Entrevista com especialista com John Barnes, CEO da Metal Powder Works:impulsionando a inovação de materiais na fabricação aditiva

Em 2022, a pesquisa da Hubs sobre comunidades de engenharia e impressão 3D em seu “Relatório de Tendências de Impressão 3D 2022” viu que 44% dos participantes citaram novos materiais e compósitos como o principal desenvolvimento do ano. No entanto, na esfera da MA metálica, restam apenas 16 especificações AMS de liberação para pó metálico. À medida que a influência da manufatura aditiva permeia círculos industriais mais amplos e mais empresas consideram os benefícios que ela pode trazer, será imperativo fornecer-lhes o conhecimento e as ferramentas para impulsionar mais inovação.

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Conversamos com John Barnes, CEO da The Barnes Global Advisors e da Metal Powder Works, para discutir como suas duas empresas estão impulsionando mudanças integrais no campo.

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Vamos começar com Metal Powder Works. Você poderia nos contar um pouco mais sobre o ‘Processo DirectPowder’ da MPW; houve uma lacuna no mercado de AM de metal que sua invenção preenche?

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Acredito que, de várias maneiras, nosso ‘Processo DirectPowder’ acumula nossos 20 anos de experiência em fabricação e os aplica à produção de pó.

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A produção de pó é baseada na atomização, uma tecnologia secular. Mas a consistência do pó é extremamente variável - quando o usamos enquanto tentávamos qualificar peças para Airbus, sempre tivemos que alterar as configurações das impressoras para aceitar variações de lote para lote.

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Nosso “Processo DirectPowder” para produção de pó é incrivelmente consistente - em um estudo, fornecemos 2 lotes de pó, com intervalo de 12 meses em duas máquinas diferentes, e o tamanho médio das partículas era de apenas 3 mícrons diferentes. Quando você reduz a variabilidade da matéria-prima dessa forma, inerentemente você começa a reduzir a variabilidade de todo o resto. Do contrário, será muito difícil definir isso em outra parte do processo.

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A Metal Powder Works vê isso. Você nos diz o tamanho do pó que deseja e nós só fazemos isso - é um processo de altíssima eficiência. Se você quiser um pó de 20 a 63 mícrons, por exemplo, 95% ou mais do que produzimos será desse tamanho de pó, o que significa que teremos muito pouca perda no processo. É por isso que somos muito acessíveis, o que nem sempre acontece na produção tradicional de pó.

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[Crédito da imagem:Metal Powder Works]
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'Não use atomização' não é a nossa mensagem. Estamos dizendo que a atomização funciona quando você tem economias de escala – aço inoxidável, Inconel 718, muitas pessoas usam isso. Mas se quisermos que mais materiais estejam disponíveis para AM, o processo de atomização, economicamente, provavelmente não irá fornecer uma solução. É por isso que você só tem cerca de uma dúzia de materiais disponíveis em pó hoje.

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Existem mais de 100 ligas de alumínio diferentes. Se você olhar para uma aeronave moderna, ela usa uma dúzia de ligas de alumínio diferentes, várias ligas de titânio, provavelmente uma dúzia de aço – os materiais são otimizados para o que precisam fazer. A fabricação aditiva precisa seguir um regime semelhante.

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Qual a importância do desenvolvimento de materiais em 2023?

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Ao longo das décadas, passamos por fases em que o designer era considerado “sem importância” e o foco estava todo na fabricação. Então, de repente, o design tornou-se importante – a produção havia alcançado o que podíamos projetar e precisávamos ampliar o ângulo do design novamente. Hoje, vemos que a produção está lutando para acompanhar. No entanto, com estas novas tecnologias de produção avançadas como a AM, o designer recebe um novo conjunto de ferramentas.

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Estamos permitindo que o designer volte e repense, por exemplo, como deve ser o interior de um carro, e junto com esse desenvolvimento vêm os materiais. Isso é fundamental para permitir que eles criem esses novos designs.

