Implementação da Tecnologia SPIF no Fabrico de Bases de Próteses Dentárias

Single Point Incremental Forming

Artur Ribeiro Nº 76270

Diogo Gonçalves Nº 76022

João Ribeiro Nº 77708

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ÍndiceI. INTRODUÇÃO....................................................................................................................................................2

II. CONTEÚDO.......................................................................................................................................................3

1. CARACTERÍSTICAS.............................................................................................................................................3

Desafio e solução.............................................................................................................................................3

Metodologia......................................................................................................................................................4

2. IMPACTO............................................................................................................................................................6

Entrada no mercado.........................................................................................................................................6

Modelo de negócios..........................................................................................................................................7

Financiamento..................................................................................................................................................8

Intellectual Property Right (IPR) e enquadramento legal...............................................................................9

3. IMPLEMENTAÇÃO...............................................................................................................................................9

Equipa...............................................................................................................................................................9

Descrição dos planos de trabalho....................................................................................................................9

III. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................................................10

I. IntroduçãoO presente trabalho foi realizado no âmbito da unidade curricular Tecnologias Avançadas da

Produção, lecionada pelo Professor Victor Neto, do Departamento de Economia, Gestão, Engenharia Industrial e Turismo (DEGEIT), da Universidade de Aveiro, onde nos foi proposta a criação de uma inovação revolucionária que envolvesse novas tecnologias de produção. No nosso caso escolhemos o fabrico de bases de próteses dentárias, cujo modo de fabrico contém, no seu processo produtivo, a utilização da tecnologia de formação incremental através de ponto único (Single Point Incremental Forming - SPIF).

O principal objetivo deste projeto é procurar e avaliar a exequibilidade técnica e o potencial comercial de um produto inovador que uma potencial PME investigaria, visando a sua comercialização. Com isto iremos realizar um plano de negócios que descreve a ideia, a própria inovação, o seu potencial de mercado e até, como referido anteriormente, a sua viabilidade tendo em conta o tempo, recursos e competência.

Abordando mais propriamente o tema escolhido, o motivo pelo qual enveredámos para este assunto foi devido há necessidade na produção de próteses de base dentária tendo em conta a condição de cada cliente, pela simples razão da diferenciação das mesmas de pessoa para pessoa. Com esta tecnologia haverá uma maior precisão no fabrico destas, sendo que aspetos como a comodidade, a fácil adaptação e o aumento da durabilidade acrescentam um valor bastante significativo a uso desta tecnologia. Contudo, também haverá obstáculos como por exemplo, o custo e o tempo de produção que, efetivamente, impõe certos limites neste método.

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II. Conteúdo

1. Características

Desafio e solução

Atualmente no mercado, existe uma falta de resposta no que diz respeito à comodidade de uma prótese de base dentária. Os pacientes que necessitam deste produto realmente são obrigados a comprar, visto ser um produto essencial para o seu bem-estar diário, não só físico mas também psicológico. Através de uma pequena pesquisa, obtivemos alguns indicadores cujos produtos oferecidos não satisfaziam grande parte da procura do mercado.

Assim, o nosso grupo propõe-se à pesquisa e desenvolvimento da criação de um produto de qualidade elevada, que agrade uma maior percentagem de mercado, recorrendo à tecnologia SPIF. O processo alienado a esta tecnologia é a deformação de uma sheet metal através de um ponto único, hexaédrico que aplica pressão e, consequentemente, molda a chapa metálica de acordo com o prévio processamento em linguagens CAD e STL.

Na Figura 1 vamos apresentar o processo produtivo utilizado pela nossa empresa para a conceção do produto.

Figura 1 - Processo produtivo

Recorrendo a esta tecnologia, percebemos que existia um grande potencial para a criação de um produto similar ao atualmente oferecido no mercado. No entanto, distinguimo-nos pela qualidade e detalhe, graças ao SPIF.

Esta tecnologia tem como características a precisão e exatidão. Desta forma, este método de produção destaca-se dos concorrentes, devido ao produto final ser mais adaptada ao paláto (céu da boca) ou às gengivas do utilizador, dependendo da necessidade deste, proporcionando, assim, um maior conforto.

