Neste artigo, você vai aprender qual a diferença entre manufatura aditiva e subtrativa de um modo muito simples, além de mostrar quando usar cada opção.
Para desenvolver um projeto, é necessário saber qual tipo de método será adotado, já que as tecnologias disruptivas estão mais evidentes, surgindo novas tendências de produções inteligentes.
Desse modo, podemos destacar sobre os processos de fabricação realizados pela impressão 3D industrial, que vem tornando uma tecnologia em destaque com essa nova onda.
Inicialmente, pode parecer complicado entender como se deve aproveitar cada tecnologia para conseguir otimizar os desenvolvimentos e as confecções dos produtos. Fazer a escolha certa para a fabricação é crucial para assegurar toda a qualidade de ganhos na economia e no seu valor.
Por isso, hoje iremos tirar suas dúvidas quando o assunto é Manufatura Aditiva e Subtrativa.
Dessa maneira, na manufatura subtrativa o processo sai de um bloco de matéria-prima, que é parcialmente removido do material desse bloco. Como é o caso do torneamento, a retificação, fresamento, a eletroerosão por penetração, a eletroerosão a fio, entre outros, por exemplo.
Já na manufatura aditiva o processo é oposto, pois ele constrói um modelo a partir de zero camada para um modelo tridimensional.
O termo manufatura aditiva, segundo ASTM – American Society for Testing And Materials, o seu significado é: “Um processo de união de materiais para criação de objetos a partir dos dados de um modelo tridimensional, usualmente camada sobre camada, de forma totalmente oposta do processo de manufatura subtrativa”.
Ainda de acordo com a ASTM, os sinônimos de manufatura aditiva são, processo aditivo, fabricação aditiva. Técnicas aditivas, manufatura por camada ou de fabricação de forma livre (Freeform) ou manufatura por camada.
Desta forma, no processo de manufatura aditiva, o seu início é através de uma modelagem tridimensional de um objeto que é de uso de uma ferramenta CAD (Computer Aided Design), ou através das compras de um modelo tridimensional que estão disponíveis em sites especializados.
A partir do modelo tridimensional comprado ou moldado, gera um arquivo em formato STL, que é enviado pelo software da impressora em 3D, que utilizará este arquivo exportando para que possa criar cada camada ou layers de impressão.
Logo após finalizar todo o processo de fatiamento, o arquivo gerado é enviado para a impressora 3D manufaturando cada uma das camadas utilizando a própria tecnologia de impressão 3D, com uma sobreposição de cada camada irá gerar um modelo tridimensional final.
A saber, quando o assunto é Manufatura Aditiva e Subtrativa e suas diferenças é importante ressaltar que a manufatura subtrativa tem um termo muito genérico. Dessa forma, utilizado nos processos de usinagem para a remoção de materiais dos blocos sólidos.
Esse tipo de material é extraído através de perfuração, corte, mandrilamento ou retificação. A sua fabricação, por décadas, está sendo aperfeiçoada e possui uma aplicação mais ampla do que manufatura aditiva.
Todos os processos dentro da manufatura subtrativa são executados de modo manual ou pelo controle numérico por computador (CNC) que é fornecido na instrução da máquina. Por exemplo, onde fazer os canais, cortes, furos e entre outras informações para que possa finalizar a peça.
Então, os processos subtrativos passam a ser a maior referência para aplicações que exigem geometrias e tolerâncias com um alto índice de produtividade, custo, repetibilidade e mais atrativos em altas produções.
Dentro desta tecnologia existem limites que estão no fato da liberdade do design ir ao encontro dos recursos de produção existentes e conhecidos no mercado. Normalmente, são aplicadas nas estruturas retilíneas e mais planas, seguindo o padrão de fabricação.
Com a falta de flexibilidade, é exigido que os lotes feitos sejam com mínimos de peças para que possam justificar os custos de produção, resultando na maioria das vezes em produção de estoque de peças desnecessárias.
Aprenda quando usar a manufatura aditiva e subtrativa para que você possa utilizar dentro da sua empresa, para que não faça a escolha errada, causando prejuízos a empresa.
Existem algumas características que são atingidas pela flexibilidade da impressão 3D industrial, pois elas conseguem agregar um valor a mais no seu produto, como:
De modo geral, o uso consciente da manufatura aditiva, preenche todos os requisitos econômicos e as dificuldades técnicas do projeto, que são colocados dentro de uma matriz para detecção de novas oportunidades.
Do mesmo modo que a manufatura aditiva dificilmente será dispensado o uso de algum processo convencional junto com o acabamento e finalização da peça. Portanto, a manufatura convencional consegue ser mais benéfica com as aplicações da manufatura aditiva.
Um ótimo exemplo de sucesso dessa tecnologia, são as aplicações feitas em reparos de turbinas, feitas pela impressora 3D em Metal EOS.
Desse modo, o uso apropriado e consciente dos recursos de fabricação em conjunto, sempre irá garantir o melhor caminho para a produção e construção de processos, tornando-o cada vez mais confiável e inteligente.
Por fim, você agora já entende o que significa a Manufatura Aditiva e Subtrativa, suas diferenças e quando deve utilizar cada um dos processos.
