O que sei sobre a impressão 3D? Fabricação por aditivo? Dos obstáculos no empreendedorismo? Dos progressos realizados nos primeiros anos deste novo século? Se saberei que a impressão 3D pode estar à beira de oferecer respostas para todas as minhas necessidades?
Existe uma solução para cada conjunto de problemas no domínio da medicina, na agricultura, desporto, e cinema, mas a curiosidade e inspiração se a produção por aditivo nos oferece alternativas. Apenas 30 anos depois de seu nascimento desta tecnologia parece-me fornecer respostas para todas as necessidades da sociedade. Claro que existem complicações, preocupações e outros aspetos negativos como as questões legais, otimização de custos e retorno sobre o investimento em exigências de um mundo de restrições industriais rigorosos, entre outros. Mas em vez de me deter sobre tais questões tentarei concentrar sobre beleza do impossível se tornar realidade.
Ainda mais do que a própria tecnologia espetacular fui atraído pela ampla gama de impressão 3D de aplicações em todos os campos da econômica de ponta.
Uma observação de sustentabilidade na aviação que define as bases de trabalho para industria 3D, o estudo colaborativo entre EOS e a unidade de inovação Airbus para testar o ambiente do ciclo de vida para o investimento para a moldação por injeção “DMLS – Direct Metal Laser Sintering” revela um consenso positivo para o uso, pelo que foi-se capaz de comparar os custos mensuráveis, benefícios e impactos da DMLS através da investigação usando um suporte de uma dobradiça do Airbus A320. Foram adquiridos dados dos fornecedores do pó de metal cru e do fabricante do equipamento (EOS) e do utilizador final o grupo de inovação da Airbus. Emitindo menos CO2 reduzindo o consumo de energia, produzindo um objeto mais leve e eliminando resíduos provar que esta tecnologia ecológica e econômica. Este teste colaborativo vai servir como base para estudos em outras partes do setor aeroespacial para os processos e estratégias de fim de vida, Podendo se observar através da IMAGEM01 IMAGEM02.
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Impressão 3D um futuro muito esperado, mas o que isto têm a ver com a pessoa normal, talvez tudo!
Os objectos 3D atualmente impressos estão trazer nos para uma nova era mas o futuro da impressão 3D é a chave para as nossas vidas de uma forma que afeta, empolgante e positivo; imagine-se que os voos se tornam baratos para poder visitar os amigos ou familiares, ou imprimir órgãos 3D que coexistem com partes do corpo e que façam a reposição dos órgãos, podendo abaixo ver o vídeo.
A nova exposição 3D que designa por imprimir no Museu da Ciência em Londres não só inspira Arte, com mais de 600 objetos impressos, mas revela 3D impresso objetos como esses poderiam alterar a sua vida no futuro. Como se pode observar no vídeo abaixo.
A Pratt & Whitney de Connectic investiu num novo centro quase sem impactos ambientais um centro de inovação em UConn na Universidade de Connecticut, sendo o investimento de 4,5 milhões de dólares, este centro será usado para promover a produção e o desenvolvimento da fabricação por aditivo na indústria aeroespacial, das ciências biomédicas e outras indústrias. Esta nova geração de desenhadores e engenheiros serão formandos nas mais atuais e avanças tecnologias neste centro. Tendo os mais recentes equipamentos de fabricação 3D e as tecnologias de prototipagem rápida, seja duas máquinas da Arcam do modelo A2X, para produção de peças metálicas de grande dimensão e complexas. Aumentando assim a capacidade da produção e indústria reduzindo tempos de fabricação, juntamente com menos resíduos para eliminar, pelo que os pós podem ser reciclados.
A lutar por avançar na defesa e na aeroespacial, são as preocupações da I&D, pelo que os cortes constantes nos programas de defesa devido a falsificações das peças e a mudança nas práticas de trabalho do manual. Entre as várias discussões a produção de peças através de processo de impressão 3D assim não utilizando os processos de manufactura tradicionais, assim com a produção das peças através de redes colaborativas de confiança.