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Figura 2 - Análise FE (Potran et al., 2016)

Na Figura 2, está representada a comparação entre a geometria de uma base dentária original e a sua reprodução através da tecnologia SPIF. Podemos constatar que a maior parte da imagem se encontra representada a verde, sendo este um indicador de que a peça criada a partir da tecnologia tem uma precisão de nível bastante elevado (Verde - ±0.2mm de diferença) . Por isso, podemos concluir, que qualquer criação através desta tecnologia, utilizando o mesmo tipo de chapa metálica, terá alta precisão e nível de detalhe.

Assim, a nossa vantagem competitiva é o recurso à tecnologia SPIF como forma de fabrico.

Metodologia

No campo odontológico, há uma grande necessidade na produção de base de próteses dentárias tendo em conta a situação personalizada de cada cliente. Com a ajuda do SPIF, tornar estas bases úteis e ao mesmo tempo confortáveis torna-se cada vez mais tangível. Esta tecnologia permite elevar a produção destas a outro nível, não só em aspetos estéticos como também funcionais, assumindo, então, o bem estar e a eficiência de produção como os pilares desta inovação.

Como seria de esperar, a medicina dentária não é, definitivamente, um assunto apenas do presente. Segundo o autor Johnson (1959), foram descobertos, entre o século 4 e 5 antes de Cristo, registos sobre tratamentos dentários, no Egito. Existem, inclusive, provas que possibilitam a hipótese de termos de remontar a 2500 anos antes de Cristo para falarmos da primeira prótese dentária, encontrada também no Egito, num túmulo, por Herman Junker.

Mas o maior avanço na medicina dentária ocorreu no início do século 18. Muito se deve a Pierre Fauchard, considerado o "pai da medicina dentária moderna", o médico que estabeleceu os padrões muito elevados na qualidade da área. Em 1723, o livro escrito por este sugeria vários avanços nesta área, desde próteses de um único dente a próteses dentárias completas. Até meados desse século, os materiais considerados como substitutos dos dentes seriam dentes humanos (através da venda dos próprios dentes, transplantes ou roubo a defuntos), dentes de animais e dentes artificiais, tanto de marfim como de minerais e, mais tarde, porcelana. Pelo ano de 1774, Duchâteau decide começar a investigação de próteses dentárias recorrendo à indústria cerâmica (Qulam, Bin, & Rasidi, 2017). Chemánt, dentista, começa a utilizar estes métodos e dá-se, então, uma disseminação de informação, aproveitada, em grande parte, pelos americanos, que resolvem também investigar as

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possibilidades. Em 1817, introduz-se, na América, os dentes de cerâmica. Em 1839, Charles Goodyear descobre um método que permite produzir borracha e, em 1855, patenteia o seu processo de criação de vulcanite e, mais tarde, troca-as por royalties ou por licenciamentos profissionais. Não contentes com a falta de partilha de conhecimento e impedimento do avanço natural da área, os dentistas estabelecem um clima de tensão para com a companhia detentora das patentes (Goodyear Company), até que, em 1879, Samuel Chalfant, dentista, dispara a tiro sobre Josiah Bacon, diretor financeiro da empresa. Mais tarde, S. S. White assume a responsabilidade de disponibilizar gratuitamente o método de produção. Apesar de todas as vantagens deste método, este não consegue entregar uma resposta estética e, em 1937, começa-se a utilizar o PMMA (polymethyl methacrylate) para a produção de próteses dentárias. No final do século 20, começamos a introduzir o metal na produção de próteses, permitindo uma maior precisão, mas, ao mesmo tempo, um maior incómodo.

Achamos que é a altura perfeita para mais um avanço na área de medicina dentária, conjugando o que já existe com tecnologias mais atuais, oferecendo melhorias a um produto que tem vindo a ser aperfeiçoado ao longo do tempo.

Neste momento, a nossa inovação está em fase de desenvolvimento de protótipos. Já foi testado e provado por engenheiros certificados que é possível criar bases de próteses dentárias através da utilização desta tecnologia. No entanto, ainda é necessário ter a confirmação que realmente o mercado deseja este produto e está disposto a pagar um preço premium para o ter. Acreditamos que o futuro, passa por a distribuição de alguns exemplares vendidos a baixo custo (sem margem de lucro para a nossa empresa) de forma a, ouvir opiniões de early adopters que nos informem como a integração deste produto afeta as suas vidas diárias.

