3D PRINTING AS A STRATEGIC TECHNOLOGY OF INDUSTRY 4.0: A SYSTEMATIC REVIEW OF THE MAIN APPLICATION AREAS
DOI:
https://doi.org/10.56238/isevmjv5n1-025Keywords:
3D Printing, Industry 4.0, Technological Applications, Sustainability, InnovationAbstract
Three-dimensional printing (3D printing) is one of the key technologies of Industry 4.0, with increasingly diversified applications and significant impact on strategic sectors such as education, healthcare, engineering, sustainability, art. This article presents a systematic review of scientific literature published between 2020 and 2024, aiming to identify the main application areas of 3D printing and analyze the methodological and thematic contributions of the selected studies. The search was conducted in the Web of Science (WoS) database, using descriptors in Portuguese, English, and Spanish related to technology and its applications. After the screening and selection process, 26 articles were included in the qualitative analysis. Thematic categorization allowed for the organization of studies into seven main areas: education, engineering/industry, biomaterials/biofabrication, human health, veterinary health, energy/sustainability, and art and design. The results show a balanced distribution across fields, with emphasis on educational and industrial applications. The analysis was complemented by a comparative table and a word cloud, reinforcing the versatility and interdisciplinary nature of the technology. The evidence highlights the potential of 3D printing as an educational, technological, and socially transformative tool, especially when aligned with sustainable and accessible practices. This study contributes to understanding the strategic role of 3D printing in Industry 4.0, highlighting trends, gaps, and research opportunities aligned with the Sustainable Development Goals of the 2030 Agenda.
References
Cabrera Frías, L., & Córdova Esparza, D. M. (2023). La impresión 3D como herramienta educativa para desarrollar el pensamiento creativo: Revisión sistemática. Apertura (Guadalajara, Jal.), 15(2), 88–103. https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1665-61802023000200088
Cassundé, F. R., Barbosa, A. D., & Mendonça, F. A. (2018). Revisão sistemática da literatura: Orientações metodológicas para elaboração de artigos científicos. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento, 2(2), 65–87. https://www.nucleodoconhecimento.com.br/metodologia/revisao-sistematica-da-literatura
Chinnathambi, R., Jaganathan, S., Rajendran, S., Subramanian, S., Prakash, S., & Balmiki, S. (2024). Investigation of material characteristics on 3D printing of vertical windmill blade using finite element method. Matéria (Rio de Janeiro), 29(4), Article e20240123. https://www.scielo.br/j/rmat/a/qjKpLDRVdczYKSGt3mz4yxb/?lang=en
Crego-Vita, D. M., García-Cañas, R., Huecas-Martínez, M., & Areta-Jiménez, F. J. (2021). Nuevas tecnologías para la Sanidad Militar (segunda parte). Sanidad Militar, 77(4), 186–191. https://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1887-85712021000400186&lng=en&tlng=en
Espín-Lagos, S. M., Urrutia Nogales, E. O., Guamanquispe Toasa, J. P., Lascano Moreta, A. M., & Freire Romero, D. (2023). Diseño y construcción de una prótesis de pata de can con amputación de extremidad delantera mediante impresión 3D. Revista Digital Novasinergia, 6(2), 143–153. https://scielo.senescyt.gob.ec/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2631-26542023000200143
Ferrari, A., Rosone, M., La Rosa, S., & Sapienza, G. (2022). Microstructural characterization of a 3D-printed soil. Soils and Rocks, 45(4), 1–9. https://www.scielo.br/j/soiroc/a/Sj8GVSVFrS6Yy3MSmnTKtdf/?lang=en
Ferretti, P. C., & Kroenke, A. (2021). Liberdade econômica e inovação nacional: Evidências para insumo e produção de inovação diante do desenvolvimento dos países. Economia e Sociedade, 30(3), Article e20210006. https://doi.org/10.1590/1982-3533.2021v30n3art06
