Impressão 3D no desenvolvimento e produção de Drones

Impressão 3D no desenvolvimento e produção de Drones

11/08/2021

A tecnologia já está sendo explorada e se destacando em diversos setores, e algumas empresas estão aproveitando esta oportunidade para otimizar seus processos e, inclusive, oferecer um serviço cada vez mais aprimorado as seus clientes. A gigante AMAZON, por exemplo, está utilizando drones para a realização de entregas, enquanto outras companhias do ramo de segurança e monitoramento utilizam as pequenas aeronaves não tripuladas para vigilância e operações táticas.

Comumente conhecidos como drones, os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTS) são aeronaves que, diferentemente dos aviões ou helicópteros, não necessitam de pilotos embarcados para serem guiadas - são controlados remotamente e, muitas vezes, equipados com câmeras de alta qualidade.

 O que talvez você não saiba, é que a impressão 3D pode ser uma ferramenta extremamente útil nos projetos de fabricação destas aeronaves, tanto no desenvolvimento de protótipos, iteração de designs ou até mesmo na produção do produto acabado. 

Para começo de conversa, a palavra drone possui origem inglesa e traduzindo significa “zangão”. Para entender o seu funcionamento, a melhor associação que pode ser feita é com os antigos carrinhos de controle remoto, pois os drones funcionam de acordo com o mesmo princípio dos brinquedos, e são conduzidos através de um controle remoto que envia os comandos para a aeronave por meio de ondas de rádio.

Apesar de serem uma sensação em diversos setores, os drones são bem menos recentes do que muitos pensam. O modelo como conhecemos hoje começou a ser utilizado na Segunda Guerra Mundial, para realizar funções que arriscavam a vida dos soldados, como o reconhecimento e mapeamento de territórios. Hoje em dia a utilização foi ampliada, e muitas empresas estão utilizando os drones em diversos segmentos da cadeia produtiva e até mesmo para fins pessoais e entretenimento.

Principais aplicações da tecnologia

A utilização de drones está transformando profundamente setores como logística, agricultura, segurança e engenharia, uma vez que já assumem trabalhos complexos e reduzem custos de operação. Um estudo de mercado da DroEng, empresa especializada em cursos de capacitação, apresentou que cada indústria tem suas necessidades específicas, e, como consequência, requer diferentes tipos de soluções movidas a drones. Alguns segmentos valorizam a velocidade e capacidade de carga útil, enquanto outros se concentram no fornecimento de imagens de alta qualidade e dados em tempo real de uma forma rentável.

Segundo dados do Clarity from above, relatório elaborado pela PwC, o mercado relacionado ao uso de drones gerou oportunidades de negócios em um valor superior a 127 bilhões de dólares no ano de 2020. De acordo com a UE, é esperado que o mercado alcance a marca dos 10 bilhões de euros na Europa em 2025.

No Brasil, a utilização de drones para fins profissionais foi regulamentada em 2017, e hoje já são mais de 63 mil pessoas e empresas cadastradas na ANAC para operar as aeronaves não tripuladas. É estimado que o ramo já movimente mais de R$ 500 milhões em diversas operações no país. De acordo com pesquisa conduzida pela CallDrone, empresa que atua com alta tecnologia dos drones e cursos de capacitação em pilotagem, a receita do mercado nacional de drones é dividida da seguinte maneira:

41% - Infraestrutura

26% - Área agrícola

10% - Logística

8% - Serviços de segurança

7% - Entretenimento

5% - Empresas de seguros

3% - Companhias mineradoras.

O mesmo estudo mostrou que as melhores oportunidades para quem investe nesse mercado aqui no Brasil estão na área de engenharia – que engloba os serviços de infraestrutura, agricultura e mineração. Isso se deve muito à vasta extensão territorial do país, a alta qualidade das produções agrícolas, o grande volume de extração mineral e o potencial de projetos de construção.

Confira abaixo algumas das principais aplicações desta tecnologia atualmente:

Transporte e logística: A entrega por drones é um serviço logístico de carga e descarga de mercadorias, que corresponde à tarefa desempenhada hoje pelos operadores humanos e seu módulos de transporte. Ou seja, o drone coleta o item no ponto A e o entrega no ponto B. Além da economia, a modalidade viabiliza um serviço de entregas curtas, leves e rápidas.

Agricultura: A tecnologia permite o acompanhamento de toda extensão da plantação e até mesmo obter informações como a capacidade de retenção de água no solo, taxa de crescimento e detectar doenças de uma planta há mais de 200 metros de distância.

Campanhas publicitárias: O uso de drones incrementa a produção com tomadas diferenciadas e detalhes que só seriam possíveis com o uso de grandes aeronaves (helicóptero). 

Segurança e monitoramento: O drone pode ser utilizado para operações onde necessitem imagens detalhadas do local, região, pessoas, grandes multidões, e a fácil localização de objetos pela altura que pode ser obtida. 

Indústria e construção: O drone pode chegar aonde nenhuma pessoa poderia, eliminando riscos de acidentes de trabalho, cobrindo áreas onde o elemento humano não alcançaria, revelando detalhes únicos de estrutura, acabamento, vazamentos etc. Com esse recurso, a indústria e a construção civil ganham em agilidade na execução de imagens técnicas, dando dinamismo a seus procedimentos de produção e manutenção.

