A BMW tem mais de 30 anos de experiência em manufatura aditiva. A empresa começou a fazer componentes de protótipos para seus carros-conceito usando ferramentas de impressão 3D em 1991 e começou a introduzir processos baseados em plástico na produção em pequenas séries lentamente. Em 2012, ela estava fazendo componentes de carcaça de plástico para luzes de advertência de perigo, botões de trava central, freios de estacionamento eletrônicos e soquetes para o Rolls-Royce Phantom, bem como suportes de montagem para cabos de fibra ótica no Rolls-Royce Dawn. A primeira série de componentes baseados em metal — acessórios para a fixação da capota flexível — entrou em produção no i8 Roadster em 2017 .
Criando as condições certas
Três anos depois, em 2020, a BMW abriu seu Additive Manufacturing Campus em Oberschleißheim, sul da Alemanha, consolidando suas atividades sob o mesmo teto. O investimento de € 15 milhões permitiu que a empresa expandisse muito seus esforços no campo, fornecendo um centro para focar em treinamento de pessoal, P&D e design amigável à AM. Também forneceu um espaço para a montadora abordar os principais desafios para aditivos quando se trata de uso automotivo. Falando com a VoxelMatters, Jens Ertel, chefe da BMW Additive Manufacturing, descreveu esses desafios.
“O maior desafio para nós é reduzir os custos de material e processo, o que, em última análise, resulta em menor custo por peça”, ele confirma. “Somente com o uso da tecnologia certa, materiais e, acima de tudo, o design certo de componentes, o potencial total da tecnologia AM pode ser explorado.”
Outro grande desafio, continua Ertel, é a padronização da tecnologia. Isso tem sido particularmente difícil até o momento, pois as empresas têm adotado abordagens diferentes em seus esforços de P&D. Ele se refere a projetos que a BMW realizou, como IDAM para impressão 3D de metal e Polyline para impressão 3D de plástico. “Interfaces padronizadas são um pré-requisito essencial para escalabilidade, de modo que sistemas de diferentes fabricantes possam ser usados e integrados em um ambiente de produção de automóveis. Com nossos projetos financiados publicamente concluídos, criamos, junto com nossos parceiros, as condições para a produção em série no ambiente automotivo”, afirma Ertel.
Exploração de plástico
Uma das possíveis vias para abordar os desafios é o desenvolvimento de materiais. Como muitas outras empresas, a BMW vem explorando o uso de polímeros avançados e já os adotou para componentes específicos na produção em série. No modelo Mini John Cooper Works GP, o painel decorativo no painel é feito de termoplástico e projetado para ser leve e resistente. O trilho-guia da janela no i8 Roadster também é feito com um termoplástico de poliamida.
Mas em vez de se aprofundar nos benefícios do uso de polímeros avançados, Ertel destaca o fato de que cada componente em um veículo desempenha um papel diferente e, como tal, o material deve ser selecionado com base nos requisitos de uso. “Dependendo do campo de aplicação, usamos uma grande variedade de materiais”, ele explica. “Na área de construção de protótipos, usamos principalmente materiais que refletem as propriedades dos componentes da série posterior o mais próximo possível para permitir uma validação realista e madura. Portanto, dependendo de futuras aplicações no mundo real, os polímeros avançados podem ser úteis.”
Questionado se polímeros avançados poderiam ser usados em mais áreas do veículo, Ertel não descarta a ideia, mas enfatiza a necessidade de mais pesquisas. “Devido às altas demandas em nossos veículos e à implementação constante de inovações, as demandas sobre os materiais usados também estão aumentando. Nossa equipe de desenvolvimento avançado busca no mundo todo por novas tecnologias e materiais inovadores que nos beneficiarão no setor automotivo”, ele afirma.
Teste seu metal
Embora polímeros estejam sendo usados atualmente em seus veículos, a BMW continua dedicada a testar novos processos em seu Additive Manufacturing Campus, alguns dos quais podem expandir o portfólio de materiais. Recentemente, ela vem testando a fabricação aditiva por arco de arame (WAAM), que consiste em derreter alumínio ou um metal similar usando um arco e colocar as costuras soldadas uma sobre a outra para criar um componente. Isso funciona particularmente bem para peças grandes que exigem resistência e rigidez, ao mesmo tempo em que garante que sejam leves, como suportes de suporte de suspensão ou áreas do chassi.
“O alto grau de liberdade da tecnologia permite que geometrias complexas e otimizadas para peso sejam produzidas”, observa Ertel. “Isso significa que menos material e menos energia são usados na produção, pois as peças são fabricadas muito rapidamente. O menor peso dos componentes também reduz o peso dos nossos veículos e, portanto, seus requisitos de energia.”
Olhando mais adiante, Ertel está animado com o futuro da AM no setor automotivo. “Há novos designs, novas estruturas e novas soluções sendo feitas com AM todos os dias”, ele explica. “Estamos expandindo limites com quase nenhum limite em design e criando novas experiências para o cliente que não seriam possíveis de implementar convencionalmente. Estamos criando o futuro”. Para saber mais sobre os projetos da BMW acesse o site.
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