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Combinação de impressão 3D e robótica para criar fábricas inteligentes


A impressão 3D combinada com robôs industriais pode ser uma abordagem nova, mas promissora, para a manufatura.

Dois impulsionadores principais estão impulsionando o seu desenvolvimento:a necessidade de criar objetos grandes de forma adicional com mais precisão e repetidamente, e também a oportunidade de alcançar uma produção mais automatizada e integrada com a impressão 3D. À medida que as tecnologias de manufatura evoluem, essa combinação pode ser uma das soluções para o movimento crescente em direção a uma maior digitalização e manufatura inteligente.

Combinando robótica e impressão 3D?



A combinação dos robôs industriais com a impressão 3D pode ser realizada de duas maneiras. A primeira maneira é equipar um braço robótico com uma cabeça de deposição de material. A Stratasys fez exatamente isso com seu Robotic Composite 3D Demonstrator, apresentado na IMTS em 2016. A cabeça de extrusão baseada na tecnologia FDM da Stratasys foi combinada com o hardware de controle de movimento industrial de 8 eixos, permitindo a produção de peças maiores, mais leves e precisas de filamentos termoplásticos.

Outra forma de unir a impressão 3D à robótica é criando uma solução integrada onde robôs industriais auxiliam a impressão 3D em vários estágios de produção. Um bom exemplo é o serviço de impressão 3D com sede nos EUA, Voodoo Manufacturing, que criou um robô industrial para automatizar o processo manual de substituição da placa de impressão de uma impressora, aumentando a produtividade no chão de fábrica.

As peças impressas em 3D de pós-processamento também podem ser automatizadas com a ajuda da robótica. A Methods 3D, empresa de impressão 3D dos Estados Unidos, demonstrou a lavagem automática, cura e acabamento final de peças manufaturadas aditivamente, habilitadas pelos braços robóticos Fanuc, na IMTS 2016.

Os benefícios da robótica




Peças maiores



Robôs industriais são máquinas automatizadas com alta repetibilidade e liberdade de movimento em vários eixos. A impressão 3D é conhecida pela capacidade de criar peças com geometrias complexas de maneira rápida e econômica. Quando combinada, a manufatura aditiva robótica pode criar objetos em grande escala.


Fabricação de forma livre



Com um braço robótico multieixo, uma impressora 3D robótica pode mover-se em várias direções e imprimir em 3D em diferentes ângulos, expandindo ainda mais a liberdade de criação de formas complexas. Além disso, esse tipo de tecnologia normalmente não usa nenhuma estrutura de suporte. Embora isso signifique que os objetos feitos com impressão 3D robótica tenham que ser autossustentáveis, esse desafio pode ser resolvido reorientando a plataforma do edifício, possibilitando saliências.


Redução do desperdício de material



A combinação de robótica e impressão 3D também é benéfica em termos de melhor gestão de materiais. A impressão 3D reduz o desperdício de material, pois o material é depositado apenas onde necessário. A impressão 3D robótica, portanto, apresenta uma abordagem sustentável para a manufatura.

Enquanto o mercado de fabricação de aditivos robóticos ainda está em seus primórdios, ele oferece soluções, utilizando diversos materiais e tecnologias, para uma série de indústrias.

Por exemplo, a indústria de fundição de metal pode se beneficiar do sistema Robotic Additive Manufacturing (RAM), desenvolvido pela Viridis3D. Atualmente, Viridis3D oferece quatro sistemas RAM, desenvolvidos em parceria com a EnvisionTEC. Ao contrário da impressora 3D robótica baseada em FDM da Stratasys, o sistema RAM envolve a tecnologia de jato de aglutinante e funciona principalmente com areia. Ele usa um braço robótico industrial da ABB com uma cabeça de jato de tinta, que deposita camadas de areia e aglutinante líquido em uma plataforma de impressão. A areia é gradualmente fundida, criando um grande objeto sólido.

Um dos usuários do sistema RAM, a Hazleton Casting Company, acredita que a impressão 3D de areia robótica é uma virada de jogo para a indústria de fundição de metal, em parte porque fornece uma plataforma escalável para a produção personalizada, núcleos de areia geometricamente complexos e moldes mais rápidos e sob demanda.

Impressão 3D e robótica:casos de uso



A indústria da construção pode ser uma das maiores beneficiárias da impressão 3D robótica. Algumas empresas de construção se voltaram para os braços robóticos industriais para imprimir em 3D com uma variedade de materiais.

A startup francesa XtreeE, por exemplo, equipou um braço robótico da ABB com uma extrusora de concreto para criar geometrias complexas estruturas de até 14 m. Esta impressora 3D permite que designers e arquiteturas experimentem diferentes formas, graças à liberdade de movimento do braço robótico industrial. Em parceria com empresas de engenharia civil e arquitetura, a XtreeE desenvolveu um portfólio de projetos impressionante. Explorando os conceitos de design e construção sustentáveis, os projetos do XtreeE incluem painéis de fachada impressos em 3D, colunas, bancos e até mesmo pavilhões.

Fabricação aditiva robótica com metal também é possível. MX3D Metal é um ótimo exemplo de impressora 3D híbrida, desenvolvida pela empresa holandesa MX3D. A impressora 3D combina um robô industrial e uma máquina de solda para criar grandes construções tridimensionais de metal. Usando uma variedade de metais na forma de fio, a máquina derrete e funde uma pequena quantidade de material por vez, produzindo uma estrutura de forma livre sem o uso de suportes. A empresa ganhou as manchetes com a ponte de aço impressa em 3D de 12 metros de comprimento no ano passado, que deve ser finalizada e instalada até o final de 2018.

Outra empresa que está desenvolvendo aplicativos de impressão 3D robótica em construção é a Ai Build, com sede em Londres. Desde a fundação em 2015, a Ai Build vem desenvolvendo inteligência artificial e visão computacional para serem usadas com impressão 3D em grande escala. Isso resultou no AiMaker - um cabeçote de ferramenta de impressão 3D robótico com IA, que pode ser acoplado a qualquer braço robótico, permitindo a fabricação aditiva de peças arquitetônicas em grande escala de plástico. Algoritmos de IA em combinação com sensores e câmeras permitem que a AiMaker monitore o processo de impressão e detecte qualquer problema que ocorra.

Olhando para o futuro



Robôs industriais inteligentes e máquinas aditivas combinadas com inteligência artificial podem ter uma gama muito mais ampla de aplicações, incluindo reparos inteligentes e automatizados. A Swinburne University of Technology, em parceria com o Innovative Manufacturing Cooperative Research Center (IMCRC) e a Tradiebot Industries, está trabalhando em um projeto chamado Repair Bot. O projeto visa o desenvolvimento de um serviço de reparo automatizado de peças plásticas automotivas. Escaneamento 3D e impressão 3D serão usados ​​para criar uma peça de reposição, enquanto robôs industriais irão automatizar o processo de montagem.

Em última análise, a combinação de manufatura aditiva e robótica é benéfica não apenas porque torna possível dimensionar objetos impressos em 3D. Em um cenário mais amplo, os robôs industriais ajudam a integrar a tecnologia com os sistemas convencionais de produção automatizada. A automação da manufatura aditiva e sua integração ao cenário industrial acabarão por abrir muitas oportunidades para a manufatura inteligente do futuro.


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