Confira ainda em nosso blog - Digital Twin: Descubra o que é, como aplicar e os principais benefícios
Não é novidade para ninguém que a tecnologia tem tido avanços impressionantes! Estamos falando de fabricar partes humanas com impressão 3D para gerar próteses e implantes! Em poucas décadas o desenvolvimento de novos recursos foi tão rápido que muitas vezes sequer conseguimos acompanhar tantas novidades no mercado.
Imagine que a setenta anos atrás, a televisão foi lançada no Brasil e era algo extraordinário conseguir ver e ouvir pessoas através de uma tela, logo vieram os telefones celulares, eletrodomésticos inteligentes e o nosso dia-a-dia passou ser facilitado.
Naquela época era imprevisível que o mundo se tornaria tão prático e que as tecnologias seriam grandes auxiliadoras para melhorar a qualidade de vida das pessoas. Este mesmo processo aconteceu nas indústrias, nas engenharias e na medicina.
Essas inovações, quando aplicadas na medicina, proporcionam muitas vantagens que podem sim salvar vidas porque colaboram com:
As novas ferramentas de trabalho dos médicos flutuam em um mundo vasto e com muitos recursos, um deles nós chamamos de Biomodelos, que são réplicas tridimensionais compatíveis com a anatomia humana.
Essas réplicas têm o objetivo de proporcionar uma análise mais apurada antes das intervenções cirúrgicas ou pode ser utilizado como recurso didático, facilitando o estudo e a formação dos profissionais da saúde.
O planejamento cirúrgico especialmente, é uma das principais vantagens ao aderir os Biomodelos, porque através deles é possível simular o procedimento com antecedência e assim reduzir o tempo de exposição do paciente à cirurgia e realizar o estudo antecipado sobre os recursos que serão necessários como a instrumentação por exemplo.
Aumentando assim, a probabilidade de ter sucesso na operação. Além disso, é possível criar próteses e implantes personalizados que satisfazem a necessidade individual de cada paciente com medidas precisas, utilizando materiais como o titânio, que geralmente é aceito pelo organismo humano.
Esse recurso pode também ser utilizado quando há necessidade de implantar parafusos de compressão óssea, pois é possível desenvolver um parafuso especial que não é fabricado em série, conforme a necessidade do paciente.
Uma aplicação muito comum são as próteses faciais, que através da modelagem perfeita, permitem o encaixe ideal e customizados para cada tipo de estrutura do crânio-maxilo-facial, corrigindo as deformidades e garantindo a posição ideal para encaixe dos parafusos de fixação.
A resposta vem das tomografias computadorizadas, ressonâncias magnéticas e ultrassonografias que permitem a captura e transformação de estruturas anatômicas em tridimensionais através da manufatura aditiva. Os dados dos exames oferecem precisão de medidas, contribuindo ativamente com os benefícios do emprego da tecnologia na medicina.
A maioria dos exames médicos por imagem são gerados em um formato conhecido como DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), que é um conjunto de normas apropriado para armazenamento dos diagnósticos médicos por imagem em formato eletrônico padronizado. A grande vantagem desse formato de arquivo é a versatilidade, de modo que ele pode ser lido em diversos equipamentos de marcas distintas. O formato DICOM permite digitalizar os exames como as tomografias e proporciona um arquivo 3D através de três eixos. Posteriormente, os arquivos DICOM são processados por softwares que são capazes de transformar o arquivo em linguagem STL e depois em G-Code que é a linguagem interpretada por equipamentos de manufatura aditiva ou seja das impressoras 3D.
Manufatura aditiva é o que chamamos comumente de impressão 3D, ou seja, transformar modelos digitais em objetos físicos. O termo “aditivo” faz referência a adição de material para modelagem dos objetos que são projetos tridimensionais impressos em camadas. Ao contrário, por exemplo, da manufatura subtrativa que são as famosas usinagens onde o produto é criado através da remoção de material.
Entre os principais benefícios da utilização da Manufatura Aditiva, ou impressão 3D estão:
Para realizar a impressão 3D, precisamos de softwares e impressoras específicos para este segmento. O CAD (Computer Aided Design) é o software que permite o desenvolvimento de projetos tridimensionais pelo computador e é muito utilizado pela engenharia, arquitetura e design de diferentes tipos de produto.
O CAD é uma ferramenta imprescindível já que a projeção é a primeira parte do processo. Alguns modelos CAD são capazes de simular as condições de fabricação e permitem modificações no projeto e medidas.
No caso do desenvolvimento de Biomodelos, a modelagem é feita a partir dos dados fornecidos pelos exames no formato DICOM que mencionamos acima, proporcionando um desenho tridimensional.
Depois entra a linguagem STL que permite que o desenho seja definido em malhas detalhadas, posteriormente ele é cortado em camadas e convertido em um arquivo de formato G-Code e posteriormente enviado para impressão 3D.
Criada em 1987, a STL (Standard Triangle Language) também conhecida como a linguagem do triângulo ou do mosaico, é um formato de arquivo nativo do CAD. Ele permite gerar apenas a geometria da superfície de um objeto tridimensional, sem nenhuma representação de cor ou textura.
