Vamos corajosamente onde nenhum robô foi antes

INTELIGÊNCIA DE CAMPO:Processos, Soluções e Estratégias Inteligentes

O COVID-19 destacou a fragilidade da cadeia de suprimentos de manufatura dos EUA. Responder a crises de vários tipos requer, pelo menos, a capacidade de reparar ou reconstruir rapidamente as máquinas que são a base da nossa economia.
O artesão multi-qualificado ou fabricante de ferramentas e moldes representa o ideal de onde podemos querer ir no futuro.

O fabricante de ferramentas e matrizes pode acessar muitos processos (usinagem, conformação, soldagem, tratamento térmico, etc.) e pode improvisar com base em materiais disponíveis e surpresas inevitáveis.

A desvantagem dos artesãos humanos é que eles não são tão reprodutíveis, precisos ou fortes quanto as máquinas. Nem eles podem trabalhar com as luzes apagadas, 24 horas por dia, 7 dias por semana.
Muitos colaboradores e eu temos formado uma visão do futuro onde sistemas autônomos podem basicamente agir como artesãos habilidosos e usar novas ferramentas para processamento subtrativo, aditivo, de junção e deformação para fazer e inspecionar componentes de qualidade garantida.

Duas coisas são necessárias para alcançar esse futuro:uma visão compartilhada para um caminho para a fabricação autônoma híbrida e novas ferramentas para atualizar essa abordagem:

A parte da visão

Inspirados na norma SAE J3016, definindo níveis de autonomia de condução, são propostos níveis de autonomia de fabricação.

O nível 0 representa nenhuma automação. O nível 1 inclui o acompanhamento de caminho CNC. O nível 2 inclui correção de erros em malha fechada. O nível 3 abrange elementos da Indústria 4.0 de captura de dados de todo o sistema para tomar decisões.

Os níveis 4 e 5 incluem vários processos (adicionar, subtrair, unir, converter etc.) em uma estrutura integrada. No Nível 4, o sistema pode fixar e transferir automaticamente o componente de um processo para outro.

O nível mais alto - 5 - imita uma conversa com um artesão habilidoso, onde as compensações entre custo, desempenho e tempo de entrega podem ser discutidas e, uma vez escolhidas, executadas sem intervenção humana enquanto registram dados críticos que garantem a qualidade do componente e compartilham a experiência com outros células de fabricação.

Novas ferramentas e processos

Essa visão nos liberta das ferramentas, matrizes e prensas muito grandes que muitas vezes definem o lead time e os gastos de capital.

Em vez disso, podemos imaginar várias pequenas ferramentas para adicionar, deformar e cortar trabalhando simultaneamente em uma peça - como várias formigas robóticas fazendo trabalhos variados, mas com controle dimensional preciso.

Embora os acadêmicos de engenharia tenham se concentrado na análise de processos de fabricação altamente produtivos, há muitas oportunidades em processos de menor escala e altamente controlados.

Muitos processos de fabricação baseados em ferramentas simples e leves podem ser bastante poderosos nesse paradigma.

Por exemplo, meu grupo está desenvolvendo processos de soldagem local, de alta velocidade, de estado sólido e baseados em impacto que usam equipamentos muito leves.

Por não aquecerem o material, não há distorção térmica ou degradação dos materiais, podendo unir metais muito fortes e diferentes.

Esses e outros processos semelhantes baseados em ferramentas leves e ágeis serão centrais para este novo workshop automatizado.

Com os rápidos avanços em sensores, cálculos, robótica e processos, parece inevitável que essas inovações de processo complementem nossa produção em massa muito eficiente existente para criar produtos complexos de alta qualidade quando e onde forem necessários.