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5 tendências empolgantes no software de impressão 3D


O software tem sido um gargalo na evolução da impressão 3D. A indústria tem se concentrado mais em avanços em hardware e materiais, enquanto a inovação em software tem ficado para trás.

No entanto, a lacuna existente está sendo eliminada, à medida que mais empresas estão desenvolvendo a próxima geração de ferramentas de software que levarão a AM à industrialização.

Abaixo, estamos analisando alguns dos principais desenvolvimentos e tendências que moldam o mercado de software de impressão 3D.

1. A busca pela interoperabilidade de software


A indústria de manufatura aditiva está se movendo em direção a um fluxo de trabalho de preparação de projeto mais simples e rápido. A chave para conseguir isso será a introdução de uma maior integração de software.

Em um processo de projeto típico, um engenheiro criaria um modelo sólido em um sistema de projeto auxiliado por computador (CAD). Em seguida, ele precisaria convertê-lo em um modelo triangulado para realizar verificações de impressão, orientar a peça na bandeja de construção, otimizar a estrutura para reduzir o peso, adicionar suportes e executar análises de simulação. Para muitas dessas etapas, designers e engenheiros usarão programas diferentes e vários formatos de arquivo.

Esta vasta gama de ferramentas de preparação de design necessárias para preparar um modelo para impressão adiciona uma camada de complexidade ao fluxo de trabalho AM. A conversão e transferência de dados de projeto para diferentes ambientes de projeto pode freqüentemente levar a erros e atrasos caros. E isso sem mencionar as taxas de licença significativas que as empresas pagariam para usar vários pacotes de software.

Uma maneira de superar esse desafio é a introdução de maior interoperabilidade de software.


No contexto do processo de design AM, a interoperabilidade pode ajudar a reduzir o número de ferramentas, etapas e esforços necessários para projetar um modelo para impressão. Uma maneira de conseguir isso é permitir que diferentes ferramentas de software troquem e façam uso de dados de projeto sem conversões de dados complicadas.

Hoje vemos mais funções, tradicionalmente encontradas em softwares específicos de AM, migrando para softwares CAD, desenvolvidos por empresas de software maiores. A integração da função de design AM no CAD popular pode ser alcançada de várias maneiras, incluindo integrações de software, aquisições ou o desenvolvimento de recursos internamente.

Um dos maiores exemplos inclui a aquisição da empresa de software de design AM, Netfabb, pela Autodesk em 2015. Essa mudança permitiu que a Autodesk conectasse a Netfabb com sua ferramenta de design e engenharia Fusion 360, criando um ambiente de design de impressão 3D muito mais simples para seus usuários.

Em um exemplo mais recente, a Hexagon AB, uma empresa de tecnologia global com sede na Suécia, adquiriu a AMendate, uma fornecedora alemã de software de otimização de topologia para AM. AMendate será adicionado ao braço de software MSC da Hexagon, que fornece software e serviços de simulação de Engenharia Assistida por Computador (CAE).

Outras empresas, como Altair, Dassault Systems e PTC, também têm desenvolvido recursos de design de AM no escopo de suas soluções CAD.

A tendência de integrar e simplificar as etapas do processo de design de AM deve continuar a se fortalecer, embora a mudança não aconteça da noite para o dia. Dito isso, atingir esse marco removerá as barreiras para iterações de design mais rápidas, permitindo que os usuários de impressão 3D otimizem tarefas de modelagem complicadas.

2. Move para substituir STL?


A criação de um fluxo de trabalho interoperável seria quase impossível sem reconsiderar o uso de STL, o formato de arquivo de impressão 3D mais comum.

O formato de arquivo STL foi inventado em meados da década de 1980 para permitir que o software CAD transmitisse arquivos para imprimir objetos 3D. Usando STL, um projeto em CAD é exportado como um arquivo STL, que descreve um objeto tridimensional como uma série de triângulos vinculados (polígonos).

Apesar de muitos avanços acontecendo na indústria, o formato STL permaneceu praticamente inalterado por mais de 30 anos. À medida que a indústria de impressão 3D continua a se desenvolver e evoluir, as limitações do formato STL tornaram-se mais evidentes, especialmente ao usar a impressão 3D para projetar peças de produção complexas.

Aqui estão apenas alguns dos desafios de usar arquivos STL:

~ Definir com precisão formas e estruturas geométricas grandes ou complexas pode ser difícil e envolve a criação de arquivos que podem se tornar muito grandes (por exemplo, vários gigabytes). Esses arquivos demoram muito para enviar para uma impressora 3D e, em alguns casos, podem ser tão grandes que uma impressora 3D não será capaz de aceitar o arquivo inteiro.

~ O formato não especifica as informações sobre cor, textura ou material.

~ O formato STL não pode incorporar quaisquer outros dados além do design, incluindo informações relacionadas a direitos autorais e segurança de arquivos.

