Transferência de fabricação aditiva do conceito à produção

Ontem tive o prazer de me juntar a centenas de admiradores de fabricação aditiva no primeiro Additive Manufacturing Symposium da Dassault Systemes, em Chicago, que fez parte do maior evento SCIENCE in the Age of Experience, realizado de 15 a 18 de maio. O objetivo do evento era reunir os principais especialistas e defensores da manufatura aditiva (AM) do mundo para compartilhar ideias sobre as mais recentes inovações, abordar de forma colaborativa os desafios da indústria e gerar ideias para acelerar a ampla adoção e os avanços da tecnologia.

A programação estava muito bem representada por líderes da indústria, do governo e da academia. O primeiro foi Derek Luter, um engenheiro da Adidas, que abordou o papel da impressão 3D na criação do primeiro tênis de corrida impresso em 3D da empresa, o FutureCraft 4D, que apresenta uma estrutura de treliça altamente complexa, mostrada no vídeo abaixo.

 

A empresa alemã fez uma parceria com a Carbon, uma empresa de tecnologia que utiliza um processo de fabricação aditiva conhecido como Síntese de luz direta. Ao mudar para a manufatura aditiva, Luther declara que engenheiros e projetistas ganharam mais liberdade para projetar, podem iterar mais rapidamente devido a velocidades de peças mais rápidas e agora podem projetar cada célula da estrutura de treliça por cliente individual. A empresa planeja colocar no mercado 5 mil tênis até o final do ano, número em harmonia seus planos de expansão de 2018.

Depois foi a vez de John Vickers do Centro de Voos Espaciais Marshall da NASA enfatizar a importância da AM para as missões da NASA, especialmente a missão Marte. Ao enfatizar que é impossível trazer suprimentos adicionais e peças redundantes com os custos astronômicos (trocadilho proposital) para viagens espaciais, a capacidade de criar peças usando a impressão 3D integrada é essencial para a missão.

Troy Hartwig, do Kansas City National Security Campus (NSC), discutiu como a AM ampliou a capacidade de inovação dos projetistas e isso mudou o que era possível no design, introduzindo novas formas que antes eram impossíveis devido às restrições dos métodos tradicionais de fabricação. “Os avanços vêm quando você para de pensar nas restrições do projeto e pode adicionar complexidade aos seus projetos sem os custos adicionais normalmente associados a isso.”

O NSC está utilizando a impressão 3D para prototipagem e caracterização de materiais, junto com ferramentas e acessórios de fixação em torno de diferentes sistemas.
O NSC está utilizando a impressão 3D para prototipagem e caracterização de materiais, junto com ferramentas e acessórios de fixação em torno de diferentes sistemas.

 

Jerry Feldmiller, da Orbital TKD, falou sobre a importância da participação do setor na formação de futuros hardwares, softwares e materiais para AM. Feldmiller contou que sua empresa está muito envolvida com a AM, inclusive conduzindo testes betas nos componentes do veículo de lançamento da empresa com máquinas de AM da Statasys. Ele acredita que o trabalho gerou muitas novas áreas de pesquisa na Orbital. Ele enfatizou a importância dos grupos de usuários internos nas empresas para compartilhar informações importantes sobre a AM e maximizar o uso de máquinas entre equipes e divisões. Feldmiller também acredita que grupos externos de usuários devem se desenvolver ativamente e compartilhar as melhores práticas para projetar a impressão 3D, e que a academia deve desempenhar um papel em atividades relacionadas a STEM para lidar com a crescente lacuna de habilidades, citando os 2 milhões de empregos que não serão preenchidos na próxima década.

A impressão 3D em metal permite geometrias e montagens complexas que, anteriormente, precisariam de vários componentes para serem simplificadas em uma única montagem econômica, sem comprometer a resistência ou a estrutura.

 

Tim Simpson, professor da Penn State University, falou sobre os desafios e as oportunidades de pesquisa para a AM. Simpson disse que a AM mudou drasticamente a forma como abordamos o design. Com a AM, os engenheiros podem projetar componentes muito leves usando estruturas internas de treliça, algo impossível pelos métodos tradicionais de fabricação. Ele usou o exemplo de um implante de quadril em 3D de titânio, que agora pode levar apenas 14 meses, desde o conceito até a aprovação pela FDA. Outra vantagem é que, com a utilização da AM, esses implantes acabarão sendo totalmente personalizados para o corpo de cada paciente.

Jack Rome da The Aerospace Corporation discutiu a simulação de processo para desenvolvimento de peças de AM para aplicações espaciais. A maioria pode pensar no uso da simulação para analisar componentes individuais ou montagens de componentes. No entanto, para validar peças para aplicações espaciais, o processo de AM também deve ser validado. Ao projetar para AM, a variabilidade do material deve ser levada em consideração durante o processo de design. Ele também enfatizou a necessidade de padrões da indústria de AM, além dos esforços de organizações individuais, como a ASME.

Dando seguimento ao tópico de padronização, Lyle Levine, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), falou sobre a fabricação aditiva de metais. Uma das razões pelas quais Levine acredita que o metal AM não é mais prevalente é sua complexidade inerente. As taxas de resfriamento de várias ligas variam muito, tornando o comportamento não linear do material mais imprevisível. Para criar peças de metal com a AM, os usuários devem usar a simulação para “eliminar as disparidades”. Sua organização está trabalhando em uma abordagem em pilares para facilitar a adoção do setor, criando uma “caixa de conhecimento” de ferramentas para usar para a AM e uma “caixa de engenharia” com padrões, melhores práticas, métodos de validação e testes de benchmark.

Jack Beuth, professor na Carnegie Mellon University, discutiu os desafios da AM para o setor. Ele disse que, embora muitas empresas não usem a AM atualmente para produção, a tecnologia ainda está tendo um impacto significativo no desenvolvimento de produtos. Muitas vezes, as empresas começam com agências de serviços e ferramentas e protótipos internos como um primeiro passo para a AM. Ele usou a GE como exemplo de empresa que lidera a utilização da fabricação digital avançada e a AM, em particular. Atualmente, a empresa está usando a AM para produzir muitos dos subsistemas para motores a jato. A GE estima que, ao usar a AM, pode reduzir a contagem de peças em 800 em seus novos motores a jato, e quase 30% das peças em seu novo motor de turbina a gás estão sendo impressas em 3D.

Em vez de cortar, moer e furar componentes de motores, a GE está soldando camadas finas de metal em pó com um laser de 200 watts e criando peças do zero.

 

Para obter mais informações sobre como os diferentes tipos de fabricação aditiva funcionam, sobre artigos interessantes e webinars sob demanda, confira a nova seção no site da SOLIDWORKS em http://www.solidworks.com/am.