Neste estudo, pretendemos auferir certos indicadores que nos permitam refletir sobre a viabilidade do projeto. Para isso, é importante perceber todos os custos associados ao desenvolvimento da tecnologia de suporte (SPIF) e os custo de fabrico, para que possamos perceber se o preço que o cliente está disposto a pagar corresponde ao verdadeiro valor criado para este. Assim, garantimos tanto a satisfação dos nossos clientes, bem como a estabilidade financeira para a nossa empresa.

Mais tarde, o objetivo é esta forma de criação de próteses dentárias ser considerada pelos pacientes como todas as outras que existem no mercado. Para isso, é imperativo a apresentação deste produto no universo da medicina dentária, através de apresentações em congressos e a exposição de estudos da tecnologia em artigos científicos e ainda a sua divulgação em revistas da área. Assim os médicos podem explicar aos seus pacientes todas as soluções que estes dispõem quando confrontados com a necessidade da utilização de uma prótese.

É fundamental para a nossa empresa construir uma boa relação, também com os laboratórios já produtores de próteses dentárias. Isto porque o nosso negócio passa por, em conjunto, fornecer próteses dentárias aos clientes. A nossa estratégia passa por nos aliarmos a laboratórios com alguma notoriedade de forma a certificar nos de que o produto final não vai ser entregue com defeituoso ao cliente.

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2. Impacto

Entrada no mercado

A entrada no mercado é algo que é essencial no sucesso ou insucesso do negócio. Conhecer bem o nosso comprador tipo e perceber como chegar até ele é algo essencial para o êxito do projeto. Por isso foi dedicado especial atenção neste tópico.

Foi consensual que temos dois públicos alvo. Estes são pessoas que necessitam de próteses dentárias e querem utilizar as melhores próteses, que lhes oferecem a personalização mais precisa e exata do mercado e, ainda, todos as pessoas que utilizam próteses dentárias, mas não sentem que o produto adquirido seja cómodo ou prático para utilização diária.

A nossa empresa pretende criar um nicho dentro de um mercado já maduro. Nós pretendemos vender um produto de luxo ocupando, inicialmente entre 1 a 2 por cento do mercado mas com pretensões de crescer, ganhando assim espaço neste mercado de forma a tornarmo-nos o serviço mais premium de todas as alternativas existentes.

Atualmente, os nossos concorrentes diretos são os laboratórios que utilizam os métodos tradicionais para produzir bases de próteses dentárias. Os indiretos são métodos substitutos como, por exemplo, coroas, capas, entre outros.

O nosso maior obstáculo à entrada no mercado será os laboratórios adotarem as nossas bases dentárias. Como forma de ultrapassar esta barreira, nós pretendemos convencer os dentistas a explicarem e aconselharem os pacientes no sentido em que a solução oferecida pela nossa empresa poderá ser benéfica para o melhor bem-estar dos mesmos. Desta forma, desviamos a decisão da adoção deste método de fabrico para o cliente final retirando assim espaço aos laboratórios que nos poderão causar entraves.

Figura 3 - Protótipo do produto (Potran et al., 2016)

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Modelo de negócios

A implementação deste método no fabrico de bases de próteses dentárias é uma ideia pioneira neste tipo de mercado, visto que está praticamente inexplorado. A estratégia principal da nossa empresa visa apresentar produtos revolucionários no mesmo, o que nos leva a uma diferenciação total perante qualquer outra neste meio. A exploração deste tipo de produtos pode também ser um risco, visto que nem todos poderão ser bem sucedidos, contudo, sendo este o nosso primeiro produto, pensamos que este irá ser um verdadeiro sucesso.

O único material que nos irá ser fornecido serão as chapas metálicas nas quais trabalhamos diretamente. Por sua vez, os únicos clientes que usufruirão do nosso produto final serão somente os laboratórios de medicina dentária, pois este irá ser, como o próprio nome indica, a base da prótese dentária, portanto, estes laboratórios ainda irão, seguidamente, continuar o processo de fabrico da mesma.