A geometria do objeto é transformada em uma malha de triângulos conectados, de modo que quanto mais complexo for o perfil, maior o número de triângulos na modelagem.
A codificação da modelagem utiliza um conceito que não sobrepõe as formas geométricas nem deixa lacunas, é como um piso de azulejos, um ao lado do outro armazenando também as informações de localização, tamanho e posicionamento de cada forma geométrica do objeto 3D.
A STL também armazena as informações em representações ASCII e binárias que são mais compactas. Para gerar um STL você precisa da modelagem 3D em CAD e depois exportar.
Antes de imprimir, o arquivo STL deve passar por um “fatiador” que cria as instruções para a impressora 3D, tal como o cálculo de material necessário e tempo de processamento. Os softwares responsáveis por isso transformam a linguagem STL em G-Code que são interpretados pelo sistema de impressão 3D.
É claro que o STL não é o único recurso disponível no mercado, mas ele é considerado o mais maduro para a utilização em impressões 3D ou tridimensionais.
O processo de conversão dos dados em formato DICOM, ou seja, os dados fornecidos através dos diagnósticos por imagem como as tomografias e ressonâncias magnéticas é bem simples: Você vai precisar do software InVesalius instalado ou algum similar do mercado. Utilizando os arquivos médicos DICOM, você irá:
Se você tiver os recursos necessários, a impressão 3D pode ser mais simples que parece. Além disso, a tecnologia está em constante atualização e evolução com o objetivo de facilitar ainda mais processos como este.
Você sabia que a perda de um órgão ou de uma parte do corpo gera, além da perda da função, transtornos sociais e psicológicos? Mas a medicina e a engenharia têm trabalhado em avanços tecnológicos para proporcionar melhor qualidade de vida para pacientes com deformações de nascença ou acidentais. Para isso, as próteses criadas surpreendem cada vez mais por sua funcionalidade, discrição e perfeição.
Conforme já vimos por aqui, através dos avanços da tecnologia, se tornou possível criar Biomodelos que são réplicas tridimensionais compatíveis com a anatomia humana. Essas réplicas têm o objetivo de proporcionar uma análise mais apurada antes das intervenções cirúrgicas, pode ser utilizado como recurso didático e até mesmo como próteses e implantes personalizados que satisfazem a necessidade individual de cada paciente com medidas precisas, utilizando materiais aceitos pelo organismo humano.
Uma aplicação muito comum são as próteses faciais, que através da modelagem perfeita, permitem o encaixe ideal e customizados para cada tipo de estrutura do crânio-maxilo-facial, corrigindo as deformidades e garantindo a posição ideal para encaixe dos parafusos de fixação.
A fabricação de implantes para tem, como ponto de partida, a obtenção de imagens do paciente. A metodologia pode ser resumida nas seguintes etapas: obtenção e processamento das imagens tomográficas, simulação, usinagem da prótese, inspeção visual e dimensional da prótese e dos modelos.
Isso é possível porque a maioria dos exames médicos por imagem são gerados em um formato conhecido como DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), que é um conjunto de normas apropriado para armazenamento dos diagnósticos médicos por imagem em formato eletrônico padronizado.
A grande vantagem desse formato de arquivo é a versatilidade, de modo que ele pode ser lido em diversos equipamentos de marcas distintas. O formato DICOM permite digitalizar os exames como as tomografias e proporciona um arquivo 3D através de três eixos. Posteriormente, os arquivos DICOM são processados por softwares que são capazes de transformar o arquivo em linguagem STL.
Após a obtenção da região de interesse, a mesma deve ser exportada de formato STL (Stereolithography) para softwares de modelagem tradicional de categoria CAD (Computer Aided Design).
O processo de conversão dos dados em formato DICOM, ou seja, os dados fornecidos através dos diagnósticos por imagem como as tomografias e ressonâncias magnéticas é bem simples: Você vai precisar do software InVesalius instalado ou algum similar do mercado. Utilizando os arquivos médicos DICOM, você irá:
Os centros de usinagem CNC trabalham com linguagem em código G, mas é possível exportar o formato DICOM para CAD, depois para CAM que vai gerar o código G que pode ser lido pelo centro de usinagem CNC. Ainda na fase de projeto é possível selecionar a espessura ou outras características da prótese que você deseja, além disso os softwares de simulação já traçam toda a trajetória da máquina para um melhor planejamento do trabalho do centro de usinagem.
Uma outra forma é através do seu projeto 3D que provavelmente foi feito em algum software como o Cura, que facilita a conversão de .stl para .gcode, mas caso o software não tenha este recurso, você pode fazer o download da versão mais recente diretamente do site do fornecedor.
Com o Cura instalado no seu computador, você precisa configurá-lo para o seu 3D er. Vá para Configurações > er > Adicionar er. É possível que você precise adicionar uma árvore manualmente e para isso você precisa especificar as dimensões da sua base de projeto, para isso você pode usar para X e Y a dimensão de 220mm e para Z 250mm, lembrando que uma única configuração é suficiente.
