4 Desafios de fabricação de aditivos que podem ser resolvidos com software

Quando se trata de adotar a manufatura aditiva, a maioria das empresas descobrirá que não é o caso de simplesmente comprar uma máquina e produzir as peças imediatamente.

Apesar de todos os benefícios da impressão 3D, implementar a tecnologia com sucesso significa considerar uma série de fatores. Quais ferramentas de design serão usadas? Como você garantirá um processo de gerenciamento de fluxo de trabalho contínuo? E quanto à segurança?

Tentar encontrar respostas para todas essas perguntas pode, às vezes, ser assustador para empresas que buscam adotar a impressão 3D para fins que vão além da prototipagem rápida. Felizmente, as soluções de software surgiram para ajudar a resolver esses desafios nos vários estágios do fluxo de trabalho de AM. Essas soluções estão permitindo que a impressão 3D ultrapasse suas limitações e se torne uma tecnologia de manufatura verdadeiramente digital.

A seguir, exploramos as maneiras pelas quais vários softwares estão atualmente ajudando a lidar com quatro desafios principais que muitas empresas enfrentam quando implementam AM pela primeira vez.

1. Projetando para aditivos

A manufatura aditiva está expandindo os limites do que é possível com o design industrial. Quando combinadas com tecnologias de impressão 3D, ferramentas de design avançadas, como otimização topológica e software de design generativo, ajudam a superar as limitações do design convencional, trazendo à tona novas possibilidades como estruturas reticuladas e consolidação de peças.

Dito isso, projetar para aditivos continua sendo um desafio para muitos engenheiros.

Uma razão para isso é a tendência de ver o design para AM através das lentes da manufatura tradicional. No entanto, simplesmente aplicar abordagens de design tradicionais à manufatura aditiva não funcionará, uma vez que os requisitos para cada um são muito diferentes.

Ao projetar para AM, haverá muitas considerações a levar em conta, incluindo estruturas de suporte (quantas? Onde elas devem ser localizadas?) e orientação das peças, para citar apenas algumas. Os problemas que surgem com esses e outros elementos de design podem levar a mais ineficiências durante os estágios de produção e pós-processamento.

Tome as estruturas de suporte como exemplo. Os suportes são usados ​​para evitar problemas como distorção e colapso em uma peça. Particularmente com a impressão 3D de metal, os suportes são quase sempre uma adição vital ao processo de design.

É útil minimizar o número de estruturas de suporte ao projetar para AM, pois isso ajuda a reduzir o tempo de impressão e pós-processamento, bem como a quantidade de material usado. Uma das maneiras de reduzir a quantidade de apoios é redesenhar uma peça para que ela precise do mínimo de apoios possível. No entanto, redesenhar uma peça para eliminar suportes ou integrá-los ao próprio produto pode ser um processo muito demorado, se feito manualmente.

Para tornar o processo um pouco mais fácil, soluções como Autodesk, Additive Works e Materialize estão oferecendo maneiras de automatizar a criação de suporte usando software.

Por exemplo, o e- da Materialise O software Stage for Metal pode gerar automaticamente estruturas de suporte para componentes metálicos. Segundo a empresa, os designers podem reduzir em 90% o tempo de geração de suportes. Os suportes resultantes são finos e fáceis de remover e, segundo consta, podem reduzir em 50% o tempo gasto na remoção do suporte de metal.

Encontrar a orientação certa da peça é outro desafio comum enfrentado durante o processo de preparação de design e construção.

As peças com orientação e encaixe corretos (disposição ideal das peças na plataforma de construção) têm a vantagem de ajudar a obter uma combinação do melhor tempo de impressão possível, qualidade de superfície e consumo de material.

Soluções de software também estão começando a surgir, desenvolvidas para ajudar na tarefa de preparar uma compilação de impressão para impressão (também conhecida como 'preparação de compilação').

Ferramentas de preparação de compilação permitem aos usuários otimizar projetos 3D, preparando-os para impressão. Os engenheiros podem usar ferramentas de preparação de impressão para estabelecer a orientação e posição ideais da peça na placa de impressão, definir parâmetros de impressão e identificar quaisquer problemas de projeto antes da impressão.

As empresas mencionadas acima fornecem funcionalidade de preparação de construção como parte de seu projeto e ofertas de CAD. Além disso, um novo exemplo vem da start-up Betatype, com sede em Londres. A empresa desenvolveu sua própria abordagem para otimizar o processo de preparação de impressão para impressão 3D de metal. Sua plataforma de processamento de dados, Engine, usa uma variedade de algoritmos de otimização, que a empresa usa para reduzir o tempo de impressão e maximizar o uso da máquina.