Furtado, J. (2023). Fundamentos industriais da estabilidade macroeconômica para o desenvolvimento. Revista de Economia Contemporânea, 27, Article e232725, 1-30. https://doi.org/10.1590/198055272725
Garay, A. L., Cinalli, M., Fernández, L., Inchaurrregui, F., Ruesta Álava, J. A., Arrieta, A., & Bazán, P. L. (2024). Uso de modelos de impresión 3D en Ortopedia e Traumatologia: Série de casos. Revista de la Asociación Argentina de Ortopedia y Traumatología, 89(3), 1839. https://raaot.org.ar/index.php/AAOTMAG/article/view/1839
Gimenez, D. M., & Santos, A. L. dos. (2021). Indústria 4.0 e seus impactos no mundo do trabalho. Centro de Estudos Sindicais e de Economia do Trabalho, CESIT. https://econtents.bc.unicamp.br/inpec/index.php/rbest/article/view/15969/10821
González-González, A., Lugo-Hernández, R., Zambrano-Robelo, P. del C., Rivas-Santana, M., Risco-Alfonso, R. del, & Pérez-Rodríguez, R. (2023). Caracterización de la permeabilidad de andamios porosos de ácido poli-láctico fabricados con impresoras 3D comerciales. Ingeniería Mecánica, 26(2), 30–39. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1815-59442023000200030&lng=en&tlng=en
González-Sosa, J. V., & Ávila-Soler, E. (2023). Modelado de la manufactura aditiva con métodos numéricos: Caso de estudio. Revista Iberoamericana para la Investigación y el Desarrollo Educativo, 14(27), Article e559. https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-74672023000200156
Guillemot, F., Fernandes, M. H. V., & Pereira, M. M. (2022). Easily applicable protocol to formulate inks for extrusion-based 3D printing. Cerâmica, 68(386), 632–638. https://www.scielo.br/j/ce/a/jYyzDnSVn9C9JjtBHMKytbT/?lang=en
Hecht-López, P., Maturana-Arancibia, J. C., & Parra-Villegas, E. (2023). Novos recursos digitais e 3D no ensino de anatomia. Experiência internacional reportada no “Sectra Users Meeting 2019”, Karolinska Institutet, Suécia, antes da pandemia de COVID-19. International Journal of Morphology, 41(3), 690–696. https://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0717-95022023000300690&lng=pt
Lyu, L., Jing, Y., Wang, J., & Zhang, C. (2020). Enhanced osseointegration of porous titanium scaffold implanted with preload: An experimental study in rabbits. International Journal of Morphology, 38(4), 909–916. https://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0717-95022020000400909&lng=en&tlng=en
Márquez-Herrera, A., & Moreno-Palmerin, J. (2022). Corrosion resistance evaluation of boron-carbon coating on ASTM A-36 steel. Revista Mexicana de Física, 68(1), Article 011001. https://rmf.smf.mx/ojs/index.php/rmf/article/view/5848
Márquez-Herrera, A., Zapata Torres, M., & Montesinos, S. (2022). Evaluation of an electrochemical cell 3D-printed with PLA/PTFE polymer filament. Revista Mexicana de Física, 68(4), Article 41002. https://rmf.smf.mx/ojs/index.php/rmf/article/view/6301
Martínez, J. C., García, J. C., & González, L. E. (2020). Determinação de propriedades elásticas de peças poliméricas construídas por impressão 3D, submetidas a flexão. Matéria (Rio de Janeiro), 25(2), Article e20200017. https://www.scielo.br/j/rmat/a/5nKLrc7HdY4wznXxSdSBhCx/?lang=es
Morell i Rovira, J. (2020). Pedres 3D: L’error d’Anna Dot i la còpia de Mercè Casanovas. Estúdio, 11(31), 97–104. https://scielo.pt/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1647-61582020000300097
Organização das Nações Unidas. (2015). Transformando nosso mundo: A Agenda 2030 para o Desenvolvimento Sustentável. https://brasil.un.org/pt-br/91863-agenda-2030-para-o-desenvolvimento-sustentavel
Oviedo-Quirós, J., Campos-Zumbado, J., Hernández-Montoya, D., & Lines-Gutiérrez, M. F. (2021). Impressão 3D de modelos estereolitográficos com protocolo aberto. Odovtos International Journal of Dental Sciences, 23(2), 126–136. https://www.scielo.sa.cr/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2215-34112021000200126&lng=pt