No seu computador, localize o arquivo na pasta Downloads usando o Explorador de Arquivos, clique com o botão direito do mouse e escolha a opção “Extrair tudo”. Você precisa apenas do arquivo .stl, que estará na pasta Arquivos.
Abra o arquivo extraído no Cura e através dele, salve no seu computador um arquivo .gcode que será reconhecido pelo seu er como um conjunto de instruções para recriar esse modelo em 3D. Incrível não?
O desenvolvimento da implantologia tem dado incentivo à pesquisa de biomateriais para esse fim, bem como das reações que ocorrem na interface tecido-implante, afinal nem todos os materiais são aceitos pelo organismo humano.
Inoxidáveis e a alumina, mas atualmente a otimização das propriedades de superfície como grau de pureza, acabamento superficial, rugosidade e molhabilidade tem sido explorado.
Os biomateriais podem ser: polímeros sintéticos, metais, cerâmicas e macromoléculas naturais que são manufaturados ou processados para se adequarem à utilização em dispositivos médicos que entram em contato íntimo com proteínas, células, tecidos, órgãos e sistemas orgânicos.
Os biomateriais devem ser isentos de produzir qualquer resposta biológica adversa local ou sistêmica, ou seja: o material deve ser não-tóxico, não-carcinogênico, não-antigênico e não-mutagênico. Em aplicações sanguíneas, eles devem também ser não-trombogênicos.
A seleção do material a ser utilizado deve levar em consideração as propriedades físicas, químicas e mecânicas do material. As principais propriedades que devem ser levadas em conta são: Resistência, Módulo, Fadiga, Rugosidade, Taxa de permeação, Absorção de água, Bioestabilidade, Bioatividade e Esterilização.
Após a obtenção da região de interesse e a exportação para o formato STL (Stereolithography), deve ser realizado o planejamento e a simulação da usinagem. O processo de usinagem dependerá do tipo de prótese que será produzida, mas é muito comum a utilização de centros de usinagem 5 eixou ou fresadoras CNC.
Devem ser planejadas as ferramentas, as condições de corte como velocidade de corte, velocidade de avanço, profundidade de corte e penetração de trabalho. Todas estas avaliações prévias, podem ser realizadas através do software CAM, é interessante classificar a região escolhida para usinagem em três superfícies: uma interna, resultante da reconstrução de todos os contornos internos; a externa correspondente aos contornos externos e uma terceira superfície plana resultante da interseção dessas duas superfícies com um plano de corte normal ao eixo “Z”.
Como você pode saber se o seu produto é viável para produção em série?
Como seus investidores ou diretoria podem obter a essência do seu produto antes que o produto real seja desenvolvido?
Um protótipo não é apenas uma parte do design do produto, é uma das partes mais imprescindíveis, sem as quais as etapas futuras do processo de inicialização são apenas inúteis.
1. O que é um protótipo?
1.1. Qualidades de um bom protótipo
1.2. Representação
1.3. Precisão
1.4. Funcional
1.5. Improviso
2. Tipos de protótipos
2.1. Base no que eles representam
2.1.1. Protótipos funcionais
2.1.2. Protótipos de exibição
2.1.3. Miniaturas
2.2. Base sobre como eles são usados
2.2.1. Protótipo Descartável
2.2.2. Protótipo Evolucionário
3. Exemplos de protótipos
3.1. Protótipo de papel
3.2. Impressão 3D
3.3. Protótipo Digital
3.4. Modelo em escala
Um protótipo é uma amostra de trabalho rudimentar, modelo, mock-up ou apenas uma simulação do produto real com base no qual as outras formas (MVP, produto final e variações) são desenvolvidas.
O principal motivo por trás da prototipagem é validar o design do produto real. Às vezes, criar um protótipo é chamado de materialização, pois é o primeiro passo para transformar o design virtual ou conceitualizado na forma física real.
É a versão preliminar do produto real desenvolvido para:
Representação
Um protótipo é uma representação rudimentar do produto real. Representa a aparência e / ou o funcionamento do produto.
Precisão
Mais preciso, o protótipo, melhor a resposta e o feedback.
Funcional
Um bom protótipo executa as funções básicas do produto real (se possível).
Improvisação
Um bom protótipo é aquele que pode ser improvisado com o mínimo de esforço. Esse um dos aspectos mais importantes da prototipagem como protótipo está sujeito a muitas improvisações.
Base no que eles representam
Embora um protótipo possa ser na forma de papel, digital, miniatura ou um produto parcial, todos eles podem ser classificados em três categorias com base no que representam.
Os protótipos funcionais são projetados para imitar as funções do produto real o mais próximo possível, independentemente da aparência diferente do produto real. Esses tipos de protótipos são produzidos para os produtos que dependem da função e não somente do visual.
Por exemplo: respirador artificial desenvolvido por uma empresa de produtos médicos. A eletrônica, software e funções mecânicas precisam ser testados antes de entrar para fabricação em série.
Os protótipos de tela são projetados com mais foco na aparência do produto e não nas funções. Esses protótipos podem ou não funcionar, mas representam muito bem a aparência do produto real.
