Modelagem 3D e Simulação: Catalisadores para Inovação em Processos de Manufatura

Engenharia de Manufatura: Como o software de modelagem 3D SpaceClaim da Ansys ajuda fabricantes a agilizar designs e aumentar produtividade de manufatura?

John Graham: Quando você pensa em produtos que são manufaturados, o ponto de partida é tipicamente com um modelo 3D. Antigamente, quando modelos 3D nem sempre existiam, um maquinista programava um modelo 2D em uma máquina, e os vários eixos moviam e cortavam as peças. Mas as coisas são e continuam a ficar mais complexas à medida que empurramos os limites das tecnologias. Geometria é quase sempre necessária para cortar peças. Mas descobriu-se que geometria pode se tornar um gargalo na manufatura de praticamente qualquer coisa. O objetivo inteiro do SpaceClaim no que se relaciona ao espaço de manufatura é remover esses gargalos de geometria. Então não faz sentido se uma empresa está gastando tempo manipulando um modelo 3D quando uma máquina está ociosa. Eles não estão cortando peças. Você não tem que ser um usuário CAD dedicado para modificar ou reparar um arquivo no SpaceClaim. Dá às pessoas a flexibilidade de editar arquivos da maneira que quiserem. O resultado é que pessoas na oficina podem focar em cortar peças e colocar peças para fora da porta em vez de mexer com limpeza de arquivos.

ME: Sua empresa adquiriu o SpaceClaim alguns anos atrás; como foi essa transição trazendo modelagem 3D expandida para clientes de simulação da Ansys?

Graham: Mesmo antes da aquisição do SpaceClaim pela Ansys havia uma parceria que funcionava bem. No entanto, não havia bem a sinergia que há agora. Havia alguma confusão sobre que produtos vender, e onde exatamente o SpaceClaim se encaixava. Muitas pessoas viam o benefício dele, mas em um momento era quase competindo com outro produto da Ansys. A Ansys percebeu que a tecnologia por trás do SpaceClaim era inovadora, e poderia aliviar muitos gargalos de geometria no espaço de análise. A necessidade de uma tecnologia como o SpaceClaim era enorme. Avançando para hoje onde há mais de uma estratégia unificada por trás do SpaceClaim se encaixando em todo o espaço de simulação. Está permeando cada vez mais na simulação, e a Ansys abraçou o SpaceClaim como a tecnologia de geometria de front-end de escolha para manipular e preparar qualquer tipo de modelo de análise. Por causa disso, mais e mais pessoas estão abraçando o SpaceClaim e abraçando a simulação.

ME: O SpaceClaim aborda várias áreas-chave críticas para fabricantes; como tem ajudado usuários em engenharia reversa?

Graham: Engenharia reversa anda lado a lado com impressão 3D. Anos atrás as capacidades de engenharia reversa no SpaceClaim eram mínimas. Você podia abrir arquivos de malha, observar, e talvez referenciar qualquer faceta dada. Para apreciar as capacidades de hoje, porém, você tem que estar ciente de uma concepção errônea no mercado de que engenharia reversa é uma simples transferência de arquivo: clica alguns botões, algumas traduções acontecem, e sai um arquivo CAD limpo — similar a traduzir um idioma. Há muito mais acontecendo nos bastidores que a pessoa média precisando fazer engenharia reversa simplesmente não entendia. O SpaceClaim começou a desenvolver algumas ferramentas maravilhosas, onde engenharia reversa de arquivos está mais perto de alguns cliques de botão. Muita funcionalidade foi espremida em uma ferramenta que essencialmente faz auto-superficiamento de dados de malha. Usuários podem rapidamente criar superfícies limpas e corpos sólidos para aplicações downstream.

ME: Que outras ferramentas-chave o software fornece para manufatura aditiva, que está vendo uma explosão de interesse pela manufatura?

