Os Estados Unidos já foram líderes mundiais em fundição de metais, um processo no qual metal líquido incandescente é despejado em um molde para solidificar e adquirir a forma desejada. No entanto,  mais de 70% das fundições americanas fecharam desde o auge do setor na década de 1950. Hoje, China e Índia dominam a produção global de fundição de metais, essencial para a fabricação de componentes de motores a jato, turbinas nucleares e a gás, dispositivos médicos e muito mais.

A Fabri está tentando revitalizar a fundição de metais nos Estados Unidos. A empresa, fundada por Steven Davis '24; Thomas Cole '91, MBA '13; e Pieter Coulier, está construindo um novo tipo de fundição de metais que utiliza manufatura aditiva, software e integração vertical para eliminar muitas das etapas mais trabalhosas associadas à fundição de metais tradicional. 

A Fabri já produz peças para uma lista crescente de clientes em sua fábrica de 1.486 metros quadrados em Billerica, Massachusetts, onde aplica sua abordagem a um dos tipos de fundição de metal mais multidisciplinares e desafiadores, conhecido como fundição de precisão. A empresa trabalha com a Raytheon, Lockheed Martin e Sikorsky Aircraft, entre outras, e está avançando no processo de qualificação para fabricar peças para as aplicações aeroespaciais e de defesa mais críticas.

A primeira fundição da Fabri foi projetada para ser replicada rapidamente. Mesmo com a expansão significativa da capacidade de sua fábrica atual, a demanda dos clientes está impulsionando a empresa a construir uma instalação muito maior em 2027, que produzirá peças maiores em maior volume, à medida que os programas dos clientes entrarem em produção.

“A fundição de metais é um dos métodos de fabricação mais antigos e difundidos no mundo”, diz Davis. “É um processo excepcionalmente complexo, pois envolve muitas etapas diferentes. É preciso muito conhecimento e experiência na área para compreendê-lo. Se ficarmos sem acesso à capacidade mundial de fundição, isso significa que não haverá mais panelas, bueiros e outros itens básicos, mas também não haverá mais aviões. Muitos dispositivos médicos, como implantes de quadril de titânio, são fundidos. A geração de energia também depende de peças metálicas. Essas são indústrias essenciais que precisamos continuar produzindo.”

Davis cresceu competindo em competições de robótica como  o BattleBots . O maior desafio para suas pequenas equipes, com poucos recursos, era conseguir as peças para construir os robôs.

Davis chegou ao MIT em 2020, onde se formou em engenharia mecânica. Como parte de um estágio de verão após o segundo ano da faculdade, ele trabalhou na Relativity Space, que constrói foguetes reutilizáveis. Lá, ele viu projetos multimilionários sendo atrasados pelos mesmos obstáculos que ele enfrentava em competições de robótica. Sua equipe chegava a esperar semanas para que máquinas caras produzissem peças.

“Percebi que o problema era a escala”, diz Davis. “Esses processos de produção não conseguiam ser dimensionados nem mesmo para o setor aeroespacial, então não seriam escaláveis para indústrias muito maiores.”

Quando Davis retornou ao MIT naquele outono, ele trabalhou na adaptação da precisão e flexibilidade da impressão 3D para a produção de peças metálicas. Davis também fez vários cursos ministrados por John Hart, professor da turma de 1922 do MIT e chefe do Departamento de Engenharia Mecânica. Hart foi cofundador de várias empresas de manufatura aditiva, incluindo a VulcanForms e a Desktop Metal. Ele continua a orientar a Fabri.

“Eu estava muito interessado em descobrir as melhores aplicações da manufatura aditiva”, lembra Davis. “Muitas das empresas mais bem-sucedidas não fabricavam as peças finais; elas fabricavam as ferramentas. Meu exemplo favorito é o Invisalign. Eles não imprimem os revestimentos dentários: eles imprimem os moldes que produzem os alinhadores.”

Davis começou a pensar em abrir uma empresa mais ou menos na metade de sua graduação no MIT. Ele conheceu Cole por meio de sua rede de contatos no MIT. Cole havia fundado uma empresa de usinagem CNC totalmente automatizada para fabricação de implantes dentários, que foi adquirida pela AstraZeneca. Pieter Coulier, o terceiro cofundador da Fabri, havia desenvolvido anteriormente os algoritmos de simulação e impressão 3D em metal na Velo3D, que possibilitaram a impressão dos motores Raptor da SpaceX.

