Customer
Subaru
Headquarters
Camden, New Jersey
Industry
Automotive
Employees
37,000+
“Velocidade é vida” é um mantra adotado em diversos setores. Seja pilotando um jato, lançando uma startup ou fabricando produtos, há um benefício tangível em agir rapidamente e buscar eficiências. Na manufatura, a velocidade (quando combinada com precisão) é fundamental, pois promove uma vantagem competitiva, permitindo que uma empresa reaja com mais agilidade às demandas do mercado.
Essa realidade não passou despercebida por Matt Daroff, gerente de engenharia de projetos da Subaru of America, Inc. (Subaru). Daroff e seus colegas da equipe de Desenvolvimento de Produtos de Acessórios (APD) da Subaru são responsáveis pelo desenvolvimento do extenso catálogo de Acessórios Originais Subaru disponíveis para todos os veículos Subaru vendidos nos Estados Unidos. As ferramentas e os dispositivos de fixação necessários para instalar esses acessórios com precisão eram tradicionalmente desenvolvidos e fabricados por meios convencionais – usinagem de peças de metal e plástico e sua montagem com parafusos –, um processo lento e muitas vezes caro, especialmente durante a validação e iteração de protótipos. A Subaru percebeu o potencial da manufatura aditiva (AM) para otimizar o processo de fabricação de ferramentas e, a partir dessa ideia, começou a jornada da equipe na impressão 3D.
Como em qualquer investimento significativo em equipamentos, a aquisição da impressora 3D pela montadora precisava se basear em uma sólida justificativa comercial. No entanto, isso não foi muito difícil de conseguir, tendo em vista o alto custo das ferramentas fabricadas tradicionalmente e terceirizadas. Ao migrar para a impressão 3D, a equipe da Subaru APD conseguiu aprovar a compra de uma impressora 3D Stratasys F770™ de grande formato, internalizando efetivamente a fabricação de ferramentas com um investimento de capital mínimo, além do custo da impressora. “Desenvolvemos ferramentas e gabaritos especializados para a instalação precisa de muitos de nossos produtos. O custo de fabricação de apenas um desses desenvolvimentos era tão incrivelmente alto que, quando colocamos tudo no papel, foi fácil justificar o caso de negócios para a compra de uma F770. A utilização da F770 para prototipagem e produção de ferramentas apenas para esse programa tinha a projeção de reduzir os custos em cerca de 70% e gerar um retorno sobre o investimento (ROI) em aproximadamente dois anos”, diz Daroff, observando também que a F770 tem sido usada desde então para prototipagem e ferramentas de várias linhas de produtos, incluindo uma variedade de veículos em desenvolvimento.
Mais significativo foi o impacto que a AM teve no processo de desenvolvimento de ferramentas. De acordo com a Subaru, a mudança para a AM transformou completamente o fluxo de trabalho da equipe, com benefício particular na prototipagem e no desenvolvimento do projeto de ferramentas. “A cadência de iteração nos protótipos de ferramentas era da ordem de semanas entre cada novo protótipo com a fabricação convencional. A manufatura aditiva reduziu essa cadência para dias. Isso nos permitiu reduzir nosso tempo de desenvolvimento de ferramentas para essa linha de produtos em bem mais de 50%”, diz Daroff. Isso também permitiu a mudança da produção terceirizada de lotes de ferramentas para a fabricação interna de peças únicas, no sistema just-in-time, uma estratégia que oferece os benefícios associados à manufatura enxuta, flexível e ágil.
Embora as melhorias no fluxo de trabalho tenham sido significativas, elas ainda estavam limitadas pelas restrições da impressão de peças grandes com os recursos de manufatura aditiva (AM) disponíveis. A impressora F770 utiliza a tecnologia de filamentos FDM® e possui uma câmara de impressão de dimensões generosas, capaz de acomodar os grandes suportes necessários para a instalação dos acessórios do veículo. Se algum dispositivo exceder o comprimento da base de impressão de 100 cm (39,4 pol.) da impressora, os projetistas de ferramentas da Subaru dividirão a ferramenta, imprimirão em várias peças e as unirão. Mas quando se combinam peças grandes com as velocidades típicas das impressoras baseadas em extrusão, os tempos de impressão podem ser longos.
De acordo com a equipe de APD da Subaru, isso não era inesperado. Mas, mesmo com esse entendimento, os cronogramas de produção ainda precisavam ser adaptados ao ritmo em que as ferramentas podiam ser impressas. E embora a manufatura aditiva (AM) tenha alcançado uma redução de custos em comparação com a fabricação convencional, a próxima questão era como atingir o próximo nível de benefícios que a AM poderia oferecer – economizando tempo por meio de operações de impressão aceleradas.
A resposta veio na forma de um teste beta de uma nova cabeça de impressão projetada para aumentar a velocidade da impressora F770 em pelo menos 1,5 vez. A nova cabeça de impressão T25 permite uma taxa de extrusão de material mais rápida e utiliza um orifício de ponta maior, acelerando o tempo de impressão. A cabeça T25 também imprime com a mesma altura de camada de 33 mm / 0,013 pol. que a cabeça de impressão padrão T14, produzindo um acabamento de superfície semelhante para a maioria das geometrias.
