Quatro Tendências Emergentes de Automação Moldando a Manufatura Aditiva

1. Automação de design

Criar um fluxo de trabalho digital ponta a ponta em AM começa com a automação do processo de design.

No entanto, automação de design em AM não é fácil de alcançar. A maioria das peças de AM ainda é projetada manualmente, na maioria dos casos. O processo de design manual, demorado, pode levar várias horas de trabalho de engenheiro e representar até 50% do custo total da peça, segundo um estudo de caso.

Para tornar o processo de design mais eficiente, empresas de software da indústria têm evoluído suas ferramentas nos últimos anos.

Hoje a indústria pode oferecer soluções automatizadas que aceleram o processo de design e permitem que engenheiros avaliem rapidamente opções de design antes de imprimir qualquer coisa na máquina.

Por exemplo, a Ford demonstrou como a automação pode reduzir o tempo de design de ferramentas de horas para minutos.

Ao fazer parceria com uma empresa de software alemã, a Trinckle, a montadora ganhou acesso a software que podia gerar automaticamente a geometria da ferramenta para se ajustar ao contorno do carro e formar a base da nova gabarito. Com um simples clique, engenheiros também podiam adicionar elementos como alças, suportes magnéticos para fixação e guias de borda.

Automatizar o processo de design para esta peça economizou várias horas de trabalho, reduzindo a etapa de design para apenas 10 minutos. A Ford acredita que essa abordagem tem potencial para economizar milhares de Euros por ferramenta.

Em outro exemplo, o fabricante de hardware Stratasys colaborou com a empresa de software nTopology em uma solução que automatiza o design de gabaritos e fixadores para o processo FDM.

Chamado de Fixture Generator, esta nova solução permite que engenheiros preparem peças de ferramentas de maneira simples de arrastar e soltar. Ela faz isso através do uso do motor de software de otimização topológica da nTopology, que otimiza designs de peças com a aplicação final em mente.

Tornar as etapas de design de AM menos manuais sinaliza a contínua maturação da indústria de impressão 3D. A automação de design ajudará adotantes de AM a reduzir tempo e custos associados a processos de design manuais.

Mais importante, apoiará novas aplicações e modelos de negócio, como personalização em massa, transformando a produção de variações de design em um processo automatizado e altamente eficiente.

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2. APIs abertas impulsionam automação de compartilhamento de dados de AM

A indústria de AM está se tornando mais aberta. A dominação de sistemas fechados e proprietários está chegando ao fim, à medida que mais provedores de soluções buscam criar fluxos de trabalho de impressão 3D integrados e interoperáveis.

Uma tendência que apoia isso é o uso de APIs (Interfaces de Programação de Aplicações) abertas. API é um intermediário de software que permite que um aplicativo de software se comunique com outro. APIs desempenham papel crítico na integração de sistemas díspares.

Em AM, onde o fluxo de trabalho pode ser bastante complicado e isolado, os players da indústria estão reconhecendo a importância de fornecer um conjunto de APIs que permitam automação e expandam o uso de dados.

Recentemente, vários fabricantes de impressoras 3D lançaram suas APIs para parceiros para permitir fluxo de dados contínuo e integração.

Um exemplo é nossa recente colaboração com a HP, onde a HP forneceu uma API aberta para integrar com nosso sistema MES aditivo. Esta integração permite que usuários de HP Multi Jet Fusion conectem suas máquinas ao nosso software para monitorar e coletar dados sobre seus sistemas de AM.

De forma similar, a Stratasys anunciou que melhorou a conectividade de API para abrir as portas para compartilhamento de dados mais fácil e rápido entre suas impressoras 3D e soluções de software empresarial.

Esses exemplos apontam para o fato de que a indústria está se movendo na direção certa para fechar a lacuna entre capacidade de hardware e habilitação de software. APIs fornecerão a ponte fundamental entre os dois, ajudando a criar um ecossistema integrado que suporta interoperabilidade.

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3. Automatizando processos de pós-produção

Estima-se que 46% dos custos de AM das empresas estão associados ao pós-processamento, segundo o 2º Relatório Anual de Tendências Pós-Impressão da PostProcess.

Independentemente de ser um protótipo, peça de ferramenta ou produto de uso final, a maioria das peças de AM requer algum nível de pós-processamento. Isso pode ser tão simples quanto remover material de suporte, mas também pode incluir classificação, tingimento, polimento, entre outros processos, antes que o produto final esteja pronto para uso. A maioria das tarefas de pós-processamento depende quase inteiramente de mão de obra manual.

Graças a avanços recentes em machine learning e hardware e software de pós-processamento, agora é possível automatizar quase todas as partes do pós-processamento de AM, reduzindo custos de mão de obra e melhorando significativamente a eficiência do processo.

Novos sistemas estão entrando no mercado que permitem que peças sejam extraídas da plataforma de construção de uma impressora 3D automaticamente e então movidas com a ajuda de veículos guiados para a próxima estação de pós-processamento.