Um estudo de caso recente da Betatype oferece um vislumbre de seus modelos de otimização para a produção de implantes ortopédicos.

Uma das abordagens mais interessantes envolveu o empilhamento de vários implantes usando suportes especiais para nós de rede. Essa abordagem permitiu à empresa fazer uso total de todo o espaço de construção da impressora 3D. Além disso, possibilitou a remoção do suporte por meio de técnicas de jato de areia, eliminando a necessidade de remoção manual do suporte.

A impressão 3D de mais peças em uma única construção e a redução da necessidade de pós-processamento é uma fórmula vencedora, ajudando a reduzir custo por peça para impressão 3D de metal ao mesmo tempo em que se obtém amortização mais rápida da máquina. O exemplo do etatype ilustra como isso pode ser alcançado com a ajuda de um software poderoso.

O processo de otimização de design para manufatura aditiva pode ser bastante exigente. No entanto, com design moderno e software de preparação de construção, os designers e engenheiros podem encontrar um design ideal, orientação e estratégia de suporte para ajudá-los a alcançar uma produção consistente e econômica.

2. Teste e erro com impressão 3D de metal

A impressão 3D de metal está evoluindo rapidamente, mas a tecnologia ainda requer um pouco de tentativa e erro para imprimir peças de metal em 3D com sucesso. Para serem viáveis ​​para a produção, os processos de metal AM devem ser previsíveis e repetíveis. No entanto, a realidade é que as taxas de falha ainda são bastante altas. Quando se trata de impressão 3D de metal, há uma série de variáveis ​​que podem impactar a qualidade de uma peça, incluindo qualidade do material, espessura da camada, laser ou potência do feixe e fluxo de gás.

Normalmente, os engenheiros precisarão experimentar diferentes parâmetros de impressão para descobrir a combinação certa que lhes permitirá concluir o processo de impressão com sucesso. Isso, no entanto, torna difícil a impressão 3D de peças de metal com sucesso pela primeira vez, levando a muitos testes demorados e caros. O software de simulação é uma forma de aumentar as chances de sucesso na impressão 3D de peças de metal. A simulação pode ser usada para modelar o comportamento de uma peça sob uma variedade de condições. Mas com a impressão 3D de metal, a simulação é agora cada vez mais usada para fornecer uma visão sobre o próprio processo de fabricação.

Tomemos o ANSYS como exemplo. A empresa de software de engenharia oferece uma gama de ferramentas de simulação e design, com o objetivo de ajudar os engenheiros a obter peças de metal impressas em 3D com sucesso. Sua oferta Additive Suite permite que os usuários analisem as propriedades da microestrutura e o comportamento de uma peça antes do início do processo de impressão.

“Com a chegada da manufatura aditiva, vimos que não havia apenas a necessidade de simular o produto e como será utilizado, mas também para simular o próprio processo, devido à natureza do processo de fabricação de aditivos. Isso inclui observar coisas como distorção da peça e potencial fratura e rachadura ”, diz Dave Conover da ANSYS.

Simular o processo de impressão permite que as empresas construam um modelo, observando as diferentes fases do processo de construção. Por exemplo, esse modelo pode capturar como o material vai aquecer, derreter e solidificar na máquina. Essas informações, geradas por software de simulação, podem então ser usadas para prever a estrutura, porosidade, distorção e tensão residual do material, permitindo que os engenheiros ajustem os parâmetros do processo para evitar problemas potenciais. A empresa de software Simufact demonstrou como a engenharia virtual pode ser aplicada para reduzir o número de etapas de teste durante a fabricação de uma dobradiça de capô. Em um projeto colaborativo com EDAG e voestalpine, o software Simufact foi usado para simular distorções e tensões residuais no componente impresso antes da produção.

Aproveitando a simulação, os engenheiros puderam executar o processo de construção virtualmente e visualizar o comportamento de deformação realista de uma peça. Os dados de simulação resultantes permitiram aos engenheiros obter informações valiosas sobre como compensar a distorção de uma dobradiça sem perder tempo e material por meio de impressão por tentativa e erro.

3. Gerenciando fluxos de trabalho

Quer você esteja imprimindo peças em 3D para clientes como um bureau de serviços ou uma empresa que usa a impressão 3D internamente, organizar e gerenciar o fluxo de trabalho de produção é crucial. No entanto, muitas empresas estão usando ferramentas ineficientes para lidar com tarefas vitais, como gerenciamento de solicitações, planejamento e programação da produção, rastreamento de peças e gerenciamento de prazos de entrega.

