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Há mais de meio século desde os primeiros passos da humanidade na Lua, e as missões lunares continuam sendo empreendimentos desafiadores. No entanto, a exploração espacial recebeu um novo impulso à medida que a tecnologia de impressão 3D abriu portas para o desenvolvimento rápido de produtos e novos métodos de redução de massa. Hoje, as empresas de manufatura aditiva são aliadas inestimáveis nas missões lunares.
Um exemplo disso é a Agile Space Industries, provedora de soluções de propulsão no espaço. Baseada nos EUA, a empresa fabrica propulsores e motores de foguetes, oferecendo desde design, serviços de impressão 3D, manufatura subtrativa até capacidades de teste.
Seus clientes incluem empresas de exploração lunar como a Astrobotic, cuja missão Griffin Mission One está planejada para entregar um rover da NASA ao polo sul da Lua em 2024, e a ispace, que tem como objetivo construir um ecossistema terrestre e lunar sustentável. Juntamente com várias outras missões lunares.
A manufatura aditiva é um método perfeito para propulsores e motores de foguetes. "Com componentes de motor para aplicações espaciais, o peso é um fator importante", diz Dustin Crouse, engenheiro sênior de manufatura aditiva da Agile Space Industries. "A manufatura aditiva abre o espaço de design para possibilidades infinitas. Isso nos permite reduzir drasticamente a massa e iterar rapidamente em novos designs."
As empresas contam com a Agile Space para obter soluções de ponta - rapidamente. "Podemos passar do design, manufatura, montagem e teste de fogo em questão de semanas. Tradicionalmente, leva anos para passar por uma única iteração de design", explica Crouse. "Podemos fabricar peças conforme projetadas dois dias após nossos engenheiros liberarem o design. Isso é incrível."
A Agile usa o 3DXpert, o software industrial de impressão 3D da Oqton, para uma produção eficiente de peças impressas em 3D.
Garantindo rastreabilidade na produção
O software tem sido fundamental para manter a consistência de construção em construção. Quando os engenheiros de desenvolvimento entregam uma peça aos engenheiros de produção para a preparação da construção, é uma boa prática "travar" um conjunto de parâmetros e limitar o que pode ser alterado para garantir que a peça permaneça a mesma.
Na Agile, os engenheiros de produção recebem os arquivos no ambiente "operador", um espaço de trabalho onde podem mover peças, excluir componentes e atualizar os números de série, mas outras funcionalidades do software estão bloqueadas. "Isso nos permite terceirizar a preparação da construção para um operador e não nos preocupar que eles possam acidentalmente mudar como a peça será impressa", explica Crouse.
O uso do operador também economiza tempo na resslicagem. “Quando você atualiza os números de série no ambiente regular de impressão 3D, é necessário resslicar uma peça - e isso poderia levar horas. No 3DXpert, você pode abrir a peça já fatiada no ambiente do operador e simplesmente resslicar os rótulos da peça. Isso leva apenas alguns minutos”, acrescenta ele.
“Atualmente, estamos trabalhando em componentes grandes que levam uma hora e meia para serem fatiados. Se tivéssemos que iterar e refatiar o componente inteiro toda vez que mudássemos um número de série, seria uma hora e meia adicional. Com o operador, são apenas alguns minutos,” explica Crouse.
Fatiar e manter fidelidade ao design
Kyle Metsger, diretor de manufatura aditiva da Agile Space Industries, identifica várias vantagens que o 3DXpert trouxe para o processo de fatiamento deles - economia de tempo, eliminação de variabilidade e requisitos de hardware mais baixos. Isso decorre de uma capacidade: fatiar modelos 3D em seus formatos de arquivo nativos.
Outro software de impressão 3D requer que os usuários convertam um modelo para um arquivo STL para fatiar. Isso costumava causar muitas dores de cabeça operacionais para Metsger, e uma das maiores era as mudanças inadvertidas na geometria original.
"Cada um de nossos componentes possui canais finos, características finas e tolerâncias críticas. Quando você pega um modelo CAD e o transforma em um STL, cria uma aproximação da geometria original e introduz variação. Como estamos imprimindo furos e canais que têm vários milésimos de diâmetro, a variação dimensional é muito difícil de controlar", explica Metsger.
“Converter para um STL causa desvios na geometria, o que também significa que você está redefinindo características de uma maneira desconhecida. Isso é um risco e um com o qual não precisamos lidar de forma alguma no 3DXpert.” - Benjamin Graybill, Engenheiro Sênior de Manufatura Aditiva, Agile Space Industries
É possível reparar o STL, mas editar uma geometria do cliente torna muito difícil garantir que você atenda adequadamente aos requisitos regulatórios, na experiência de Metsger.
A variação leva a outros problemas importantes, destaca Benjamin Graybill, engenheiro sênior de manufatura aditiva da Agile Space. “Converter para um STL causa desvios na geometria, o que também significa que você está redefinindo características de uma maneira desconhecida. Isso é um risco e um com o qual não precisamos lidar de forma alguma no 3DXpert”, ele diz.