Perosini, G. L. (2024). O impacto da indústria 4.0 no mercado de trabalho e no desemprego tecnológico. Dito Efeito, 15(25), 53–65. https://periodicos.utfpr.edu.br/de
Ramirez-Tagle, R., Pinto, E., & Angulo, C. (2022). Plataforma interactiva para enseñanza de estequiometria y estructura de compuestos químicos, mediante el uso de impresión 3D. Revista Educación Química, 33(3). https://www.revistas.unam.mx/index.php/req/article/view/79958
Rodrigues, F. S., Lima, E. A., Santos, R. P., Lima, L. F., Silva, R. F., Silva, J. A., & Silva, M. C. (2021). 3Y-TZP DLP additive manufacturing: Desenvolvimento e caracterização de suspensão sem solvente. Materials Research, 24(2), Article e20200457. https://www.scielo.br/j/mr/a/HFPZvSzT9HBYpV8WwVpScCm/?lang=pt
Romero, A., Piovan, M., Mainetti, C., Stechina, D., Mendoza, S., Martín, H., & Maggi, C. (2021). Tensile properties of 3D printed polymeric pieces: Comparison of several testing setups. Ingeniería e Investigación, 41(1), Article e84467. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-56092021000100207&lng=en&tlng=en
Salomão, I. L., Cardoso Jr., J. C. P., & Santos, J. C. dos. (2013). Desenvolvimento como eixo e os eixos para desenvolvimento. In Fundação Oswaldo Cruz (Ed.), A saúde no Brasil em 2030 - Prospecção estratégica do sistema de saúde brasileiro: Desenvolvimento, Estado e políticas de saúde (Vol. 1, pp. 63-100). Fiocruz/Ipea/Ministério da Saúde/Secretaria de Assuntos Estratégicos da Presidência da República. http://books.scielo.org
Santo, K. F., Dávila, J. L., D'Ávila, M. A., Rodas, A. C. D., Silva, J. V. L. da, & Daguano, J. K. M. B. (2022). Estudo da reologia de hidrogéis compósitos de PEG-Laponita-alginato visando impressão 3D baseada em extrusão. Matéria (Rio de Janeiro), 27(2), Article e13174. https://www.scielo.br/j/rmat/a/6TGsDQ4FRXc8pFSnr3PN7zC/?lang=pt
Silva, A. L., Oliveira, M. C., Souza, R. A., Pereira, L. M., & Costa, J. F. (2020). Upconversion 3D printed composite with multifunctional applications for tissue engineering and photodynamic therapy. Journal of the Brazilian Chemical Society, 31(4), 759–767. https://www.scielo.br/j/jbchs/a/kdBkpYyQHgskPz5zm8zHvCs/?lang=en
Silva, J. P. da, Souza, M. O. de, Pereira, C. E., & Lima, A. L. de S. (2024). Avaliação da resistência à flexão de peças de PLA produzidas por manufatura aditiva. Matéria (Rio de Janeiro), 29(4), Article e202400532. https://www.scielo.br/j/rmat/a/8JrLR6yG4vJvXHrnN8Y8DKC/?lang=pt
Silva, L. A., Santos, M. S., Pereira, M. A., Silva, L. F., & Santos, J. R. (2022). Design, development, and implementation of 3D-printed polylactic acid centrifuge rotors for laboratory-scale applications. Química Nova, 45(10), 1234–1241. https://www.scielo.br/j/qn/a/cgvcJff68rBbZkfjqpgPb5H/?lang=en
Siqueira, L. M. L. C. de, & Souza, L. N. de. (2020). Desenvolvimento e trabalho: Elementos para a compreensão de uma importante relação. Revista de Desenvolvimento Econômico – RDE, 3(47), 331-351. https://doi.org/10.36810/rde.v3i47.7029
Telich-Tarriba, J. E., Ramírez-Sosa, L. E., Palafox, D., Ortega-Hernandez, E., & Rendón-Medina, M. A. (2020). Aplicaciones de la impresión 3D en cirugía plástica reconstructiva. Revista de la Facultad de Medicina, 68(4), 603-607. https://doi.org/10.15446/revfacmed.v68n4.77862
Toledo-Ordoñez, I., Oneto, N., Concha, M., Sanhueza, S., Osses, M., Padilla-Meza, J., & Godoy-Guzmán, C. (2022). Design and manufacturing of 3D printed models as a complement for medical histology practical classes. International Journal of Morphology, 40(2), 355-360. https://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0717-95022022000200355&lng=en&tlng=en
Zambiasi, P. J., Moraes, A. T. N. de, Kogachi, R. R., Aparecido, G. O., Formiga, A. L. B., & Bonacin, J. A. (2020). Performance of water oxidation by 3D printed electrodes modified by Prussian blue analogues. Journal of the Brazilian Chemical Society, 31(11), 1-10. https://doi.org/10.21577/0103-5053.20200088
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