A RTI International Metals, Inc adquriu a Directed Manufacturing, Inc. líder na manufactura de impressão 3d por vinte e três milhões de dólares em dinheiro para poder fornecer, para poder fornecer o segmentos aeroespacial de dispositivos médicos e de outros mercados verão com, avançado as soluções de baixo custo e outras soluções em materiais avançados, de acordo com esta transação.
Investigadores como o cardiologista Stuart K. William e a sua equipa da Universidade Louisville de Kentucky dos Estado Unidos da América estão a devolver um coração humano impresso em 3D e sua colocação, o material que é utilizado são as células do próprio paciente, a equipe com base no Instituto de Inovação Cardiovascular, já teve algum sucesso ao imprimir válvulas cardíacas humanas e pequenas veias com células; combinando esses pequenos componentes juntos ainda apresentam grandes dificuldades, pelo que o maior desafio é fazer com que as células trabalhem juntos como fazem num coração normal. No entanto ele continua confiante que sua equipe pode imprimir e montar todo um coração bioficial em três a cinco anos.
A evolução da impressão 3D apos 30 anos a tecnologia de impressão 3D também conhecido como fabricação aditiva está agora em todos os lugares, como é que tudo começou e onde é que vai?
O ano de 1984 foi o ano zero para a tecnologia de impressão 3D como duas teorias concorrentes começaram uma corrida ao mercado. O Charles Hull ou “Chuck” inventou a estereolitografia, a através da construção camadas de liquido que era um método de impressão em 3D concebido para construir objectos em camadas de líquidos que são curadas utilizando luz ultravioleta, tendo fundado a empresa 3D Systems para explorar seu método.
Na mesma época um estudante de Universidade de Texas surgiu com Sinterização Seletiva a Laser (SLS) um método que combina partículas de pó em conjunto, utilizando lasers controlados por um computador, o estudante Carl Deckard em parceria com o seu tutor Dr. Joe Beaman desenvolveram esta tecnologia.
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Embora inventado um pouco mais tarde em 1989, o SLA a deposição de material através de um fuso um engenheiro mecânico foi o cérebro por detrás da ideia deste processo como se observa na IMAGEM03. Para a produção de um objecto a construção é feita por camadas sendo utilizados os polímeros que em contacto com o ar solidificam-se rapidamente.
Mas estas invenções apenas começaram a ser comercializadas como a partir de 1992 dispositivos comerciais.
A impressão 3D foi o primeiro colocado no mercado como uma tecnologia de prototipagem rápida para o uso que continua até hoje, antes da impressão 3D o processo da prototipagem foi um processo demorado e caro que exigia a produção de um molde de cera perdida ou gesso a partir de um modelo de madeira realizado por um artista. Com a impressão 3D os modelos agora são geradas por computador de modo que os ajustes de última hora são fáceis de implementar, e o processo é limpo e mais rápido o que requer menos etapas para completar, os modelos de SLA impressos também são robustos suficiente para uso em processos de fundição tradicionais de modo que foi a próxima fase para a produção de modelos de moldagem com a impressão 3D seguido pela fabricação de peças através de processos tradicionais como a moldação por injeção.
O “holy grail” da impressão 3D não era muito longe e com o desenvolvimento da impressão multi-jato na década de 90 e da expansão de materiais que poderiam ser usados como os plásticos a cerâmica, e misturas de polímeros e metal, mais e mais indústrias começaram para este tipo de processo tornando a utilização de técnicas com base em SLS cada vez mais comum. Não só as impressoras 3D tornam se mais baratas e as suas capacidades evoluem, podendo imprimir titânio, alumínio, prata, fibra de carbono que estão revolucionando muitas empresas, incluindo como por exemplo a produção de formas e desenhos que não poderiam ser feitas por meio de técnicas convencionais como a produção de joias. Mas o início dos processos de impressão 3D só agora é que estão a ser utilizados pelas patentes tem expirado, as novas pessoas e os novos produtores irão desenvolver os processos e irão produzir novas técnicas e novas ideias assim como novas abordagens aos processos de produção.