Testes internos da Stratasys em uma variedade de peças demonstraram um aumento no tempo de impressão de 1,86 a 2,27 vezes a velocidade da cabeça de impressão T14 padrão da F770. Os resultados de uma ferramenta de 36 polegadas de comprimento impressa pela equipe da Subaru resultaram em um aumento de velocidade de 1,96 vez – ou um tempo de impressão de aproximadamente metade do que levaria usando a cabeça T14. Antes de incorporar a nova cabeça de impressão T25, a equipe da APD contava com duas impressoras, a F770 e outra impressora de extrusão de grande porte, para atender às demandas de produção. Com a introdução da cabeça de impressão T25 mais rápida, a Subaru conseguiu aumentar a produtividade e atender à demanda apenas com a impressora F770, deixando o outro sistema disponível para outros trabalhos urgentes.
Daroff relata: “Quando nos foi apresentada a oportunidade de explorar o aumento da velocidade de impressão da nossa F770, todos nós ficamos entusiasmados. Até agora, estávamos usando outra máquina para compensar a falta de capacidade. Agora podemos obter todo esse rendimento em uma única máquina [F770]. Isso imediatamente tornou a operação mais robusta e flexível, liberando um recurso inteiro para outros trabalhos.”
Embora a cabeça de impressão T25 tenha tornado o processo de desenvolvimento de acessórios da Subaru mais eficiente em termos de tempo e custo, há uma visão mais ampla sobre como essa solução tem ajudado. Em resumo, ela aliviou alguns dos pontos críticos que a equipe enfrentava no curso normal dos negócios, permitindo que reagissem mais rapidamente do que jamais conseguiram no passado. Essa reação mais rápida significa que a operação não sofre mais as consequências e os custos associados a atrasos, reduzindo assim perdas e desperdício.
A Subaru aponta as solicitações urgentes de ferramentas como um excelente exemplo, situações em que um tempo de resposta mais rápido pode evitar atrasos para a equipe de instalação, reduzir o desperdício e proteger oportunidades de negócios que, de outra forma, seriam perdidas. “Grande parte do nosso desperdício é uma questão de tempo”, diz Daroff. “Os custos do tempo perdido são custos de oportunidade. Se nossa equipe não tiver as ferramentas necessárias para instalar nossos produtos com confiança e precisão, não faremos a instalação.” Portanto, quanto mais cedo pudermos fornecer à nossa equipe o que ela precisa para realizar esse trabalho, mais cedo poderemos criar valor para nossos clientes. Por outro lado, se não conseguirmos responder rapidamente para substituir ferramentas danificadas ou perdidas em campo, ou atender a solicitações de novas ferramentas, isso significa oportunidades perdidas de entregar nossos produtos”, acrescenta.
Além da economia de custos, isso também reforça os compromissos ambientais da montadora de reduzir o desperdício, conservar recursos e preservar os espaços naturais, o que se relaciona diretamente com o fato de que todos os produtos Subaru são fabricados em fábricas com zero desvio para aterros sanitários.
Quando a Subaru considerou a possibilidade de adotar a manufatura aditiva internamente, seu foco estava no potencial de incluir diversos fabricantes de equipamentos de AM. Com base em discussões com clientes internos, a equipe de desenvolvimento restringiu as opções às tecnologias de impressão de grande formato baseadas em extrusão. “Acho que selecionamos cerca de sete ou oito máquinas diferentes para avaliar, de fabricantes de todo o mundo”, diz Daroff. “Na época, nenhuma delas era da Stratasys. Com base no orçamento disponível que conhecíamos, achei que a Stratasys estava além do que poderíamos considerar realisticamente. Estávamos buscando o equilíbrio entre custo, qualidade e eficiência.”
A Subaru solicitou peças de amostra para avaliação aos diversos fabricantes em consideração. No entanto, com base em experiências positivas anteriores com a tecnologia da Stratasys, eles solicitaram uma amostra da Stratasys para usar como referência. Após comparar as amostras recebidas, a equipe da Subaru observou uma clara distinção em termos de resultado das impressoras industriais da Stratasys. “Nessa avaliação, assim que vimos a diferença, a lacuna de qualidade e o resultado das máquinas [da Stratasys], tivemos um argumento forte o suficiente para mostrar à nossa liderança e dizer: ‘Entendemos que este pode ser um investimento mais significativo, mas vale a pena’”, diz Daroff.
Não é todo dia que uma montadora consegue melhorar a eficiência do processo em quase 100% com uma simples atualização de equipamento. Mas foi isso que a Subaru conseguiu alcançar com o cabeçote de impressão T25 em sua impressora F770. Como resultado, isso abriu as portas para benefícios consideráveis a jusante, reduzindo ainda mais o tempo de desenvolvimento de ferramentas de vários dias para um dia ou, em alguns casos, até mesmo horas. A combinação dessa eficiência com a mudança para um fluxo de trabalho just-in-time dá à equipe de APD a capacidade de atender e colaborar com seus clientes muito mais rapidamente.
Daroff explica da seguinte forma: “Entregar as peças aos nossos clientes mais cedo dá a eles a oportunidade de testar aspectos que talvez não tenhamos percebido durante o desenvolvimento ou simplesmente identificar oportunidades razoáveis de melhoria em um projeto que já é bom. Isso nos dá a oportunidade de fazer correções e melhorias mais cedo, minimizando o desperdício de tempo e material em produtos defeituosos antes que sejam produzidos e maximizando as oportunidades de melhoria contínua.”
Para a Subaru, velocidade não significa apenas imprimir mais rápido — significa detectar problemas mais rapidamente, reduzir o desperdício e levar os acessórios ao mercado com maior confiança. A F770 com a cabeça de impressão T25 ajudou a tornar isso possível.
