Manufatura aditiva: como criar design de produtos a partir de recursos computacionais

Por: SKA 06/09/2022

A capacidade de economia de matéria-prima é uma qualidade inerente ao processo de Manufatura Aditiva, popularmente conhecido como “impressão 3D”. Afinal, estamos nos referindo a um processo em que não iremos trabalhar um bloco bruto para chegar em determinada geometria, mas construi-lo por meio de camadas finas e sequenciais.

E se eu te dissesse que é possível obter um desempenho ainda melhor quando falamos em economia de matéria-prima?

Estamos aqui para te dizer que sim, é possível! O objetivo desta coluna é apresentar dois recursos utilizados na criação de design de produtos que possibilitam essa melhoria: design generativo e otimização topológica.

O design generativo

Quando falamos sobre design generativo, estamos nos referindo à criação de designs de produtos gerados por cálculos por meio de um computador, baseados em referências geométricas, cargas e restrições determinadas pelo usuário.

design generativo
Este é um exemplo de diferentes tipos de designs generativos para a configuração de uma peça específica. (Journal of Manufacturing Processes, 2022)

Ficou um pouco confuso? Vamos aplicar essa lógica em uma situação prática:

Imagine que você deseja construir uma mão francesa para uma estante, porém sua criatividade não anda em alta. Mesmo assim, você deseja criar algo diferente e impactante para quem se deparar com o seu produto.

Neste momento, o design generativo entraria em cena, sendo necessário que você informasse ao software (que possua esse recurso) apenas parâmetros como referências geométricas e cargas, e então deixasse que a tarefa de "projetar" ficasse a critério do software, restando para você apenas a seleção do produto que mais lhe agradar entre os resultados gerados.

Otimização topológica

Outra possibilidade é a modificação de produtos utilizando o recurso de otimização topológica, que difere da técnica anterior por ser baseada na alteração de um produto já existente. Este recurso funciona diminuindo a massa do produto em pontos específicos que o software determina como não sendo necessários, utilizando a análise por elementos finitos e os parâmetros fornecidos pelo usuário - bastante semelhantes aos do design generativo.


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Você confere na imagem abaixo um exemplo deste processo:

análise por elementos finitos

 

Fabricação dos resultados

Quando possuímos métodos de manufatura subtrativa (aquelas técnicas em que retiramos material para chegar no resultado desejado) como tornos convencionais, CNC e fresadoras, geralmente o projetista cria um produto já pensando em como ele será fabricado, muitas vezes deixando o design, alívio de massa e geometrias mais ousadas de lado, justamente por conhecer a limitação dos processos subtrativos tradicionais.

Os resultados com geometrias complexas e mais orgânicas obtidas através dos recursos de otimização topológica e design generativo acabam não sendo tão atrativos para quem utiliza estes métodos tradicionais de fabricação.

Por outro lado, é nesse momento que a manufatura aditiva sobressai e muito no quesito liberdade de criação de produtos. Como estamos falando de um processo aditivo construído por camadas, nunca teremos uma geometria complexa demais para ser produzida, sendo totalmente compatível com os recursos de criação de produtos citados acima.

Ao futuro e além!

Soluções criativas e otimizadas são demandas cada vez mais presentes no cotidiano das indústrias, bem como a constante preocupação dos gestores em sempre obter o melhor produto com o menor custo de fabricação.

Desta forma, cada vez mais a manufatura aditiva vem ganhando força no mercado mundial justamente por ser um método com praticamente nenhum desperdício de material, além de se adequar perfeitamente aos recursos computacionais que prometem revolucionar a metodologia de criação e desenvolvimento de produto, juntamente com a indústria 4.0.

Já pensou quais são os benefícios que a manufatura aditiva pode trazer para a sua empresa? Fale com quem mais entende do assunto: acesse a página da SKA e conheça mais sobre os métodos de impressão 3D.

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*O conteúdo e a opinião expressa neste artigo não representam a opinião do Grupo CIMM e são de responsabilidade do autor.

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