Vários provedores de máquinas de AM também se comprometeram com automação em um nível ou outro. A EOS, por exemplo, desenvolveu um conceito de Módulos Compartilhados que integra etapas de equipamento, desempacotamento, transporte e peneiramento do fluxo de trabalho de AM, combinando diferentes módulos, sistemas de transporte e software de centro de controle.

Buscando automatizar o processo de binder jetting, o especialista em binder jetting de metal ExOne também lançou o conceito de seu novo veículo guiado automatizado (AGV) X1D1, projetado para permitir transporte eficiente de caixas de construção.

O que também é empolgante é o uso crescente de sistemas robóticos multi-eixos que transportam peças das impressoras 3D para estações de peneiramento de pó, limpeza e acabamento.

A empresa de hardware Renishaw demonstrou como o uso de robôs pode automatizar um dos processos mais demorados em AM de metal — remoção de suporte. A empresa fez parceria com uma startup, Additive Automations, que desenvolveu um sistema robótico para remoção automatizada de suporte.

Resultados iniciais mostraram que a automação robótica de remoção de suporte poderia reduzir o custo médio por peça em 25%. Os robôs usados neste processo têm sensores de força integrados, que coletam dados para determinar a geometria das peças de AM.

O software então analisa os dados, usando tecnologia de gêmeo digital. A saída é então usada para determinar onde as estruturas de suporte estão para que possam ser removidas usando uma ferramenta de extremidade.

Além disso, algumas empresas, como a AM Flow, especializam-se em soluções modulares que oferecem identificação rápida e automatizada de peças de AM, junto com classificação, coleta, embalagem e transporte. Daqui para frente, a AM Flow quer desenvolver etiquetagem de ID automatizada, o que pavimentará o caminho para capacidade completa de rastreamento e rastreio para peças de AM em um fluxo de trabalho digitalizado ponta a ponta.

Automatizar o pós-processamento em AM muda completamente a economia ao escalar o uso da tecnologia. Permite muito mais flexibilidade no layout da fábrica e torna viável para fabricantes adotarem esta tecnologia para produção digital rápida.

Leitura adicional: Combinando Impressão 3D e Robótica para Criar Fábricas Inteligentes

4. Automatizando manuseio de pedidos de impressão 3D e gestão de produção de AM

Além dos custos diretos associados ao pós-processamento manual, existem também custos ocultos como tempo do trabalhador para cotar peças e lidar com pedidos de AM e tempo do operador para agendar trabalhos de impressão.

Calcular custos de peças, inserir dados em planilhas e agendar produção usando soluções desajeitadas pode levar várias horas por dia do tempo do trabalhador, limitando a produtividade de AM.

Com a AM amadurecendo rapidamente, as empresas logo perceberam que precisam automatizar processos de gestão de produção de AM para garantir crescimento escalável.

A necessidade de maior eficiência de produção iniciou o desenvolvimento de software de gestão de fluxo de trabalho e execução de manufatura (MES) voltado para tecnologia de AM.

Mais sobre MES: Guia para Iniciantes de Sistemas de Execução de Manufatura Aditiva

Hoje, software MES aditivo e de fluxo de trabalho pode ajudar empresas a liberar custos de mão de obra através de automação digitalizando processos anteriormente manuais.

Por exemplo, uma instalação de impressão 3D de uma empresa global de impressão 2D e TI está usando o software MES da AMFG para cotar peças de impressão 3D e gerenciar pedidos. Ao mudar de planilhas para uma solução automatizada, a empresa conseguiu reduzir o tempo de cotação em quase 80%.

Automatizar manuseio de pedidos e processos de gestão de produção em manufatura aditiva ajudará, em última análise, a mover a AM além de ser apenas uma ferramenta para aplicações de baixo volume. Formará a base para produção em massa escalável, integrada e econômica.

Leitura adicional: Resolvendo desafios da manufatura aditiva com MES

Quão longe estamos de uma fábrica de AM totalmente automatizada?

Automação de processos de AM, do design ao acabamento, tem tremendo potencial para economia de capital reduzindo custos de mão de obra e aumentando produtividade.

Como mostrado em um projeto piloto chamado NextGenAM, a automação pode reduzir custos de produção em até 50%. Além disso, manufatura automatizada pode introduzir mais consistência no processo minimizando erros humanos e sucata.

Soluções de automação disponíveis no mercado hoje evoluíram significativamente dos projetos e pilotos de estágio inicial que eram apenas alguns anos atrás.

Para se beneficiar totalmente da automação de AM, as empresas precisam começar a transformação hoje para poder transformar sua experiência em vantagem competitiva mais rápido.

Como em muitas transformações tecnológicas, os early movers e risk-takers dispostos a apostar na automação em AM colherão os recompensas da manufatura digital do futuro.

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