Graham: Aproximadamente uma década atrás quando o SpaceClaim emergiu, foi inovador. Levou uma nova tecnologia chamada modelagem direta a um nível totalmente novo e tornou modelagem 3D acessível a qualquer engenheiro. Hoje você está vendo algumas capacidades de modelagem sólida fazendo seu caminho na esfera de dados facetados, muito como aconteceu uma década atrás. Por exemplo, você pode pegar algumas facetas e movê-las, ou puxar o que parece um furo e aumentar ou diminuir o diâmetro. Você pode usar o SpaceClaim para reparar ou realizar operações Booleanas em dados facetados, de maneira similar a arquivos CAD. De certa forma, comparo trabalho no SpaceClaim a trabalhar com argila digital. Qualquer um pode visualizar o que é que eles querem, e o SpaceClaim está tornando a digitalização daquilo uma realidade.

Outro aspecto importante do SpaceClaim no reino da impressão 3D é otimização. O SpaceClaim tem habilidades para fazer shell de qualquer tipo de arquivo e adicionar um preenchimento a ele. Isso equilibra a relação resistência-peso. Também pode suavizar um STL, com uma ferramenta chamada shrinkwrapping, essencialmente envolvendo um cobertor sobre ele e ignorando pequenas irregularidades ou picos no modelo.

ME: O software apresenta vários vínculos com ferramentas de manufatura amplamente usadas, como software CAM como Mastercam, Esprit e GibbsCAM. Pode descrever como isso funciona?

Graham: Uma parte principal da integração do SpaceClaim com ferramentas CAM é fluxo de dados simplificado. Traduções de um sistema para outro frequentemente causam problemas. A integração do SpaceClaim com sistemas CAM essencialmente elimina problemas de tradução de dados. Um recurso que as pessoas amam sobre as integrações é reparo de arquivo. Alguém pode abrir um arquivo de cliente em um CAM e não conseguir fazer uma trajetória de ferramenta. Instantaneamente através destas integrações eles podem enviar o arquivo para o SpaceClaim e não apenas repará-lo, mas remover pequenas características ou arredondamentos. As integrações entre estes sistemas abrem as capacidades do que pessoas podem fazer com arquivos STL. Alguns produtos CAM exportam arquivos STL após vários passos. Com SpaceClaim você poderia usar aquele arquivo e construir fixadores ou usá-lo com sistemas de detecção de colisão.

ME: Quão crítica é a modelagem 3D para usuários no espaço de manufatura?

Graham: Por causa de onde a tecnologia de manufatura está hoje, você geralmente precisa de um modelo 3D. E não apenas qualquer modelo, mas um limpo para prevenir garbage in/garbage out.

ME: Que sinergias o SpaceClaim tem com a riqueza de ofertas de simulação disponíveis da Ansys, incluindo ferramentas CAE com dinâmica de fluidos computacional (CFD), e até análise de elementos finitos (FEA)?

Graham: Mesmo antes da aquisição do SpaceClaim, havia uma relação de trabalho com SpaceClaim e o espaço CAE. Desde a aquisição só aumentou. A espinha dorsal por trás de todos os produtos Ansys é chamada Ansys Workbench. Cada produto único vai plugar no Workbench, e isso não é exceção com SpaceClaim. Se você tem um modelo do qual está tentando extrair uma superfície média ou extrair um volume para propósitos CFD, qualquer coisa produzida transferirá para Workbench para operações de simulação subsequentes.

A Ansys tem um produto relativamente novo chamado Ansys AIM, no qual SpaceClaim é a espinha dorsal de geometria. É otimizado para engenheiros de design, e tem apenas uma interface de usuário. Você pode começar com qualquer ferramenta CAD de escolha, então ir direto para simulação. Ou começar com um arquivo SpaceClaim, então simular. Você também pode importar um modelo, usar SpaceClaim para editar, então simulá-lo. Esta ferramenta foi construída com engenheiros de design em mente e certamente pode ser usada no espaço de manufatura. Isso mostra ainda mais a importância do SpaceClaim para simulação em produtos Ansys.