Os protótipos de exibição geralmente são usados na indústria automotiva e em outras indústrias nas quais a aparência é mais importante, para serem exibidos em salão do automóvel, por exemplo.
Miniaturas são versões menores ou as versões básicas do produto, focadas tanto no aspecto funcional quanto no aspecto da exibição. No entanto, esses não são os produtos reais e não possuem muitas qualidades do produto real, como não trabalhar com capacidade total etc.
As miniaturas geralmente são desenvolvidas pela impressão 3D do produto.
Do ponto de vista da usabilidade, os protótipos podem ser categorizados em:
No caso de protótipo descartável refere-se aos modelos que são descartados ou descartados em vez de se tornar parte do produto real. Esses produtos são usados apenas para representar o que um produto real pode fazer. Protótipos descartáveis também são chamados de protótipos fechados
Já na prototipagem evolutiva usa uma abordagem diferente da prototipagem descartável e envolve a construção de um protótipo básico, porém robusto, de uma maneira que possa ser melhorada e aprimorada para formar um produto comercializável real. Isso evita o desperdício de recursos.
Protótipos vêm em muitos tipos e formas. Tudo depende da razão pela qual um protótipo é criado. Embora alguns protótipos sejam desenvolvidos apenas para representar ou imitar o funcionamento ou a aparência do produto (protótipos em papel, protótipos HTML etc.) para os investidores, alguns incluem a exibição de uma versão em miniatura (impressão 3D, versão única do lote, etc.) do produto com funcionalidade total ou parcial.
Aqui estão alguns exemplos de protótipos:
Protótipo de papel
Um protótipo de papel é um exemplo de um protótipo descartável criado na forma de desenhos aproximados ou esboçados à mão da interface do produto, design de front-end e, às vezes, trabalho de back-end.
Impressão 3D
A tecnologia mais recente tornou possível imprimir uma versão em 3D do seu produto que pode realmente funcionar. Mas essa técnica não é viável para produção em massa.
Protótipo Digital
Um protótipo digital permite que os desenvolvedores do produto criem um modelo virtual do produto, permitindo que eles vejam como os componentes individuais funcionarão juntos e como o produto ficará depois de concluído.
Ou seja, permite que os desenvolvedores explorem virtualmente o produto completo antes que ele seja realmente construído.
Modelo em escala
O modelo em escala é um modelo menor e não funcional, comumente usado para a criação de protótipos de grandes produtos, como edifícios, automóveis etc.
Fonte: https://www.feedough.com/
Você terá investidores ou a diretoria querendo ver como o seu produto funciona e se vale a pena investir nele. Você pode estar interessado em licenciar como modelo de negócios e um licenciado interessado pode querer testar seu produto. Eles podem querer que você desenvolva uma prova de conceito. Eles podem querer algo para obter opiniões da alta gerência. Você deseja ter um protótipo de trabalho pronto para essas partes interessadas, para que, quando chegar a hora, você tenha algo a apresentar a elas enquanto continua ajustando o produto para o lançamento real. As pessoas levam você muito mais a sério quando você as aborda com um protótipo funcional, em vez de ideias vagas.
Hoje em dia, é muito difícil proteger sua idéia sem as leis de Propriedade Intelectual (PI). Com tanta ideia de sua ideia, você não gostaria que seus concorrentes entendessem sua ideia de produto e, em seguida, usassem-na para obter vantagens em primeiro lugar. Um protótipo ajuda seu advogado de patentes a entender o que seu produto realmente faz ou fará e entender o que realmente é. Construir um protótipo também ajuda a testar diferentes variações do seu produto, tornando a patente que você registra muito mais forte.
Existem muitos problemas que você enfrentaria ao iniciar a produção em massa do seu item. Como um protótipo é quase semelhante ao seu produto final, ele também deve ser construído da mesma maneira. Construir o protótipo ajuda a entender o processo de fabricação e como torná-lo mais enxuto e suave.
Um protótipo não é apenas um guia visual para seu produto final, mas ajuda você e sua equipe de desenvolvimento a entender como refinar ainda mais o design e a funcionalidade.
No papel, tudo pode parecer simples e fácil. Somente quando você começa a construir o produto, você percebe as complexidades latentes do processo. Você pode até testar vários materiais para o seu produto para minimizar seus custos ou melhorar a qualidade.
Toda equipe de design e desenvolvimento começa com um protótipo, mesmo que seja apenas no papel. A prototipagem é necessária para a validação interna e externa do seu produto. Portanto, o protótipo não precisa ser tão perfeito quanto você pretende que o produto final seja, mas deve ser construído tendo em mente para quem o está construindo.
O fomato AMF é baseado em XML projetado para permitir que qualquer software de design auxiliado por computador descreva a forma e a composição de qualquer objeto 3D a ser fabricado em qualquer impressora 3D. 
Ao contrário do formato STL, o AMF inclui suporte nativo a cores, materiais, reticulados e muito mais.
O formato de arquivo STL continua a ser o formato de arquivo dominante para converter dados 3D para hardware de impressão 3D, já que suas origens estão no desenvolvimento da estereolitografia na década de 1980.
