Simulando o caminho para peças impressas em 3D consistentes

Os recursos de simulação de processo no 3DXpert ajudam a evitar falhas de construção dispendiosas. Imagem cortesia de Oqton.

A manufatura aditiva (AM) fez incursões significativas como uma alternativa viável para a criação de peças de nível de produção. No entanto, mesmo com os avanços no hardware de impressão 3D, bem como no software destinado a otimizar projetos para saída AM, a demanda está crescendo por ferramentas capazes de monitorar e simular processos AM para garantir qualidade consistente e repetível e desempenho da peça.

A lacuna está começando a diminuir à medida que as empresas lançam novas ofertas de simulação de processo e monitoramento in-situ que fornecem aos profissionais de impressão 3D informações valiosas sobre como modificar os parâmetros de impressão e as propriedades do material para obter peças de alta qualidade em escala. Simplesmente não é prático perder tempo e gastar recursos para iterar o conjunto perfeito de parâmetros para imprimir um punhado de peças ou protótipos sob medida. Esse processo simplesmente não se sustenta do ponto de vista de eficiência ou retorno sobre o investimento (ROI) ao orquestrar execuções de fabricação limitadas ou em escala total.

Muitas empresas começando com AM esperam que o processo seja linear, desde o projeto de uma peça até a impressão local, tudo dentro de um período de tempo relativamente curto.

"A realidade é bem diferente - há áreas em que as iterações prevalecem", diz Doug Kenik, diretor de gerenciamento de produto para software da Markforged.

Kenik foi anteriormente CEO da Teton Simulation, que foi adquirida pela Markforged em abril passado. Seu software de simulação baseado em nuvem, que automatiza a validação e otimiza o desempenho da peça AM, agora está integrado à plataforma AM Markforged Digital Forge de metal e fibra de carbono.

Historicamente, tem sido um jogo de adivinhação avaliar a capacidade de uma peça impressa em 3D funcionar conforme especificado, mas a simulação, incluindo o software de simulação de processo, muda essa equação.

"O que muitas pessoas fazem agora é lançar um dardo e ver se algo funciona e, se não, voltam e redesenham ou mudam algo na impressão e tentam novamente", diz Kenik. "A outra opção é imprimir sólido, mas isso é um desperdício de material e tempo. A simulação resolve esse problema - ela dirá se algo funcionará ou não antes de você imprimi-lo, em vez de iterar fisicamente por meio de impressão e teste."

Embora a otimização de topologia e o software de design generativo elevem a capacidade de personalizar projetos para AM e novas ferramentas de monitoramento de processo ajudem os engenheiros a realizar a inspeção camada por camada do processo de construção, ainda há um grande delta entre coletar todos esses dados e aproveitá-los para realmente produzir peças confiáveis ​​e de alta qualidade de forma consistente. O problema reside principalmente na falta de integração entre as diferentes ferramentas de software e plataformas de impressora 3D, diz Brad Rothenberg, CEO da nTopology, que comercializa software de projeto de engenharia ajustado para AM.

Uma conexão implícita direta entre nTopology e EOSPRINT permitiu que a Siemens Energy fabricasse um trocador de calor industrial anteriormente não imprimível. Imagem cortesia de nTopology.

"As peças estão todas lá - a questão central é como essas peças se conectam", diz ele. "Especificamente com ferramentas de monitoramento de processo - estamos coletando todos os dados, mas a questão se resume em como usar os dados e torná-los acionáveis. Como aprendemos com esses dados para tomar decisões de design melhores e mais rápidas e criar produtos que são mais confiável, com melhor desempenho, com menor custo?"

A Materialize está abordando alguns desses problemas, mais recentemente com uma nova solução de monitoramento de processo para impressão 3D de metal, juntamente com um kit de ferramentas usado para modificar os parâmetros de construção de uma impressora para obter uma qualidade mais consistente. Ambas as ofertas são projetadas para ajudar os usuários de AM a evitar construções com falha, defeitos ocultos e parâmetros de impressão 3D padrão que não são compatíveis com seus aplicativos de AM e que resultam em desperdício de tempo de máquina, material e capacidade de pós-processamento.

O Materialize Process Control, integrado à plataforma de software de impressão 3D CO-AM, usa IA para automatizar o controle de qualidade. Imagem cortesia de Materialise.