“Todos os nossos produtos são impulsionados pelo desempenho, mas o desempenho vem intrinsecamente das características. Quanto mais fielmente pudermos construir essas características, mesmo em uma resolução fina, melhor poderemos representar o design,” Graybill acrescenta.
Preparação rápida de dados - mesmo com geometrias complexas
Uma das maiores melhorias é o tempo de fatiamento, requisitos de hardware e tamanhos de arquivo pequenos. Muitos dos componentes fabricados pela Agile Space Industries têm um modelo CAD muito robusto devido às muitas características internas e alta resolução. Geometrias CAD complexas resultam em arquivos STL grandes. Arquivos STL grandes requerem muita RAM.
“Quando você converte um de nossos modelos CAD em um STL, pode ser um gigabyte ou mais. Os requisitos de hardware para um arquivo desse tamanho aumentam incrementalmente. Já tivemos situações em que movemos o arquivo dentro do software de preparação de dados e leva 20 minutos para carregar. No 3DXpert, você está fatiando o modelo CAD nativo e os requisitos de RAM são muito menores,” explica Metsger.
Quando imprimiram um componente injetor de propulsor de quatro polegadas sem o 3DXpert, a preparação de dados levou 14 horas e houve uma variação de um a cinco mícrons no arquivo STL, dependendo da resolução.
Isso teve implicações significativas para seus fluxos de trabalho. “Costumávamos fazer a preparação dos dados durante o dia de trabalho e deixar o computador rodar durante a noite para fatiar o arquivo. Não podíamos imprimir a peça no mesmo dia. Com o 3DXpert, vimos uma redução de 60 a 70% no tempo total, desde a preparação da construção até a máquina,” acrescenta Metsger.
“Costumávamos fazer a preparação dos dados durante o dia de trabalho e deixar o computador rodar durante a noite para fatiar o arquivo. Não conseguíamos imprimir a peça no mesmo dia. Com o 3DXpert, vimos uma redução de 60 a 70% no tempo geral, desde a preparação da construção até a máquina.”
Kyle Metsger, diretor de manufatura aditiva, Agile Space Industries
Duas unidades de produção. Uma linha de processo digital contínua.
Outra vantagem importante do 3DXpert é a facilidade de criar uma única linha de processo digital contínua para projetos em diferentes locais.
A Agile Space Industries fabrica peças em dois locais, em Mount Pleasant, Pensilvânia, e Durango, Colorado. Segundo Graybill, uma comunicação suave e a transferência de arquivos entre os dois locais são fundamentais para suas operações. "Mesmo pequenos erros na linha de processo digital não podem ser tolerados quando se criam componentes críticos para missões. Precisamos de uma linha de processo digital à prova de falhas em todo o processo de fabricação", explica ele.
"O software 3DXpert reduz a quantidade de pontos problemáticos e gargalos na linha de processo digital. Integrando toda a nossa preparação de dados em um único software, simplificamos e reduzimos as chances de erros ocorrerem nos processos de conversão ou em simples repasses entre as equipes", acrescenta Graybill.
Sucesso no Atendimento ao Cliente: Impressoras 3D de Metal TruPrint e Integração com 3DXpert
No geral, a equipe aditiva da Agile descobriu que as capacidades do 3DXpert superavam as de outros softwares de impressão 3D, e eles decidiram implementá-lo em todas as suas quatro máquinas TruPrint da TRUMPF, mesmo antes da existência de uma integração oficial.
Eles trabalharam em colaboração com a equipe do 3DXpert para construir o ambiente de processamento TruPrint 1000, 2000 e 5000 a partir do zero. “Passamos de solicitar a ajuda do 3DXpert para integrar o software com nossas máquinas até a implementação completa em questão de semanas. Isso é um testemunho não apenas da expertise técnica deles, mas também do valor que eles atribuem aos clientes”, acrescenta Crouse.
Hoje, a integração entre 3DXpert e TruPrint oferece um fluxo de trabalho de fabricação aditiva perfeito, tornando a impressão 3D em escala industrial acessível a uma gama mais ampla de organizações.
Mas a relação não terminou por aí. A Agile e a equipe do 3DXpert se encontram regularmente para discutir melhorias orientadas pelo usuário. Crouse elogia o serviço ao cliente do 3DXpert, "Não é comum um fornecedor de software ter um toque pessoal com seus clientes. Se eu ligar, eles atendem. Posso contar com a equipe da Oqton para levar minhas solicitações a sério, e isso é evidenciado nas melhorias contínuas nos processos que estamos vendo."
A Agile Space reconhece que apenas arranhou a superfície da funcionalidade do 3DXpert. Eles têm confiança de que sua colaboração com o 3DXpert os capacitará a implementar rapidamente novos recursos e fornecerá uma vantagem competitiva sobre os concorrentes.
Principais conclusões:
Redução de 60% a 70% no tempo da preparação da construção até a impressora 3D
Eliminação de desvios de design ao fatiar diretamente de um modelo CAD
Modelos complexos de propulsores em tamanhos de arquivo pequenos
contato@voxelmanufatura.com.br
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