No entanto, como a tecnologia de impressão 3D (manufatura aditiva) evoluiu da produção de formas basicamente homogêneas em geometrias de material único para multimaterial em materiais coloridos e classificados, existe uma necessidade crescente de um novo formato de arquivo de intercâmbio padrão.
Um segundo fator que levou ao desenvolvimento do padrão é a melhoria da resolução das tecnologias de impressão 3D. Agora que a fidelidade dos processos de impressão 3D aproximou-se da resolução em escala de mícron, o número de triângulos necessários para renderizar superfícies lisas curvas resulta em tamanhos de arquivo enormes e cada vez menos práticos.
Nos anos 90 e 2000, vários formatos foram desenvolvidos e usados por várias empresas para suportar recursos específicos de seus equipamentos de fabricação por impressão 3D, mas a falta de um acordo em toda a indústria impediu a adoção de um formato único.
Em janeiro de 2009, um novo Comitê ASTM F42 sobre Tecnologias de Manufatura Aditiva foi estabelecido, e um subcomitê de design foi formado para desenvolver um novo padrão.
Durante as reuniões de julho de 2013 da F42 da ASTM e TC261 da ISO em Nottingham, Reino Unido, o Plano Conjunto para o Desenvolvimento de Normas de Manufatura Aditiva foi aprovado.
Desde então, o padrão do formato AMF (AMF - ADDITIVE MANUFACTURING FILE) é gerenciado em conjunto pela ISO e pela ASTM.
“Como já dissemos anteriormente, continuamos a olhar para as soluções que a Cimatron pode oferecer ao crescente mercado de manufatura aditiva e híbrida. Temos o prazer de estar entre os primeiros fornecedores de CAD a oferecer suporte direto à AMF. Acreditamos que mais participantes do mercado adotarão o AMF como seu método preferido de interface de arquivo de impressão 3D nos próximos anos ”.
Terry Wohlers, presidente da Wohlers Associates e membro do Conselho Consultivo de Impressão 3D da Cimatron, declarou: “Desde o final dos anos 80, o formato de arquivo STL tem sido o padrão de fato da indústria para transferir dados CAD para equipamentos de manufatura aditiva (impressoras 3D).
No entanto, o formato STL não possui disposições para representar cores, texturas, materiais, estruturas de malha, unidades e outras propriedades da peça impressa acabada.
O novo padrão AMF baseado em XML foi desenvolvido para preencher a lacuna entre o CAD e a moderna tecnologia de manufatura aditiva. Este formato de arquivo contém todas as informações relevantes necessárias para fazer uma peça impressa em 3D, incluindo o material da peça final, cor e estrutura interna.
Com mais de 38 anos de experiência e mais de 40.000 instalações em todo o mundo, a Cimatron é fornecedora líder de soluções integradas de software CAD-CAM para fabricantes de moldes, ferramentas e matrizes, bem como fabricantes de peças diversas e, portanto, bem posicionadas para oferecer um amplo usuário base os utilitários do formato AMF.
Um arquivo AMF pode ser armazenado como texto simples ou como texto compactado. Se compactado, a compactação está no formato de arquivo ZIP . Um arquivo AMF compactado normalmente tem cerca de metade do tamanho de um arquivo STL binário compactado equivalente. A compactação pode ser feita manualmente usando o software de compactação ou automaticamente pelo software de exportação durante a gravação. Os arquivos compactados e descompactados têm a extensão .amf e é responsabilidade do programa de análise determinar se o arquivo está compactado ou não e, em caso afirmativo, realizar a descompactação durante a importação.
O software Cimatron, pioneiro em soluções CAD/CAM, suporta o formato Additive Manufacturing File (AMF) - um formato adotado como padrão da indústria pela ASTM International e pela International Organization for Standardization (ISO) no ano passado.
A área de Projetos de Moldes de injeção plástica está em falta no mercado brasileiro, principalmente os profissionais projetistas de moldes com conhecimento prático.
As empresas fabricantes de moldes, as ferramentarias, na sua grande maioria, segundo dados de 2014 possui um parque industrial de máquinas consideradas novas.
Sendo as citadas acima, 72,55% das máquinas possuem aproximadamente nove anos de uso.
O grande entrave neste segmento é o conhecimento e a experiência, restritas a poucos profissionais.
As empresas confiam muito na experiência de poucos profissionais do que na capacitação de novos profissionais. Esse é um erro estratégico das empresas do segmento.
Considerando que todos os produtos fabricados globalmente, cerca de 70% destes produtos são oriundos da fabricação de termoplásticos, de diversos segmentos industrial: automotivo, bebidas, alimentos e construção civil.
Para as empresas se tornarem competitivas é necessário investir em capacitação e no desenvolvimento de novos profissionais.
Neste cenário com a falta de profissionais qualificados, ainda temos diversos problemas para os desenvolvedores de moldes de injeção plástica nacional que são:
O profissional que atua ou pretende ingressar na área de Projetos de Moldes de injeção e estampo, necessita se atualizar constantemente, o advento da tecnologia no segmento requer essas habilidades como pré-requisitos.
Mas não é suficiente apenas conhecer softwares CAD/CAM específicos de Projetos de Moldes ou desenhos técnicos.