Davis também começou a visitar fundições, onde ouviu repetidamente que o maior obstáculo era a mão de obra.

“Todas elas têm enormes placas de 'Precisa-se de Funcionários' na frente”, diz Davis. “A capacidade está diminuindo. É por isso que percebemos que a automação tinha que ser uma parte fundamental da nossa proposta. De acordo com a American Foundry Society, esses trabalhadores estão se aposentando numa proporção de 3 para 1. É muito difícil encontrar engenheiros de fundição que entendam o processo e consigam projetar esses moldes. Temos clientes que nos dizem que um engenheiro se aposentou e agora eles não conseguem mais fabricar certas peças. Queremos que tudo o que aprendermos seja incorporado ao nosso software para sempre.”

A fundição de precisão é um processo complexo que envolve várias etapas.

“A fundição de precisão tradicional começa com a usinagem de uma ferramenta rígida em aço”, explica Davis. “Em seguida, moldes de cera são injetados nessa ferramenta. Essas peças de cera são coladas umas às outras, formando o que chamamos de árvore de natalidade. Depois, a árvore é mergulhada em um líquido com pó cerâmico, revestida com areia, seca e o processo é repetido sete ou oito vezes. É assim que se obtém o molde de cerâmica para despejar o aço e fabricar a peça.”

O processo da Fabri começa com o arquivo de projeto assistido por computador (CAD) da peça. O software proprietário da empresa, FoundryOS, cria um modelo para cada peça, que a Fabri imprime em resina usando técnicas consagradas, incluindo processamento digital de luz (DLP) e estereolitografia. O modelo impresso é mergulhado em uma pasta cerâmica para construir a casca na qual o metal fundido é despejado. O FoundryOS incorpora dados de cada etapa e usa modelos de aprendizado de máquina para aprimorar o processo e as peças a cada fundição.

“Ao imprimir esse molde logo de início, eliminamos a necessidade de todas essas etapas iniciais”, explica Davis. “Automatizamos completamente a criação dos [padrões e canais complexos] necessários para fazer essa árvore. Em vez disso, imprimimos tudo em uma única peça e consolidamos grande parte desse trabalho.”

Davis afirma que as ferramentas tradicionais podem custar mais de US$ 1 milhão para projetos suficientemente complexos e levar muitos meses para serem fabricadas — um dos principais motivos pelos quais as empresas precisam esperar tanto tempo pelas peças.

Davis construiu o primeiro protótipo da impressora da Fabri no porão de sua fraternidade no MIT, usando fundos do MIT Sandbox Innovation Fund. Depois de sublocar um espaço em Ashland, Massachusetts, a Fabri já estava produzindo peças em metal em seis meses. Hoje, ele afirma que a abordagem da Fabri também reduz o pós-processamento e se beneficia da maior flexibilidade da impressão 3D, o que permite à Fabri iterar sobre as peças em questão de dias.

“O que realmente prejudica as fundições tradicionais é que elas colocam um projeto em produção, preparam as ferramentas, fabricam o molde e, quando recebem a primeira peça, percebem que algo está errado”, diz Davis. “Então, elas têm que retrabalhar ou consertar. Elas gostariam de consertar o molde durante o processo, mas não podem porque gastaram muito com ele e esperaram de seis a nove meses para tê-lo.”

A Fabri inaugurou sua primeira fundição em Ashland em 2025 e transferiu a produção para Billerica na primavera de 2026. Davis afirma que a empresa consegue ir do recebimento de um projeto à produção de uma peça acabada em apenas uma semana. A Fabri fabrica peças em alumínio, ligas de cobre e aço inoxidável, principalmente para aplicações nas áreas de munição, aviação e naval. No início de 2027, a empresa planeja começar a fundir superligas de níquel, os metais usados nas pás das turbinas, que atualmente podem ter prazos de entrega de quatro anos.

O processo da empresa também possibilita geometrias complexas e topologias orgânicas que ferramentas rígidas não conseguem produzir.

“Estamos desenvolvendo o software que pode fabricar essas peças de forma mais inteligente e rápida”, diz Davis. “Ser selecionado para a produção aeroespacial com uma empresa como a Raytheon é um grande feito. A maioria das startups e empresas de impressão 3D que conhecemos não conseguiu isso. A possibilidade de passarmos da inauguração da nossa primeira unidade em 2025 para agora iniciarmos a produção com algumas das plataformas mais críticas do país é um marco importantíssimo. Vamos fabricar peças que serão utilizadas nos sistemas e plataformas de munição que o país precisa.”