ME: Como o clima de negócios atual parece para usuários de manufatura na sua área da indústria de software?

Graham: O espaço de manufatura tem mudado constantemente por anos. No início da minha carreira, eu criava representações de design detalhadas, e era um pouco limitado a fazer peças que seriam usinadas CNC, mas nada muito complexo. Mas as coisas têm evoluído mais e mais. Pense em usinagem de cinco eixos. Isso empurrou o que está sendo feito no espaço de manufatura e design. Você pode fazer peças que são muito mais complexas e contêm curvas de ordem superior. Então você adiciona impressão 3D na mistura. Por causa de tudo isso, software CAD e editores de geometria não podem ser estáticos. Se forem, não atenderão às necessidades do mercado. Assim como as tecnologias mudam, tem que haver uma evolução das ferramentas que as pessoas estão usando. Acredito que com a demanda aumentada e melhorias tecnológicas em impressão 3D você vai ver manufatura aditiva aumentar e a demanda por manufatura subtrativa diminuir. Um equilíbrio constante será alcançado em algum ponto. E não apenas pessoas estão tentando apenas imprimir 3D coisas mas leveza está se tornando mais importante através de tecnologias como otimização de topologia. Ferramentas têm que acompanhar a demanda. Acredito que o SpaceClaim fez um excelente trabalho nisso, e você vai ver mais capacidades anexadas ao SpaceClaim conforme demandas de mercado mudam.

Novos Lançamentos

Desenvolvedora de inspeção Verisurf Software Inc. (Anaheim, CA) anunciou disponibilidade de seu Quality Inspection Suite, uma combinação de módulos de aplicação Verisurf configurados para fornecer uma solução eficiente de inspeção de qualidade e relatórios. Quality Inspection Suite fornece um pacote custo-efetivo e opções de compra flexíveis para atender necessidades de clientes individuais, incluindo licença de site e opções de assinatura.

O Quality Inspection Suite da Verisurf é composto por módulos de aplicação best-in-class selecionados, incluindo Verisurf CAD, capaz de ler todos os formatos de arquivo CAD nativos permitindo clientes trabalharem com qualquer modelo CAD — sólido, superfície ou wireframe. Model-based Definition (MBD) permite usuários definirem IDs únicos, tolerâncias e restrições GD&T no modelo para qualquer superfície, característica ou outro item crítico de inspeção. Verisurf Device Interface (VDI) garante compatibilidade de dispositivo e controla todos os dispositivos de medição digital.

A suíte também inclui Verisurf Measure, que fornece medição de características de pontos únicos precisos a nuvens de pontos escaneadas; Verisurf Automate, que programa e opera todos os tipos e marcas de CMMs com uma experiência 3D intuitiva, programação orientada a objetos visual e padrões abertos; e Verisurf Validate, fornecendo validação precisa de tradução de modelo CAD comparando o modelo CAD de autoridade ao modelo CAD traduzido, isso permite clientes identificarem rapidamente qualquer erro de tradução.

Negócios

Desenvolvedora de monitoramento de ativos Smartware Group (Center Harbor, NH) e 5ME (Cincinnati) criaram uma parceria visando entregar visibilidade de ativos aprimorada e automação através da empresa de manufatura para manutenção preditiva, aproveitando a Internet Industrial das Coisas (IIoT).

O Freedom eLog da 5ME, um sistema de monitoramento de ativos em nuvem, funciona em conjunto com o Bigfoot CMMS baseado em nuvem da Smartware para entregar monitoramento de condição de ativos e automação de atividade de manutenção. Ao implantar Freedom eLog junto com a Suite de Integração Bigfoot, usuários Bigfoot podem capturar dados de ativos em tempo real e análises de valor agregado, desde desempenho de máquina individual até atividade de produção total, usando qualquer navegador web.

Atualização de Software é editada pelo Editor Sênior Patrick Waurzyniak.