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A indústria automotiva passou por uma década ou mais de substituição de materiais, por exemplo. Eles pegaram o aço e o substituíram por alumínio, e depois o alumínio por plástico, até ficarem sem coisas para substituir e começaram a redesenhar novamente. Com tecnologias avançadas e fabricação aditiva, você pode criar projetos que forneçam peças leves e, ao mesmo tempo, alcancem o mesmo desempenho, se não melhor.

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O futuro é tudo sobre equipes. Se você observar qualquer uma das tecnologias avançadas de fabricação – IA, automação, robótica, impressão 3D – todas elas exigem uma equipe, porque nenhuma disciplina pode fazer isso.

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A manufatura aditiva é um esporte de equipe. Você tem um designer, você tem uma pessoa de estruturas, você tem uma pessoa de materiais. Há muita coisa acontecendo na caixa da impressora. Você está criando simultaneamente uma forma e um material ao mesmo tempo. você tem matéria-prima chegando, gases industriais e lasers - há todo tipo de coisa acontecendo. Isso não acontece sem uma equipe.

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Gosto da ideia de que a impressão 3D é uma lente através da qual podemos continuar repensando diferentes aspectos da produção.

Eu acho que é isso. A impressão 3D não é uma coisa, é uma família de coisas. É quase um caminho de pensar.

Dependendo do efeito final que você deseja, você escolhe a impressora que o levará até lá. Se você pretende imprimir células da pele, há uma resposta. Se você quer imprimir uma casa com concreto, bom, há uma resposta para isso. Se você quiser fazer uma peça de plástico, também há uma resposta para isso.

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Mas todos eles são construídos com base na mesma premissa, que é a construção “camada por camada”. E isso é difícil porque esculpimos coisas em rocha e madeira desde o início dos tempos humanos. Agora é hora de pensar no inverso disso – isso leva muito tempo.

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Passando agora para um tipo de negócio bem diferente em que você está envolvido, você poderia falar um pouco sobre a The Barnes Global Advisors e o valor que ela oferece às empresas?

Começamos ajudando as pessoas a digerir a manufatura aditiva. Nossa excelente equipe de engenheiros tem muita experiência em mercados altamente intensivos - aeroespacial, defesa, médico, transporte pesado. Aproveitamos a nossa experiência de coisas que não correram bem na primeira vez que experimentámos, para que possamos simplificá-las para outras pessoas.

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Muitas pessoas ficam muito confusas sobre requisitos e qualificação com manufatura aditiva – para nós, o processo é sempre exatamente o mesmo. Quer você esteja falando de uma locomotiva ou de uma aeronave, o processo é o mesmo, mesmo que o nível de intensidade e os testes pelos quais você possa ser submetido possam ser diferentes. Compreender os requisitos envolve estabelecer como será o sucesso - ajudamos as empresas a trabalhar de trás para frente a partir daí.

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Damos o mesmo conselho a todos, desde empresas de impressão até empresas de materiais. Se você sabe o que o cliente precisa, trata-se de determinar qual problema você está resolvendo, qual o valor que existe e, em seguida, trabalhar de trás para frente e descobrir como possibilitamos que isso aconteça.

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Ao longo do caminho, introduzimos treinamento de desenvolvimento de habilidades e força de trabalho, primeiro com nosso curso “Designing for AM”, ensinando às pessoas o que é aditivo, onde é usado, os prós e contras e cada um dos diferentes processos. A TBGA é única porque a equipe tem experiência no uso de todas as famílias de processos AM - podemos falar sobre pó, energia direta, extrusão de material, tudo em nível de trabalho. É importante ressaltar que fazemos isso com lentes independentes – não estamos vinculados a nenhuma outra empresa, o que significa que olhamos para as coisas como os engenheiros.

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Nos últimos anos, integramos um grupo que chamamos de ‘Media’, focado em traduzir todo esse conhecimento tecnológico e enviar essa mensagem ao mercado. A manufatura é um mercado muito interessante (e barulhento) – é diferente daqueles que se concentram em produtos comerciais ou de consumo.