É preciso saber lidar com diversas situações de pressão, que é o ambiente industrial, no que diz respeito a prazo, qualidade e custo.
No departamento de desenvolvimento de Projetos de Moldes temos geralmente os seguintes profissionais: gerente de projetos, supervisor de projetos, engenheiros, projetistas de moldes e desenhistas.
Falaremos especificamente para o cargo de projetista, mas é claro que estas recomendações de capacitação técnicas pode ser adotadas aos demais cargos.
Conforme a experiência aumenta as chances de crescimento da carreira são maiores e os assuntos referentes a gestão do departamento irão ganhando importância e o profissional deve se capacitar.
O projetista de moldes tem como responsabilidade de desenvolver projetos para fabricação de moldes e estampo, conforme normas técnicas e atender aos requisitos dos clientes.
Nessas atividades estão inseridas as definições das etapas dos processos o levantamento de materiais e o custo.
O grande diferencial para atuar nesta área é o profissional iniciar se dedicar aos cursos técnicos, podendo ser técnico mecânico, técnico de plásticos e posteriormente fazer um curso de graduação superior como engenharia.
Durante o curso técnico, existe a possibilidade de iniciar o desenvolvimento de um estágio no setor da ferramentaria e após o término do curso técnico, é possível ser efetivado, conforme os resultados obtidos e a disponibilização de vagas.
As empresas contratam estudantes de cursos técnicos que ganham conhecimento e experiência na área.
Seguindo uma trajetória desde a área de ferramentaria com desenvolvimento e aplicações de desenhos técnicos e programações CNC, até chegar no departamento de Projetos de Moldes.
Conforme o profissional vai conquistando experiência e capacitação, necessita desenvolver a área de gestão para chegar a cargos de supervisor e gerente.
O profissional desta área necessita adquirir conhecimentos técnicos práticos e teóricos, existem diversas modalidades de ensino com a possibilidade de estudar presencial ou EaD, cursos à distância.
Figura 1: Molde de Injeção Plástica
Este curso oferecido pelo SENAI, apresenta qualificação profissional em processos de usinagem utilizando CNC.
Disciplinas específicas são ofertadas aos alunos tais como: desenho técnico, hidráulica, pneumática, metrologia, tecnologia mecânica.
Este curso é oferecido pelo Senai: Curso Mecânico de Usinagem
Vai aprender a desenvolver Projetos de Moldes de injeção plástica que inclui a elaboração do projeto e o desenvolvimento do processo de manufatura com a ferramentaria e a aplicação de softwares CAD/CAM.
Este curso é oferecido pelo Senai: Projetista de Moldes para Injeção de Termoplásticos
Figura 2: Simulação do Processo de Injeção Plástica com Moldex 3D
A FIT Tecnologia, empresa especializada na comercialização de softwares e soluções para engenharia que utiliza tecnologia CAD, CAE, CAM, DNC, oferece diversos cursos na área de projetos e programação. São os seguintes cursos dividos em dois grupos, sendo estes: Cursos de programação: Os cursos de programador CAM (Manufatura Assistida por Computador), tem como objetivo de desenvolver programação de máquinas CNC. E os cursos de CAD (Desenho Assistido por Computador) é o desenvolvimento de desenhos técnicos em plataforma computacional.
As normas técnicas são as referências normatizadas que os profissionais se orientam para desenvolver seus produtos, neste caso estamos falando de moldes e estampo e o órgão responsável é a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).
Essas normas específicas são apresentadas durante o desenvolvimento do curso de técnico mecânico, projetista entre outros.
Destacamos a NBR13536, uma norma técnica que faz referência a segurança de máquinas de injeção plástica e de borracha.
Nela apresentam-se os requisitos da interface entre as máquinas injetoras e os seus moldes de injeção e os equipamentos periféricos.
O Senai, através da sua plataforma EaD, oferece diversos treinamentos online sobre o tema chamado de competência transversal.
Esse conteúdo aborda um conjunto de habilidades que somada a experiência técnica torna o profissional mais competitivo e preparado para o cenário do mercado atual.
São diversos cursos apresentados nesta plataforma, tendo como destaque os seguintes cursos:
Competência Transversal – Segurança no trabalho
Competência Transversal – Metrologia
Os temas de segurança do trabalho e de metrologia são apresentados como disciplinas em cursos técnicos e devem ser levados em consideração no desenvolvimento do ferramental pelos Projetistas de Moldes.
Chamada de quarta revolução industrial, atualmente é o tema mais abordado na área industrial.
A Indústria 4.0 teve origem de um plano estratégico do governo alemão para se aplicar no segmento industrial, que é consiste em utilizar o advento de alta tecnologia com aplicação da internet na indústria.
Dentre todas as etapas da Indústria 4.0, é muito interessante o conceito da manufatura aditiva ou impressão 3D, que pode ser aplicada na área de Projetos de Moldes.
Dessa forma, é possível simular produtos e moldes que anteriormente, com escassez tecnológica, era realizado em forma de prototipagem.
