Acelere Design de Manufatura Aditiva com Novo Plug-in DED do Autodesk PowerMill 2019

Manufacturing Engineering: A última atualização do PowerMill 2019 da Autodesk adiciona um novo módulo plug-in aditivo. Pode descrever esse sistema de manufatura aditiva "alta taxa" e como funciona?

Clinton Perry: O PowerMill 2019 fornece um conjunto dedicado de ferramentas para programar processos aditivos de alta taxa — comumente conhecidos como deposição de energia direcionada [DED]. O processo DED utiliza uma máquina-ferramenta CNC ou robô industrial que pode focar uma fonte de energia — tipicamente laser, arco ou feixe de elétrons — em um ponto no espaço. Ao mesmo tempo, material [na forma de pó metálico ou arame] é alimentado no 'ponto quente'. A fonte de energia faz o material derreter, formando uma poça fundida. Manobrando essa poça ao redor, é possível construir formas 3D — e fazer isso de forma altamente controlada.

Quem conhece impressoras 3D de leito de pó sabe que elas podem produzir formas 3D incrivelmente intrincadas. No entanto, a tecnologia subjacente significa que são limitadas em termos de taxas de deposição de material e tamanho de peça que pode ser produzida. Essas limitações impactaram a adoção dessa forma de manufatura aditiva em certas indústrias e aplicações.

Em comparação, o processo DED usa níveis de energia e taxas de fluxo de material mais altos, resultando em taxas de deposição substancialmente mais altas, permitindo que peças sejam construídas mais rápido. Além disso, o envelope de trabalho maior fornecido por máquinas CNC e robôs significa que DED pode construir peças significativamente maiores. Esses dois recursos-chave tornam DED uma solução custo-efetiva para produzir componentes de grande escala comumente vistos em indústrias como aeroespacial, geração de energia e assim por diante.

Controlar um processo DED requer trajetórias de ferramenta altamente especializadas que controlam exatamente como e onde material é depositado, evitando qualquer sobreconstrução localizada. O PowerMill 2019 vê a provisão de um conjunto dedicado de ferramentas para criar, controlar e simular estratégias de deposição para ajudar fabricantes a explorar o potencial do DED.

ME: Quais são algumas das vantagens oferecidas por máquinas híbridas tipo CNC/AM sobre CNCs puros ou sistemas aditivos tradicionais?

Perry: A maioria dos fabricantes mainstream de máquinas-ferramenta CNC começou a oferecer máquinas híbridas que podem entregar tanto tecnologia aditiva quanto subtrativa. Há alguns benefícios óbvios; uma única máquina híbrida ocupará menos espaço no chão, ajudará a reduzir tempo de setup de peça, e minimizará risco de erro humano. No entanto, os benefícios reais são muito mais fundamentais.

Com fluxos de trabalho aditivos e subtrativos separados, uma peça tipicamente será totalmente depositada antes de transferir para uma máquina CNC para fresamento de precisão. Embora isso também seja alcançável com máquinas híbridas, maior flexibilidade significa que os dois processos podem ser combinados de formas alternativas.

Por exemplo, uma peça pode ser parcialmente depositada antes de fresar CNC características críticas. As fases de construção e corte são então alternadas até a peça ser finalizada. Combinar as tecnologias dessa forma permite que máquinas híbridas produzam peças que não podem ser produzidas com máquinas separadas.

Um exemplo notável disso foi mostrado recentemente na instalação de Manufatura Avançada no Reino Unido da Autodesk, onde uma máquina híbrida Hamuel Reichenbacher HSTM 150 HD foi usada para reparar um disco de compressor aeroespacial danificado. O processo começou fresando CNC as pontas danificadas das pás no disco antes de usar laser e forma de pó de DED para depositar titânio para substituir o material usinado. Finalmente, a máquina usou sondagem altamente precisa para medir e fresar CNC o material excedente, deixando uma mistura near-perfect entre material antigo e novo.

ME: O novo sistema PowerMill Additive visa tanto sistemas de usinagem de três e cinco eixos quanto robôs. Como difere quando usado com CNCs ou com robôs?

Perry: Quanto à criação de trajetórias de ferramenta, não há diferenças whatsoever. As trajetórias aditivas do PowerMill podem rodar em uma máquina-ferramenta CNC ou robô. Uma gama de estratégias aditivas é fornecida para servir as seguintes aplicações:

• Criar trajetórias 2D para construir formas prismáticas completas.
• Produzir estratégias de três ou cinco eixos para adicionar características localizadas a peças existentes [ex.: adicionar lugs no lado de um casing de motor aero].
• Gerar movimento de três ou cinco eixos para adicionar revestimentos a peças total ou parcialmente [ex.: adicionar revestimento resistente a desgaste a peça que experimenta altos níveis de abrasão].

