O processo Laminated Object Manufacturing consiste num mecanismo de alimentação que coloca uma
folha de material sobre a plataforma de construção, em seguida um rolo aquecido aplica pressão sobre
a folha de material de forma a colar esta à camada inferior. Através do laser, o material depositado na
plataforma é delimitado e cortado formando uma camada. As peças são obtidas através do
empilhamento, colagem e corte das folhas revestidas com adesivo no topo das camadas anteriores. O
laser corta o contorno da peça em cada camada. Após cada corte estar completo, a plataforma baixa
em função da espessura da folha, sendo esta em seguida colocada no topo das camadas anteriormente
depositadas. Colocada a nova camada, a plataforma sobe ligeiramente e um rolo aquecido aplica
pressão para formar a nova camada e todo o processo é repetido novamente até se obter a peça final
(CustomPartNet, 2008c). Na figura 44 pode ser encontrada uma representação gráfica do processo
apresentado anteriormente.
Figura 44 - Processo de impressão 3D através de Laminated Object Manufacturing (Fonte: http://www.metal-am.com/news/past_articles/002734.html)