Os principais do mercado de impressão 3D, são:
3D Systems (Chuck Hull - SLA)
Stratasys (S. Scott Crump - FDM)
RepRap (Adrian Bowyer - Primeiro impressora 3d auto relicavadora)
EOS Gmbh (Primeiro fornecedor de sinterização e SLA)
Voxeljet AG (Primeira impressora 3d continua)
Renishaw (Empresa internacional de tecnologias de engenharia)
Fineline (Fornecedor de produtos para impressoras 3D)
Avanços na impressão 3D anda de mãos dadas com a digitalização 3D com o melhoramento da digitalização 3D e o aperfeiçoado e torna se mais barato e impulsiona a inovação tanto nos ambientes industriais e de consumo. Como na produção da impressão 3D por aditivos existem diferentes processos atualmente usados na digitalização 3D. Existem dois principais tipos de digitalizadores atualmente em uso; os digitalizadores óticos com o digitalizador MetraScan da Creaform, que utiliza um conjunto de camaras para simularem visão humana, a digitalização 3D gera uma nuvem de pontos, com o posicionamento de mapeamento e profundidade podendo ver no vídeo acima. As outras grandes abordagens são os digitalizadores baseados no laser e na luz que é um processo semelhante ao de fabricação aditiva seja fatiando o modelo 3D. A distância é medida usando o tempo de voo do digitalizador 3D, e o tempo que leva para a luz viajar da superfície do objeto de volta para um refletor e nuvem de pontos ainda é gerada como o resultado final.
Existe outra tecnologia vale a pena mencionar que é cada vez mais substituída por métodos óticos e à base de laser mas que ainda tem um lugar distinto na história de digitalização 3D; os digitalizadores 3D com a base de contacto usa uma sonda física para digitalizarem o objecto, a sonda pode ser presa a um braço mecânico fixo que é movido por um sistema de transportador ou por um braço articulado robótico, em ambos os casos a sonda traça com precisão os pontos de medição em torno de superfície de um objeto 3D.
Além disso os digitalizadores podem ser usados numa escala industrial ou consumidor, manuseado pelo operado ou controlado por um robô, alguns sistemas de digitalização como os digitalizadores da Kreon para escalas industriais, assim como combinar métodos de digitalização sem contato com métodos de contato para medições precisas uniformes.
A tecnologia naturalmente está em continuamente a ser melhorada, a digitalização com o o telemóvel já é bem real com o 123D Catch podendo depois realizar reparações e substituição das peças em vez dos componentes com defeitos, o argumento financeiro é forte porque não há retorno imediato através do dinheiro, e até com um pouco de criatividade até mesmo as empresas que tradicionalmente prosperaram na venda de limitada de objetos moldados podem ser capaz de capitalizar sobre digitalização 3D e impressão no futuro.
Nos termos da Convenção de Berna a base para a lei dos direitos autorais em todo o mundo, de direitos de autor é atribuído no momento da criação do autor de um produto, esse produto pode ser um pedaço de texto, uma foto, um desenho, uma pintura, ou qualquer objeto criativo por um ser humano. Com a digitalização e distribuição de imagens e texto fácil, a internet tornaram os direitos de autor e propriedade intelectual um tema quente, agora imagine as questões jurídicas envolvidas quando qualquer um pode copiar mundo real, objetos 3D quase tão facilmente como imprimir imagens a partir de uma página web. No momento não têm sido muito poucos os desafios legais nos tribunais mas eles vão surgir. A primeira coisa que descobri foi que o copyright não será suficiente na era da impressão digital. O Copyright protege obras literárias, trabalho artístico, musical e dramática em coisas em 2D, mas também irá se proteger o software subjacente usado para criar o desenho técnico CAD e operar a máquina de impressão 3D. As leis de direitos autorais também protege modelos digitais utilizados na impressão, porque estes são criados por um especialista assim como uma fotografia é tirada por um fotógrafo, No entanto quando se trata de mais objetos 3D a si mesmos a lei exige remédios diferentes. A primeira delas são os direitos do desenho que são automaticamente atribuídas a formas e configurações do objeto 3D específicos de forma semelhante aos direitos de autor.