~ Modificar o arquivo é difícil. O formato do arquivo não consegue distinguir entre mudanças menores e maiores, então qualquer mudança significa que todo o fluxo de trabalho deve ser reiniciado, o que pode adicionar horas ao processo de design.

Uma das tendências que vem ganhando corpo nos últimos anos é o desenvolvimento de soluções para eliminar a necessidade de arquivos STL. Um deles é o desenvolvimento de formatos de arquivo mais eficientes.

Por exemplo, o Consórcio 3MF, inicialmente formado em 2015, visa estabelecer um novo 3D universal e de código aberto formato de arquivo, chamado 3MF, que está livre dos problemas que afetam o STL.

Nos últimos dois anos, houve uma série de atualizações no 3MF, incluindo quatro extensões para Materiais e Propriedades, Produção, Malha de Viga e Fatia. Extensões volumétricas e de trajetória de ferramentas a laser são as próximas na lista e atualmente em desenvolvimento.

Além disso, o 3MF vem com vários recursos integrados indisponíveis em STL, como dados de formas complexas com tamanhos de arquivo baixos, uma ou várias texturas e dados de várias cores.

Apesar de seus benefícios óbvios, o formato de arquivo 3MF está sendo lentamente adotado na indústria. Ironicamente, a indústria de AM, tão intimamente associada à inovação, está acostumada a trabalhar com STL e reluta em mudar para formatos mais eficientes.

Embora não se espere que o STL desapareça tão cedo, os usuários de AM terão que reconsiderar sua abordagem para preparar um design para impressão 3D. O uso de novos formatos de arquivo pode ser um dos meios de atender às necessidades de preparação de projetos modernos.

3. Um novo enfoque no software de fluxo de trabalho


O software de gerenciamento de fluxo de trabalho está passando por um grande crescimento no mercado de software de impressão 3D. Um dos maiores impulsionadores desse crescimento é a necessidade de maior automação e escalabilidade do fluxo de trabalho de produção de AM.

Um gráfico de um relatório recente da IDtechEx mostra que as receitas do software de gerenciamento de fluxo de trabalho aumentarão nos próximos década, prometendo um futuro brilhante para o setor.

Conforme as empresas estão começando a integrar AM em suas operações, elas se deparam com práticas de fluxo de trabalho manuais e ineficientes. Por exemplo, muitos operadores e técnicos de AM ainda precisam gerenciar manualmente os pedidos, verificar o status da construção e gastar muito tempo identificando as peças depois de impressas. Isso cria muitos gargalos operacionais, o que torna o dimensionamento e o gerenciamento eficaz da produção de AM uma tarefa desafiadora.

Muitos avanços estão sendo feitos para superar as ineficiências do fluxo de trabalho, sendo o software de automação do fluxo de trabalho uma das principais soluções.

Essencialmente, as plataformas de software de fluxo de trabalho, como AMFG, ajudam a estabelecer um ecossistema que conecta diferentes estágios do fluxo de trabalho AM, como gerenciamento de pedidos, programação de produção, monitoramento de status de construção e verificações de pós-processamento. O objetivo é tornar o planejamento e controle da produção um processo ágil e digitalizado.

Como resultado, as empresas, sejam bureaus de serviços ou lojas internas de AM, podem ter uma ferramenta que permite gerenciar o fluxo de trabalho de AM de ponta a ponta, ao mesmo tempo em que podem integrar AM em uma infraestrutura digital mais ampla.

4. O papel crescente do software de simulação AM




O software de simulação desempenhará um papel cada vez maior à medida que a impressão 3D se transforma em uma tecnologia capaz de produção. A simulação é normalmente usada na fase de design para reproduzir digitalmente como um material se comportaria durante o processo de impressão, com o objetivo de minimizar as falhas de impressão antes que um design seja enviado para impressão.

Apesar de sua promessa, simular processos de impressão 3D é um desafio devido a uma grande quantidade de variáveis ​​que precisam ser consideradas durante o processo de simulação.

‘Todo software de simulação hoje tem algum nível de premissas embutido que limita a precisão que pode fornecer. Essa é provavelmente a maior desvantagem no momento:eles não podem ser tão precisos quanto você gostaria ", diz o tecnólogo chefe da ANSYS, Dave Conover, falando em uma entrevista recente à AMFG.

No entanto, a tecnologia de simulação está evoluindo rapidamente, com os fornecedores de software continuando a refinar suas ofertas. Uma empresa de software de engenharia, ANSYS, é um exemplo. Desde o início de 2019, a empresa lançou três grandes atualizações, que apresentam muitas novas funcionalidades.

Uma atualização que se destaca é ANSYS Additive Prep. Esta ferramenta faz parte dos pacotes de software ANSYS Additive Suite e ANSYS Additive Print.