Focando agora mais no modelo de negócio, iremos ver alguns meios que nos levaram à realização deste projeto. Inicialmente, os motivos a partir dos quais nos focámos para trabalhar no mesmo foram a reduzida durabilidade e a baixa precisão de fabrico das próteses dentárias convencionais e as reclamações dos próprios utilizadores quanto ao conforto destas. Analisamos o mercado e verificámos todas as hipóteses para solucionar os problemas atrás encontrados. Ao implementar este projeto conseguiríamos apresentar um produto mais personalizado, a partir do uso de uma tecnologia de produção mais sofisticada e eficaz (SPIF) e utilizando um tipo de material com um maior ciclo de vida e maior facilidade no seu fabrico (Aço inoxidável X 6Cr17). Com esta mesma

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Figura 4 - Modelo Lean Canvas

tecnologia temos uma vantagem competitiva, visto que temos uma clara facilidade na transformação do modelo 3D do paciente no nosso produto final.

Uma vez que este plano seja implementado teremos que saber como divulgar a nossa base de prótese dentária ao nosso público alvo, para que estas conheçam a realidade acerca do nosso conceito. Para que tal aconteça, não só feiras tecnológicas e congressos de medicina dentária serão os melhores pontos de promoção do nosso produto, como também revistas e artigos científicos poderão impulsioná-lo da mesma maneira.

Apesar desta tecnologia ser mais orientada para pequenos lotes de produção (devido à não existência de um molde físico e à extrema personalização de cada peça), com o aumento da procura iremos ter que aumentar o fabrico destas bases. Para solucionarmos esta questão iremos, obrigatoriamente, adquirir mais máquinas, consoante o nível da procura, atendendo assim a um maior número de pedidos num menor espaço de tempo, aumentando então a produtividade.

Financiamento

Inicialmente, este é um projeto que necessita de elevado investimento, nomeadamente no que toca às infraestruturas tecnológicas. O investimento na aquisição/criação da máquina, com recurso a uma equipa de engenharia especializada para o efeito, contemplando a tecnologia SPIF, segundo os nossos cálculos, custar-nos-ia cerca de 175.000€.

O custo de fabrico por peça rondaria os 180€. Tendo em conta que uma base de uma prótese é uma peça com um elevado detalhe, esta demora cerca de 3 horas a ser produzida. Com base na análise do artigo escrito por Petek, Gantar, Pepelnjak, & Kuzman, (2007) antevimos que os custos de manter a máquina a trabalhar, por hora, ronda os 33,30€. Para somar a estes custos temos que considerar o custo do material (3€/Kg), os custos operacionais (20% dos custos produtivos) e ainda o salário de um trabalhador especializado para operar a máquina (20€/Hora).

Por último, ponderamos ainda, os custos que iremos ter relativos à publicidade. Pretendemos expor o nosso produto através da presença em feiras de tecnologias aplicadas à medicina dentária e em revista e jornais da área, despendendo assim 4.500€ anuais.

Pretendemos amortizar os nosso custos, estabelecendo o preço de venda de cada unidade por 400€. Visto este processo de fabrico ser demorado e num dia de 8h apenas conseguimos produzir 2,67 peças, esperamos atingir um lucro líquido diário a rondar os 590€. Assim, estamos confiantes que a partir do 15º mês, a nossa empresa tenha completado a amortização da máquina e comece a gerar lucro que poderá ser utilizado para a aquisição de uma segunda máquina.

Figura 5 - Previsão da amortização do investimento

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Intellectual Property Right (IPR) e enquadramento legal

A patente de invenção é a forma mais eficaz de proteger legalmente uma invenção contra fabrico, oferta, armazenagem, introdução no comércio ou utilização indevidas.

No nosso caso, antes de comercializar o produto, pretendemos adquirir esta patente que nos proporciona o direito exclusivo de usar a tecnologia SPIF para a produção de bases de próteses dentárias. Apesar do pedido de patente tornar o nosso processo produtivo público, esta, se for aprovada, torna-nos durante 20 anos, a contar desde a data do pedido, os únicos a, legalmente, produzirmos bases de próteses dentárias utilizando a tecnologia SPIF.

