James Bakewell relata o uso crescente de peças produzidas aditivamente em aplicações de personalização para veículos e produção em série da BMW.
Em 2006, quando Dominik Rietzel estava terminando sua tese de diploma na universidade, seu professor perguntou se ele gostaria de fazer um doutorado em moldagem por injeção. Rietzel ficou lisonjeado, mas respondeu que achava que o futuro da produção em massa estava em uma tecnologia então conhecida como prototipagem rápida - manufatura aditiva (AM). Seu professor, depois de pensar por um momento, sugeriu que se essa era a direção que ele queria tomar, ele deveria “fazer uma visita ao médico."
Através do website Mini Yours Customized, um cliente pode personalizar dois produtos de manufatura aditiva - um painel lateral e uma placa de decoração para o painel no lado do passageiro do veículo. O programa aproveita a flexibilidade inerente dos processos de manufatura aditiva. Usando um configurador on-line, o cliente pode selecionar cor, alterar o padrão e adicionar palavras e um ícone a essas peças, que são impressas e enviadas diretamente a eles dentro de algumas semanas após a encomenda.
Aplicativos de personalização de veículos para manufatura aditiva
Pouco depois de ingressar na BMW, Rietzel diz que ele e sua equipe estavam procurando por “aplicativos” para manufatura aditiva dentro do BMW Group, e rapidamente tiveram a ideia da personalização. A lógica da equipe era sólida - a personalização de veículos já era um negócio lucrativo. Por exemplo, quando a Agência de Licenciamento de Motoristas e Veículos do Reino Unido (DVLA) disponibilizou chapas de matrícula personalizadas em 1989, foram vendidas mais de 4,5 milhões, o que representa uma receita de cerca de £2,3 bilhões. Mais recentemente, a Nissan relatou um aumento na demanda por personalização de seu Micra. Aproximadamente 22% dos compradores do Micra estão optando por adaptar o exterior de seus veículos, gastando uma média de €400 (US$ 455) cada um nos chamados pacotes de personalização para fazê-lo.
No entanto, o número de variáveis que um cliente podia usar para esses sistemas de personalização era bastante limitado. Rietzel acreditava que através do uso de Manufatura Aditiva, os clientes da BMW poderiam ter maior liberdade de expressão. Ele diz: “A questão que nos perguntávamos era: "e se você pudesse usar Manufatura Aditiva para criar suas próprias edições especiais?"
De todos os produtos da BMW, a premissa parecia se encaixar bem com o Mini. A marca tem um culto de seguidores e é muito popular entre os jovens, o que significa que há mais espaço para experimentação em comparação às marcas mais conservadoras da BMW.
Os primeiros conceitos foram elaborados em 2013 e, em 2015, as peças de Manufatura Aditiva foram testadas em campo para a DriveNow, o serviço de compartilhamento de carros da BMW. Através deste teste, placas de identificação foram produzidas para a 100 Minis usando a tecnologia CLIP da Carbon. A resposta deste teste foi boa e, em abril de 2016, Rietzel foi informado de que poderia testar a tecnologia em produção em larga escala. Havia todavia uma questão; ele teria que fazê-lo até o início da produção em janeiro de 2018: "Voltei para a equipe e disse a eles que teríamos muito trabalho durante o próximo ano e meio."
O primeiro passo foi definir os produtos com uma equipe de design. Uma vez que isso foi resolvido, Rietzel diz que teve que "criar fãs" em todos os outros departamentos - como TI, pós-venda, pesquisa de materiais e marketing - que estariam envolvidos na colocação dos produtos no mercado.
Processos AM para atender a altos padrões
Em seguida, Rietzel e a equipe tiveram que selecionar processos AM capazes de produzir as peças de acordo com os padrões exigentes da BMW. A placa decorativa para o painel, por exemplo, deveria ser produzida com as tolerâncias mais próximas. Teria que ser adequado para o cliente encaixar manualmente - Rietzel estava convencido de que a instalação dessas peças não deveria exigir visitas à concessionária. Além disso, deveria permanecer intacta em caso de colisão, para não colocar os passageiros em perigo adicional.
As peças são produzidas no AMC usando uma variedade de plataformas AM, incluindo o CLIP da Carbon, Fusão de Multi Jato da HP e a tecnologia de sinterização seletiva a laser (SLS) da EOS.
A BMW é parceira de longa data da HP e da EOS e investiu na Carbon em setembro de 2016. A Carbon afirma que sua tecnologia CLIP permite que peças com superfícies de alta qualidade fossem produzidas mais rapidamente do que é possível usando métodos convencionais.