Entre seus recursos está a capacidade de produzir mapas de calor que ajudam os engenheiros a prever como as orientações de construção AM impactam as estruturas de suporte, tempos de construção, distorções e desempenho geral de impressão.

Na última versão R3, ANSYS Additive Prep também foi aprimorado com um novo processador de compilação que permite aos usuários exportar um arquivo de compilação diretamente para uma máquina AM, evitando assim a necessidade de usar um arquivo STL.

Além disso, a MSC Software lançou a próxima geração de sua solução Simufact para a simulação de processos de impressão 3D em metal.

A atualização é fortemente focada na automação:ela pode compensar a distorção da peça final e otimizar as estruturas de suporte automaticamente, enquanto identifica zonas superaquecidas ou insuficientemente aquecidas e prevê problemas como rachaduras, linhas de encolhimento e contato do recobridor antes que ocorram.

Os desenvolvimentos em andamento neste campo indicam que a necessidade de soluções de simulação sofisticadas para AM está crescendo. A indústria quer saber como fazer produtos impressos em 3D com resultados confiáveis ​​e reproduzíveis, e é aqui que a simulação pode desempenhar um papel fundamental.

Incrivelmente, os avanços nas simulações AM andam de mãos dadas com outras tendências de software de impressão 3D, incluindo um maior foco na interoperabilidade, automação e usabilidade simplificada.

5. O software está se tornando mais inteligente


Combinar software de impressão 3D com Inteligência Artificial (AI) é a próxima grande tendência da indústria. Essa combinação pode aprimorar os processos de design, produção e fluxo de trabalho de impressão 3D.

Na frente de design, emparelhar IA com software de design resulta em ferramentas de design generativas que permitem aos engenheiros explorar opções de design inesperadas. O processo envolve a definição de um problema de projeto inserindo parâmetros básicos como altura, peso que uma peça deve suportar, resistência e opções de materiais. Usando IA e computação em nuvem, o software de design generativo apresenta uma infinidade de opções de design, que atendem aos parâmetros especificados.



O software de design generativo pode resolver os desafios da engenharia com soluções de design que a mente humana nunca poderia conceber por conta própria.

A impressão 3D é uma das principais tecnologias que impulsionam o progresso do software de design generativo, já que muitas vezes é a única maneira de dar vida a designs gerados por IA.

Além de designs mais inteligentes, o software também está evoluindo para tornar a produção com impressão 3D mais repetível.

Por exemplo, a Markforged lançou recentemente o software baseado em IA, Blacksmith, que permite que suas impressoras 3D ajustem a programação e os parâmetros para garantir resultados de impressão ideais. Os algoritmos de aprendizado de máquina que impulsionam o Blacksmith permitem que o software aprenda com a produção de peças anteriores para que as peças se tornem cada vez mais precisas e precisas.

Para conseguir isso, o software inteligente analisa um projeto, compara-o aos dados digitalizados da peça capturados do equipamento de inspeção e adapta dinamicamente o processo de ponta a ponta para produzir peças que atendem perfeitamente ao arquivo CAD pretendido.

Finalmente, o fluxo de trabalho de impressão 3D também está se tornando mais inteligente com a introdução do software alimentado por AI.

Os fluxos de trabalho de impressão 3D são muito pesados ​​em dados, o que significa que há muitas informações sobre status de pedidos, dados de máquinas e materiais, que podem (e devem ser) não apenas monitorados e coletados, mas também analisados ​​e tomados em consideração. E é aqui que a IA pode ajudar.

Os recursos de analítica da máquina podem permitir que o software analise os dados coletados e sugira onde melhorias nas operações de produção podem ser feitas. Em última análise, fornecerá maior visibilidade sobre onde estão os principais gargalos e como otimizar o processo para tirar o máximo proveito do AM.

Software:a chave para a industrialização da impressão 3D


Entre os três pilares principais da impressão 3D - hardware, materiais e software - o último foi o menos avançado. No entanto, as coisas estão mudando agora, à medida que as empresas estão percebendo que tecnologias digitais como a impressão 3D exigem soluções digitais para suportar seu crescimento e evolução.

Os principais fornecedores de software e empresas iniciantes estão agora buscando desenvolver ferramentas de software para o avanço da AM. Muito esforço é feito para permitir resultados de impressão repetíveis por meio de software de simulação. Ao mesmo tempo, há muitas atividades em torno da superação de gargalos na preparação do projeto e nos fluxos de trabalho de gerenciamento de processos.

Finalmente, a convergência entre impressão 3D e IA está moldando novas possibilidades para design e produção de impressão 3D.

Juntando todos esses desenvolvimentos, o software está realmente se tornando a peça do quebra-cabeça para fazer da impressão 3D uma das principais tecnologias de produção de hoje e de amanhã.

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