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Descobrimos que através da peça sobre força de trabalho, da mídia e depois da consultoria, há harmonia na forma como trabalhamos. Isso nos permite flexibilizar desde um projeto estratégico até a introdução de produtos no mercado. Cada vez mais, temos visto através de todas estas perturbações na cadeia de abastecimento que podemos ajudar o governo dos EUA e outros a compreender como podem ajustar-se e a considerar se a produção aditiva pode ser uma solução.

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Quando você tem uma tecnologia altamente automatizada, como a manufatura aditiva, isso pode ajudar com problemas humanos como esses? Essa é a questão que estamos analisando agora, talvez combinando soluções de manufatura aditiva, automação e possivelmente robótica, para criar uma solução que atenda ao requisito final.

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No final das contas, se os clientes não conseguem obter suas peças, precisamos de uma solução melhor. Esse é um problema global. Por mais fragmentados que pareçamos ser como sociedade, todos sofremos das mesmas coisas.

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Seu trabalho com a Metal Powder Works e a The Barnes Global Advisors é bem diferente. Se você pudesse traçar uma semelhança entre a contribuição das duas empresas para a esfera AM, qual seria?

A única coisa que aprendi é que é muito difícil seguir seus próprios conselhos. Quando estou com meu chapéu da Metal Powder Works, sou em grande parte o cliente com quem a TBGA normalmente trabalharia. Então, ocasionalmente, penso comigo mesmo:“ah, preciso seguir meu próprio conselho e fazer issos estruturalmente. coisas”.

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Outra coisa é a importância do equilíbrio. Uma coisa sobre TBGA que me deixa muito feliz é que temos um grupo bastante diversificado em termos de gênero. Acho que geramos uma resposta melhor para nossos clientes porque temos processos de pensamento diferentes. Espero que isso seja um indicativo do futuro.

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Temos consciência de que precisamos estar envolvidos na indústria, fazer parte de sua estrutura. Tentar encorajar as pessoas a pensarem na indústria transformadora como uma carreira também é algo que precisamos de promover. Seja como técnico ou em marketing.

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Há alguma tendência atual de AM que o deixa mais entusiasmado?

Acho que no geral a tendência é a industrialização – que traz a necessidade de resolver problemas como o fluxo de trabalho digital, que hoje pode estar muito fragmentado. Estamos percebendo que é importante pensar sobre nossos processos de forma holística – a fabricação aditiva não envolve apenas imprimir uma forma.

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Se pensarmos novamente nos materiais, eles também estão a tornar-se mais importantes devido à industrialização, que traz não só questões técnicas, mas também problemas de negócio - se a parte impressa vai custar mais, por exemplo, é melhor fazer mais. Este é o lado da proposta de valor das coisas.

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Nosso corpo de conhecimento está aumentando. A certa altura, vimos que partículas perfeitamente esféricas são superimportantes no Fluxo Hall. Sabemos agora que Hall Flow é na verdade apenas um proxy porque não temos um padrão melhor. Uma vez que reconhecemos isso, podemos recuar e considerar que talvez “perfeitamente esférico” não seja certo - talvez precisemos de menos esférico, ou reconhecer que “esférico” é um continuum em primeiro lugar, não binário. É aquele movimento antigo – se é necessária muito pouca energia para ficar em posição, é necessária muito pouca energia para tirá-lo da posição. Existe um ótimo e queremos mantê-lo lá.

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Penso que é por isso que a questão da industrialização é tão importante – envolve a resolução de vários problemas relevantes. Quer isso tenha em conta questões de produtividade e custos, ou questões globais mais amplas, há muitos problemas de natureza diferente a serem resolvidos.

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Gostaria de pensar que, em algum momento, consumir menos energia e produzir menos CO2 se tornará uma métrica que mais pessoas usarão, e o custo ainda será importante. Em vez de custar o dobro para produzir menos CO2, porque não pode ser neutro em ambas as frentes? Um processo que custa o mesmo que um processo legado, mas emite muito menos CO2, é certamente a resposta certa.

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Saiba mais sobre a Barnes Global Advisors:https://www.barnesglobaladvisors.com/

Saiba mais sobre a Metal Powder Works:https://www.metalpowderworks.com/

Saiba mais sobre AMFG:https://amfg.ai/