Enquanto alguns usam várias soluções de software juntos, incluindo CAD, PLM e ERP, outros contam com ferramentas genéricas de gerenciamento de projetos como Trello ou Excel simples. Qualquer que seja o sistema escolhido, todos inevitavelmente levarão a uma série de desafios do dia-a-dia.

Por exemplo, os gerentes de produção são limitados em sua capacidade de obter insights em tempo real sobre o status da produção ao usar planilhas. Da mesma forma, o uso de diferentes ferramentas de software geralmente leva à reintrodução manual de dados, consumindo muito tempo.

Sem um sistema de fluxo de trabalho adequado de ponta a ponta, as empresas terão dificuldade para medir o desempenho , estimativas de datas de entrega e, o mais importante, escala. Este é um ponto particularmente importante, pois quando a capacidade de produção aumenta, também aumenta a necessidade da arquitetura de software certa para suportar esse crescimento.

Para aliviar esses pontos problemáticos no gerenciamento do fluxo de trabalho, um software de fluxo de trabalho, feito sob medida para as necessidades específicas da manufatura aditiva, deve ser considerado. Uma plataforma eficiente de fluxo de trabalho ponta a ponta ajuda a agilizar as etapas desde a colocação do pedido até as verificações de pós-produção, dando a uma empresa visibilidade total sobre o fluxo de trabalho da manufatura aditiva.

Um caso em questão é a produção de aditivos Bowman. A divisão AM do fabricante de rolamentos, Bowman International, está usando o software de fluxo de trabalho AM para gerenciar cada estágio de seu processo de produção de rolamentos impressos em 3D.

Por exemplo, a equipe Bowman pode receber solicitações automaticamente diretamente por meio de sua plataforma de software, ao contrário de apenas por e-mail como era no passado. Além disso, a empresa usa o software para alocar peças para uma construção e verificar o status de cada construção, acompanhando a carga de trabalho e a disponibilidade da máquina.

Com uma capacidade de produção cada vez maior, a adoção do software de automação do fluxo de trabalho permitiu que a Bowman agilizasse significativamente o processo de produção, alcançando um maior nível de eficiência e rendimento.

4. Garantindo a segurança dos dados

Com mais empresas adotando manufatura aditiva para produção, proteger a IP e proteger a linha digital AM nunca foi tão importante. A impressão 3D permite que as empresas mantenham estoques virtuais com designs digitais de peças que podem ser enviadas a qualquer instalação no mundo e fabricadas no local e no ponto de necessidade. Ao fazer isso, as empresas podem reduzir seus estoques, reduzindo os custos de armazenamento.

O ecossistema totalmente digital da manufatura aditiva, entretanto, levanta algumas preocupações com a segurança cibernética.

Os arquivos digitais contêm dados valiosos sobre como os componentes são projetados e devem ser produzidos. Quando esses arquivos são distribuídos digitalmente, torna-se um desafio evitar o roubo ou a adulteração de dados. Isso pode levar à redistribuição e replicação ilegais de produtos, afetando em última análise a integridade da propriedade intelectual de uma empresa.

Para lidar com essas preocupações urgentes, soluções de software de segurança específicas da AM estão sendo desenvolvidas. Por exemplo, LEO Lane é uma empresa que fornece uma solução baseada em nuvem para proteger ativos digitais.



Ao criptografar o arquivo de design, os designs não podem ser acessados ​​sem autorização. Um proprietário de IP também pode inserir instruções em um arquivo criptografado, controlando a qualidade e a quantidade de suas peças e produtos cada vez que são produzidos.

Isso é feito especificando-se o tipo de máquina em que o desenho será impresso, o tipo de materiais e o número permitido de impressões - garantindo assim que a parte que receber o arquivo não imprimirá o parte quantas vezes quiserem.

Software AM:um elemento-chave para o sucesso da produção

Como vimos, quando se trata de adotar tecnologias de impressão 3D, o software é uma consideração tão importante quanto o hardware ou os materiais.

Para que as empresas utilizem com sucesso a manufatura aditiva, a tecnologia deve ser reproduzível, segura e fácil de usar. Esses são os desafios para os quais o software AM pode ser a solução certa.

De novas ferramentas de design a fluxos de trabalho otimizados e protegidos, o software terá um papel fundamental em ajudar as empresas a estabelecer instalações AM robustas, permitindo-lhes tirar proveito das vastas oportunidades que a manufatura aditiva tem a oferecer.