O direito de registar ou não o desenho técnico, pelo que têm um tempo de validade o desenho e surgem automaticamente, desde que o desenho seja original e não puramente funcional. Os fabricantes podem optar por proteger ainda mais seus projetos com patentes ou marcas que pode ser usado para registrar usos particulares de objetos e configurações de formas. E nesta questão dos direitos de autor um dos pontos fracos assim como o ponto forte do processo de impressão 3D é como é facilidade de compartilhar modelos digitais. Mas à medida que a tecnologia amadurece novas leis serão inevitavelmente formuladas para proteger os criadores e embora a disponibilidade dos modelos de código aberto de modelos on-line tem ajudado a impulsionar a inovação para a frente entre os “early adopters” de impressão 3D, distribuidores como Authentise já estão procurando formas de gerir os direitos digitais de documentos para impressoras 3D no futuro.
Engenharia inversa, é que o mata a criatividade? O uso mais comum para dados digitalizados é se designada por engenharia inversa, um fluxo de trabalho onde os dados digitalizados de um objeto são utilizados para recriar o objeto usando uma impressora 3D, podendo ser um processo muito rápido em sistemas contemporâneos em que o objeto é digitalizados usando um sistema como o Geomagics otimizado para impressão e finalmente para produção. O processo permite uma cópia rápida mas também nos permite reutilizar ou reconstruir objetos 3D, mesmo quando os modelos originais digitais já não ou nunca existiram, e isto pode levantar a questão: quando temos a opção de reproduzir objetos existentes que sufocar a criatividade e a invenção? Será que basta usar a tecnologia de impressão 3D fazer fotocópias dos objectos que já temos? O processo criativo de modelação pode ser observado no vídeo abaixo.
A resposta revela alguns dos atributos profundos das impressões 3D digitalização 3D. Embora possamos usar a tecnologia para reproduzir o que já existe o processo torna-se num processo de investigação e inspeção. Apesar de copiar diretamente um modelo não e não requer qualquer criatividade o processo de engenharia inversa de um objeto normalmente significa uma maior compreensão do objeto, pelo que aprende-se como ele funciona, porque é que ele foi desenhado dessa forma e também como ele poderia ser melhorado. Mas também pode aumentar e estimular a criatividade pelo que têm mais opções para produzir um determinado produto.
O custo do 3D, muitas coisas em serie são feitas em serie e o baixo custo da impressão 3D, mas, mas o que se pretende dizer relativamente ao rápido e barato. Mais rápido do que as técnicas de molde tradicionais; mais barato do que os processos de produção liderada pelo artesanato. À medida que a tecnologia se desenvolve para a casa das pessoas existem mais investimento no aumento da velocidade e redução de custos do que qualquer outra área, e esse desenvolvimento esta nos a levar para além da prototipagem rápida para um universo de produção pelo que em 2003 apenas 3,9% das peças impressas da prototipagem é que eram produtos, enquanto em 2013 o valor subiu para os 28,3%, os entusiastas que têm impulsionado o desenvolvimento nesta área, simplificam processos industriais complexos que foram então alimentados à volta para a indústria. As grandes empresas que estão interessadas em aderir a este movimento para consigam reduzir os custos na pegada de carbono, no ciclo de desenvolvimento e no tempo de implementação no mercado. Num futuro próximo em que as partes triviais como botões e mostradores máquina de lavar podem ser impresso de forma rápida e barata.
Que tipo de empregos serão os mais pedidos? A impressão 3D sob demanda é um grande salto para a frente mas algumas das vantagens da tecnologia de impressão 3D é pode ser interpretado de duas formas; os benefícios incluem aumento da complexidade, diminuição do peso, os componentes consolidados em conjuntos, as cadeias de fornecimento racionalizadas e redução do desperdício, algumas de racionalizações serão nos empregos da indústria, em que os artistas que costumavam produzir modelos, especialistas em técnicas de moldação, moldes e os trabalhadores da linha de produção na indústria transformadora estão entre a linha de frente dos postos de trabalho poderiam ser ameaçados pela impressão 3D, também funções podem ser perdidas na logística.
Mas um facto da vida da tecnologia é se for uma boa tecnologia vai fazer diminuir os custos e coisas ficam mais simples, e isso significa menos empregos. Mas se não adotarmos a tecnologias iremos perder ainda mais.
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