3. ImplementaçãoEquipa

A nossa equipa de trabalho e desenvolvimento é composta por um elemento da área da engenharia mecânica, para uso e respetiva manutenção da máquina de fabrico e também da máquina leitora de moldes, assim como o processamento da modelação dos próprios moldes, e por três elementos da área da investigação e desenvolvimento tecnológico, especializados também na área da engenharia mecânica ou industrial, que projetem e criem a máquina para o processo produtivo e promovam o contínuo desenvolvimento desta, afim de não só oferecermos o produto atual na sua elevada qualidade, mas um futuro ainda melhor.

Como criadores da marca, pretendemos integrar a equipa de gestão de empresa e desenvolvimento de negócio, procurando constantemente aumentar a nossa visibilidade de mercado e também a carteira de clientes, sendo presença assídua em feiras/exposições/convenções que estejam de acordo com os valores da empresa, de forma a divulgar ao máximo o nosso produto.

Existe ainda mais um elemento da equipa que tem como função assegurar toda a logística necessária e estabelecer contacto pós-venda com os laboratórios com os quais trabalhamos, com o objetivo de assegurar o feedback positivo.

Descrição dos planos de trabalho

A. Costs of the feasibility

study/Direct and indirect costs of

the action

Total costsReimbursement rate

%

Maximum EU contribution

Maximum grant

amount

Form of costs Lump sum

30 000 225000 22,2 % 50 000 50 000

Tabela 3.a: Work package description

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Work package title Estudo de Viabilidade

Objetivos: Avaliar a viabilidade do nosso produto.

Descrição do trabalho Para este estudo de viabilidade ser possível, teríamos que recorrer a uma máquina SPIF que

pudéssemos utilizar através de alguma ajuda do Estado como, por exemplo, as universidades e institutos que tenham na sua posse este tipo de equipamento.

Inicialmente, para demonstrar a viabilidade do nosso produto iremos efetuar uma análise FE (Finite Element), que consiste na previsão da geometria de ferramenta ideal, etapas de formação necessárias e plano de fase para produzir peças não defeituosas.

Serão realizados também testes de precisão na aplicação da tecnologia SPIF no nosso produto em específico. Neste teste pretendemos obter resultados que corroborem a qualidade que pretendemos oferecer. É objetivado, pela nossa empresa, resultados em que o desfasamento entre as dimensões inseridas no modelo CAD e a peça obtida não ultrapassem o milímetro.

Posteriormente, de forma a comprovarmos a qualidade e o conforto do nosso produto, iremos distribuir, a preços reduzidos (custo de fabrico), os primeiros exemplares, com o objetivo de receber o feedback da experiência de alguns pacientes acerca da utilização do nosso produto, no seu quotidiano. A partir das suas experiências, tencionamos desenvolver a inovação, sabendo onde podemos melhorar a mesma.

Com a elaboração de todos estes testes conseguimos, então, fazer com que o nosso produto evolua não só em termos de eficiência, como também a nível do conforto para o próprio paciente, havendo uma maior facilidade na sua adaptação. Obtendo resultados positivos nos pontos atrás referidos, acreditamos que podemos comprovar a viabilidade deste projeto.

Deliverable:Após a realização de todos os testes de viabilidade e os seus resultados serem aprovados,

iremos começar a distribuir o nosso produto a nível nacional, conseguindo então comprovar que a inovação é um produto de grande qualidade, que, por consequência, irá elevar a sua reputação, conferindo-lhe uma maior credibilidade. A partir deste ponto de maturidade iremos expandir-nos para mercados internacionais, como a Alemanha e os Estados Unidos.

III. Referências BibliográficasJohnson, W. W. (1959). The History of Prosthetic Dentistry. The Journal of Prosthetic Dentistry.

https://doi.org/https://doi.org/10.1016/0022-3913(59)90049-6

Petek, A., Gantar, G., Pepelnjak, T., & Kuzman, K. (2007). Economical and ecological aspects of single point incremental forming versus deep drawing technology, 344, 931–938. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.344.931

Potran, M., Milutinović, M., Lenđel, R., Vilotić, D., Skakun, P., & Plančak, M. (2016). APPLICATION OF SINGLE POINT INCREMENTAL FORMING FOR APPLICATION OF SINGLE POINT INCREMENTAL, (January 2014).

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Qulam, M., Bin, Z., & Rasidi, M. (2017). Review on History of Complete Denture, (August 2016), 11–15. https://doi.org/10.5958/0974-360X.2016.00248.1

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