Benefícios da impressão 3D de drones

Como sabemos, a manufatura aditiva proporciona diversas vantagens na criação de protótipos ou modelos funcionais – e a indústria dos drones se vale muito delas. As peças impressas podem ser completamente customizadas, possuem baixo custo unitário de produção e podem ser extremamente leves, dependendo do material e parâmetros de preenchimento na impressão.

Em entrevista para a Sculpteo, a equipe da Svarmi, companhia dedicada à fabricação de drones customizados, revelou que foi possível poupar 40% do tempo de design do produto e processo de produção, além de reduzir em 20% o peso total dos drones utilizando a impressão 3D. Isso significa que, graças à manufatura aditiva, as peças podem ser produzidas a altas velocidades, testadas e modificadas se necessário. 

Outra grande vantagem a ser considerada diz respeito à redução dos custos de fabricação. A impressão 3D dispensa a fabricação de moldes e uso de ferramentas de corte, fora o fato de a peça ser produzida de maneira aditiva (camada por camada), reduzindo o desperdício de material. Além disso, se uma peça estiver quebrada, supondo que você já tenha o filamento e uma impressora, a criação da peça de reposição pode ser iniciada sem qualquer demora. Mesmo que muitos varejistas ofereçam entrega rápida, provavelmente não é mais rápido (ou tão satisfatório) quanto imprimir a peça você mesmo.

Materiais utilizados na fabricação de drones: da prototipagem ao produto final

Além de serem totalmente customizadas e com baixa densidade, as peças do drone fabricadas por impressão 3D podem ser rapidamente modificadas. Sendo assim, a primeira versão de alguns componentes pode ser produzida em PLA, um material de baixo custo e excelente estabilidade dimensional. Assim, qualquer mudança necessária pode ser facilmente implementada na próxima iteração. Uma vez que o modelo seja definido, as peças finais podem ser impressas em materiais mais resistentes e adequados, como poliamidas e materiais reforçados com fibras de carbono.

Como o drone está constantemente exposto a intempéries e radiação da luz solar, muitos componentes plásticos podem estar sujeitos à uma degradação prematura indesejada. Sendo assim, as peças que não necessitam de extrema rigidez ou extrema flexibilidade podem ser produzidas em ASA, um material muito similar ao ABS, do ponto de vista mecânico, com a vantagem de ter excelente resistência à radiação UV.

O material que você mais verá em drones (principalmente nos modelos mini quadcopters) é o TPU. Devido à sua alta flexibilidade e capacidade de deformação, o TPU absorve energia de impacto e protege os componentes aos quais ele está acoplado. Além disso ele pode absorver vibrações, melhorando a qualidade das imagens gravadas durante os voos. As principais peças impressas com TPU são os para-choques, protetores de hélices, câmeras e antenas.

Em alguns casos, os protetores de hélice também podem ser impressos em nylon, um material mais resistente ao impacto e desgaste por abrasão que o TPU, e que ainda mantém alguma propriedade de flexibilidade.

Para aplicações que requerem rigidez e alta resistência mecânica, como fuselagens e carcaças de proteção customizadas, um material recomendado é o nylon reforçado com fibra de carbono. Este material mantém algumas das vantagens do nylon puro, como sua resistência ao impacto, e a rigidez das fibras de carbono. Ele também é mais fácil de imprimir, pois apresenta menor tendência ao empenamento e adere melhor à mesa de impressão.

Considerações finais

A utilização da tecnologia de drones já é uma realidade em diversos segmentos, como agricultura, transporte e logística, segurança e construção civil. Começamos a observar empresas brasileiras se beneficiarem da impressão 3D em seus projetos – seja na validação de protótipos ou fabricação de componentes específicos do produto final. 

Dentre os materiais utilizados, o destaque vai para os filamentos de TPU, Nylon, ASA e Nylon reforçado com fibra de carbono. A escolha do material dependerá das propriedades específicas do componente a ser produzido, podendo ser rígido, flexível, resistente à radiação UV ou apenas para validação física do protótipo. 

A capacidade de produzir componentes customizados, sem necessidades de moldes ou ferramentas de corte, somada a grande gama de materiais de alta performance disponíveis, torna a manufatura aditiva uma técnica extremamente adequada para esta aplicação. A ADDITIVA 3DPS disponibiliza em seu portfólio de filamentos BASF Ultrafuse® diversos materiais de engenharia que atendem os requisitos para fabricação de drone:

Ultrafuse® PLA

Ultrafuse® PLA PRO1

Ultrafuse® PET

Ultrafuse® ASA

Ultrafuse® TPU 85A

Ultrafuse® PA

Ultrafuse® PET CF15

Ultrafuse® PAHT CF15

Para conhecer mais sobre os materiais, suas propriedades e aplicações, entre em contato com nosso time de especialistas através do site www.additiva3d.com.br ou por nossas redes sociais em @additiva3dprinting

Referências: https://transporte.rodojacto.com.br/entrega-por-drones-ja-e-uma-realidade-brasileira/