Usando o processo, a luz é projetada através de uma janela permeável ao oxigênio em um reservatório de resina curável por radiação ultravioleta (UV). Conforme uma sequência de imagens UV é projetada, a peça se solidifica e a plataforma de construção é elevada. O coração do processo CLIP é a zona morta, uma fina interface líquida de resina não curada entre a janela e as seções impressas da peça. A luz atravessa a zona morta, curando a resina acima para formar uma peça sólida. A resina flui sob a parte de cura à medida que a impressão avança, mantendo a interface líquida contínua do qual seu nome foi tirado. Uma vez que uma peça é impressa, ela é cozida em um forno de circulação forçada, onde o calor desencadeia uma reação química secundária que faz com que os materiais sejam fortalecidos.
As peças resultantes são pintadas à mão na BMW com um sistema de duas camadas especialmente desenvolvido que dá o acabamento de superfície premium exigido pela montadora.
Depois que Rietzel e sua equipe obtiveram a aprovação final das peças, eles tiveram que criar um sistema que permitiria que eles fossem produzidos. Eles tiveram que desenvolver um configurador que orientasse o cliente através do processo do design da peça e também garantisse que, ao adicionar texto, o cliente não violasse nenhuma lei de cópia ou obscenidade, desenvolvendo uma lista negra automatizada de palavras e termos que não poderiam ser adicionados às peças. Um sistema de revisão manual está em vigor para casos mais complicados.
Depois que o cliente faz o design da peça, a encomenda passa para um sistema de planejamento de recursos empresariais (ERP) e, paralelamente, para um sistema de execução de fabricação construído em uma plataforma interna desenvolvida pela BMW em 2011 para produzir protótipos. Rietzel diz: “Este foi um desafio difícil, já que não havia nenhum prestador de serviços que pudesse fazer isso para nós. Os arquivos entram no sistema e são automaticamente colocados em uma máquina onde são produzidos, depois passam para a oficina de pintura, antes de serem embalados e enviados para o cliente.”
Existem muitos passos para controle de qualidade entre eles. Cada peça tem um código de identificação exclusivo que é legível usando um sistema de monitoramento de câmera e fornece uma série de informações de produção, o que permite que qualquer problema seja rapidamente identificado e resolvido.
Dado que Rietzel é incapaz de discutir os números de produção, é difícil de avaliar o sucesso do Mini Yours Customized. Certamente, o feedback dos clientes parece ser extremamente positivo, e a experiência e o conhecimento adquiridos com o programa certamente serão inestimáveis. Rietzel diz: “A BMW não faz demonstrações. Queremos nos preparar para usar AM onde for necessário e onde for nos ajudar."
Outras aplicações comerciais de Manufatura Aditiva são altamente prováveis, especialmente considerando que o BMW Group tomou a decisão de investir mais de € 10 milhões em um novo Additive Manufacturing Campus. Localizado em Oberschleissheim, ao norte de Munique, a instalação de 6.000 m² acomoda até 80 funcionários e mais de 30 sistemas industriais para metais e plásticos. Está agendado para entrar em operação no início de 2019. Rietzel conclui dizendo que o Mini Yours Customized era apenas um ponto de partida: “queremos fazer muito mais coisas”.
A produção do BMW i8 LeipzigAM talvez fosse uma tecnologia relativamente nova, mas a BMW foi um dos primeiros a adotar e na última década, a empresa utilizou mais de 1 milhão de peças impressas em produção em série. Só neste ano, a montadora espera produzir 200 mil componentes usando AM - um aumento de 42% em comparação a 2017.
Para aplicações em série, ele usa AM para produzir componentes que de outra forma não seriam utilizáveis usando outros processos, e antes do Mini Yours Customized, a tecnologia só era aplicada a veículos de última geração. Por exemplo, os suportes de plástico para luzes de aviso de perigo, botões de trava central, freios de estacionamento eletrônicos e tomadas para o Rolls-Royce Phantom eram feitas usando AM desde o início da produção em 2012.
O i8 Roadster apresenta duas peças produzidas usando processos AM. Na verdade, a milionésima peça produzida pela BMW foi um trilho de guia de janela - peça da porta que permite que a janela suba e desça de forma suave - para o esportivo híbrido-elétrico. O trilho levou apenas cinco dias para ser desenvolvido e foi integrado na produção em série na fábrica da montadora em Leipzig, pouco tempo depois. O componente é fabricado usando a Tecnologia HP Fusão de Multi Jato, que é capaz de produzir até 100 trilhos de guia de janela em 24 horas.
A primeira peça de AM a ser apresentda no i8 Roadster foi o suporte para acessório de capota. Feito de liga de alumínio, o componente metálico pesa 44% menos que a peça plástica moldada por injeção que é normalmente usada, mas é dez vezes mais rígido.
O BMW Group espera que, com o tempo, se torne possível produzir componentes diretamente onde eles são necessários. O chefe de seu Centro de Manufatura Aditiva, Jens Ertel, diz: “Já estamos usando AM para fabricar componentes de protótipos em Spartanburg, Shenyang e Rayong. No futuro, poderíamos imaginar a integração mais completa nas estruturas de produção locais para permitir produção de pequenas tiragens, edições específicas de países e componentes personalizáveis - desde que representem uma solução lucrativa.”