As estratégias aditivas são criadas na mesma interface usada para produzir trajetórias subtrativas. Isso significa que podem ser otimizadas usando ferramentas de edição de trajetória do PowerMill. Além disso, o PowerMill permite parâmetros-chave de processo, como potência do laser, taxa de fluxo de pó e fluxo de gás, serem editados ponto a ponto.

Uma vez que trajetórias são produzidas e otimizadas, podem ser simuladas usando um gêmeo virtual da máquina-ferramenta CNC/robô, permitindo que movimentos problemáticos da máquina, como reversões de eixo e/ou over-travel, sejam identificados e evitados.

Finalmente, o PowerMill permite trajetórias serem exportadas para simulação Autodesk Netfabb para análise mais aprofundada de todo o processo de construção, incluindo revisão térmica e relacionada a tensão. Isso dá aos fabricantes maior confiança que o processo de construção produzirá boas peças.

ME: Que clientes ou que indústrias ou aplicações estão usando o sistema?

Perry: AM oferece benefícios substanciais a muitas indústrias, incluindo aeroespacial, óleo e gás, molde e matriz, geração de energia, automobilismo, e naval. O Porto de Roterdã é um dos hubs de navegação mais movimentados do mundo e ponto focal para grandes embarcações que requerem manutenção. Se um navio de carga comercial fica encalhado no cais esperando peça de reposição, pode custar literalmente milhões de dólares em negócios perdidos. A abordagem tradicional seria construir armazéns em locais-chave ao redor do mundo e encher com peças de reposição — por precaução.

A equipe RAMLAB [Rotterdam Additive Manufacturing Lab] reconheceu o potencial de usar DED e manufatura híbrida para produzir peças de reposição sob demanda quando e onde necessárias.

Seu primeiro projeto viu a criação de uma hélice de liga de bronze medindo mais de 5' [1,5 m] de diâmetro e requerendo mais de 400 kg de material a ser depositado. A hélice finalizada passou por testes exaustivos antes de ser certificada pela autoridade governante como seaworthy — um primeiro mundial para uma hélice manufaturada aditivamente! Produzindo peças dessa forma, a RAMLAB pode reduzir o tempo que um navio de carga fica fora de serviço. Além de evitar milhões de dólares em atrasos, também remove a necessidade de uma rede de armazéns totalmente estocados.

ME: Que outros novos recursos os usinadores encontrarão no PowerMill 2019 para usinagem tradicional?

Perry: O software inclui vários aprimoramentos para manufatura subtrativa. O PowerMill oferece evasão de colisão de cinco eixos há muitos anos, significando que trajetórias podem ser criadas que evitam colisões ou quase-colisões envolvendo o conjunto da ferramenta de corte. Em lançamentos anteriores, o usuário podia escolher de uma gama de diferentes opções de evasão. A escolha dependia da forma da peça sendo usinada e estratégia sendo usada. O PowerMill 2019 inclui uma nova opção de 'inclinação automática do eixo da ferramenta' que funciona em todos os tipos de trajetória e todas as formas de modelo. Isso torna mais simples para programadores criar código NC seguro de cinco eixos, e é particularmente adequado a usuários que podem ser novos em usinagem de cinco eixos.

A estratégia de desbaste de alta eficiência Vortex do PowerMill foi aprimorada para oferecer nova opção 'from stock'. Baseada na funcionalidade de limpeza adaptativa da Autodesk, isso cria trajetórias com offsets baseados na forma do estoque sendo usinado e tipicamente resulta em tempos de ciclo reduzidos. Em testes, um inserto de núcleo P20 foi usinado usando a nova opção 'from stock' e o tipo de trajetória 'from model' anterior. A opção 'from stock' teve tempo de ciclo 33% mais rápido.

ViewMill é a ferramenta de simulação de estoque do PowerMill. Exibe representação realista do estoque em qualquer ponto no processo de usinagem. Com o lançamento do PowerMill 2019, o ViewMill inclui novo modo de sombreamento de espessura que torna mais fácil para programadores visualizar a distribuição de estoque não usinado em suas peças. Uma série de barras deslizantes dinâmicas permite que a cor da simulação seja mudada para identificar instantaneamente superfícies que foram finalizadas, bem como mostrando regiões onde material remanescente precisa ser removido ou áreas localizadas onde gouges podem ter ocorrido. A melhoria dá aos programadores maior confiança que peças serão totalmente usinadas quando removidas da máquina-ferramenta.

O PowerMill 2019 também inclui capacidade de exportar dados críticos de manufatura para Autodesk Fusion Production, ferramenta baseada em nuvem que permite fabricantes agendar trabalho, rastrear jobs e monitorar utilização de máquinas CNC. O Fusion Production permite que stakeholders-chave acessem informações-chave sobre status de uma instalação de manufatura, permitindo gargalos serem identificados, processos serem revistos e melhorados, e eficiência geral do equipamento ser maximizada. Sendo sistema baseado em nuvem, o Fusion Production permite dados serem acessados a qualquer hora, em qualquer lugar e em praticamente qualquer dispositivo móvel ou desktop.

Novos Lançamentos

Desenvolvedora de metrologia Hexagon Manufacturing Intelligence (North Kingstown, RI) lançou sua atualização PC-DMIS 2018 R1 do software de medição da empresa, que inclui o primeiro de dois lançamentos PC-DMIS programados para 2018.

O PC-DMIS 2018 R1 permite usuários converter AutoFeatures em pontos ou usar hits medidos para novas construções e dimensões, disponível para AutoFeatures de plano, círculo e cilindro, disse a empresa. Convertendo cada hit em ponto vetorial, o recurso optimize path pode ser usado para aprimorar a ordem de medição de pontos, reduzindo número de trocas de ponta de sonda e tempo total de medição. Novo suporte para Q-DAS Traces permite análise mais fácil de dados PC-DMIS. O novo controle QuickSet permite usuários usarem tanto QuickFeature quanto Seleção GD&T e ainda ter capacidade de modificar estratégias de medição.

"Com PC-DMIS 2018 R1, cumprimos nosso compromisso de adicionar itens mais solicitados do 'Idea Center' do usuário", disse Ken Woodbine, gerente de linha de produto para Software de Metrologia na Hexagon Manufacturing Intelligence. "Estes incluem recurso de manipulação gráfica de pontos e funcionalidade AutoFeature 'push-to-points'. Também introduzimos integração com software Q-DAS padrão da indústria para que parâmetros-chave de processo afetando qualidade possam ser identificados e rastreados."

Velocidade aprimorada de medição QuickFeature permite usuários criarem múltiplos círculos e cilindros com um clique, otimizado para padrões de furos de parafuso ou sempre que superfícies contêm múltiplas características do mesmo tamanho e forma, segundo a empresa. O sistema também introduz fluxo de trabalho aprimorado de AutoFeature Flush and Gap para inspeção de nuvem de pontos.

Uma versão iOS do CorelCAD Mobile da Corel Corp. (Ottawa, ON) está agora disponível para iPhone e iPad, fornecendo a designers técnicos capacidades CAD para aumentar produtividade em movimento. O novo CorelCAD Mobile para iOS agora dá aos usuários opções para dispositivos Apple e sistemas móveis Android, oferecendo a usuários em campo acesso a ferramentas de projeto 2D e anotação para tablets e smartphones.

O CorelCAD Mobile é um CAD autônomo desenhado para complementar a aplicação desktop CorelCAD 2018 para Windows e Mac. Assinantes do CorelCAD Mobile recebem conjunto de ferramentas de desenho 2D, edição, e visualização 3D, capacidades completas de anotação, e mais. Para usuários buscando conjunto de recursos mais leve, versão gratuita também está disponível com capacidades simplificadas, incluindo visualização 2D e 3D.DWG e anotação básica.

O CorelCAD Mobile oferece aos usuários capacidade de esboçar ideias em movimento, compartilhar projetos entre desktop e mobile, tornar reuniões mais eficientes, anotar desenhos no local, e fazer modificações em desenhos conforme necessário. O software está agora disponível para iPhone e iPad na Apple App Store e para Android na Google Play Store. Assinaturas custam $99,99 ou $9,99 por mês. Versões modo simples gratuitas também disponíveis.

A mais recente atualização de software CAM WorkNC 2018 R1 da Vero Software (Gloucester, UK, e Tuscaloosa, AL) inclui não apenas seu novo WorkNC Designer "CAD para CAM" sistema de modelagem direta CAD mas também novo Módulo Robô. Como robôs estão se tornando mais comuns no chão de fábrica, há necessidade crescente de fornecer programação offline para eles, segundo Miguel Johann, Gerente de Marca WorkNC.

"Novas ferramentas de simulação e resolução de singularidade no WorkNC 2018 R1 significam que usuários podem tirar plena vantagem dos enormes benefícios que robôs trazem ao processo de manufatura", disse Johann. "Por exemplo, eles libertam trajetórias das limitações do fresamento, pois a ferramenta no final do braço do robô também pode ser uma retificadora, cabeça a laser, bico de solda, ou qualquer outra ferramenta que a criatividade de engenharia possa imaginar."

Robôs também permitem que a ferramenta seja fixa e a peça seja movida ao redor dela, em vez do método tradicional de componente fixo e ferramenta móvel, disse Johann. "Mas robôs são só tão bons quanto o software programando eles, e este último desenvolvimento no WorkNC 2018 R1 garante que fabricantes possam estar na vanguarda da tecnologia robótica."

O WorkNC também tem novos recursos incorporados no Waveform Roughing que melhoram eficiência e performance, incluindo suporte para novas ferramentas em estratégias de usinagem trocoidal.

Atualização de Software é editada pelo Editor Sênior Patrick Waurzyniak.