O Senai disponibiliza em sua plataforma EAD online de cursos gratuitos, como o Desvendando a indústria 4.0
Com o surgimento de novas tecnologias e o avanço da transformação digital, o mercado de trabalho necessita de profissionais que interajam com todas essas inovações tecnológicas.
O mercado de trabalho exigirá do profissional que estará inserido no contexto da Indústria 4.0 um perfil profissional diferenciado, possuindo as seguintes características:
Conforme comentado anteriormente, o profissional irá se desenvolvendo e agregando conhecimento e abrindo as possibilidades de promoções, sendo necessário o desenvolvimento no que se diz respeito a gestão do negócio.
A FGV (Fundação Getúlio Vargas), oferece através da sua plataforma de ensino EaD cursos introdutórios gratuitos com pouca carga horária e com certificação de conclusão.
São cursos de curta duração em que o profissional terá o primeiro contato com o tema e futuramente, conforme o interesse e a necessidade o profissional.
Pode também se aprofundar através da realização de cursos com uma carga horária maior e com maior conteúdo.
Os cursos indicados são:
Avaliando e começando os estudos
Com essas informações de capacitação sugeridas, o profissional que pretende ou já está atuando no segmento de Projetos de Moldes e estampos, avaliará e decidirá quais os formatos de capacitação que estão disponíveis atendem as suas necessidades.
O mercado de trabalho, está bem competitivo e o profissional que busca capacitação na sua área de atuação, tem mais chance de ser contratado como Projetista de Moldes.
O segmento de Projetos de Moldes e Estampos necessita de profissionais qualificados e estará aquecido nos próximos anos em decorrência de investimentos no setor.
Esta é uma ótima oportunidade para começar os estudos.
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O design 3DXpert é um software de fabricação aditiva gerando um caminho simplificado de dados CAD, pós-processamento para imprimir. Com uma grande quantidade de ferramentas sintonizadas precisamente para adaptar seu design para sinterização de metais, o 3DXpert oferece alguns benefícios claros para os gerentes de impressão em 3D.
Dos muitos recursos disponíveis, um aspecto chave são as ferramentas para suportar estruturas para a sua impressão em metal 3D. O 3DXpert permite economias significativas em materiais e tempos de impressão através de uma combinação de ferramentas automatizadas e de controle total de usuários. Com o 3DXpert pode:
Empresas como Metal Technology Inc e outros clientes de 3D Systems já relatam realizações significativas no fluxo de trabalho, qualidade e produtividade do uso do 3DXpert. Nós, na 3D Systems, também estamos usando internamente enquanto entregamos peças de metal para nossos clientes nas indústrias mais exigentes, como aeroespacial e médica.
"A facilidade do 3DXpert para obter sua parte certa para o metal AM é o que marca a diferença aqui", disse Ryan Overdorff, engenheiro de pesquisa aplicada, 3D Systems. "O projeto de suporte e as ferramentas de estratégia de impressão em 3D são poderosas o suficiente para permitir que as sobrepassagens de peças sejam até 25 graus. Em alguns projetos, quase podemos eliminar totalmente os apoios de peças. Esta é uma grande vantagem".
O software aditivo design 3DXpert é fornecido com as principais impressoras em 3D metálicas do 3D Systems: nossa gama de Direct Metal Printer (DMP). O 3DXpert também suporta todas as impressoras em 3D DMLS incluindo EOS, SLM e muito mais.
Para quem não sabe, o acrônimo de CAD-CAM é (CAD) “Computer Aided Design” e (CAM) “Computer Assisted Manufacturing”. Ambos são sistemas para realizar projetos e fabricações de peças plástica, estampados em metal, calçados, eletrodos, controle de qualidade, etc., com o uso de um computador que permite criar e satisfazer as necessidades de muitas empresas de design gráfico 3D e que também procura controlar máquinas de maneira computadorizada, normalmente chamadas de máquinas NC (Numerical Control) ou CNC (Computer Numerical Control).
Atualmente, o sistema “CAD-CAM” é visto como uma disciplina única; enquanto que, quando os dois métodos foram criados, o CAD inicialmente era uma tecnologia de computador proveniente da engenharia, mas a CAM, por outro lado, era vista como uma ciência semiautomática que permitia o domínio das máquinas numericamente.
É uma ferramenta computacional que beneficia muitos designers, arquitetos e engenheiros, para desenhar coisas em 2D (usa entidades geométricas verticais, como polígonos, arcos, linhas e pontos para operar com uma interface gráfica) e/ou modelagem 3D que permite adicionar sólidos e superfícies. Poderia ser para prototipagem, fabricação, usinagem CNC como moldes, para impressão 3D ou plotagem de desenhos em folhas de papel ou em PDF 3D. O software de projeto CAD é encontrado nas mais diferentes ramos da indústria, incluindo:
O ambiente CAD é responsável por ajudar a desenhar e modelar objetos para serem fabricados.
Quando usado para construção básica de geometria 2D e peças simples, inclui peças para Router CNC, Plasma, Corte a Laser, Corte a Jato Dágua e Corte a Fio. As geometrias incluem:
O CAD ajuda criar formas 2D que podem facilmente ser processadas nas máquinas CNC atraves do Código NC ou Codigo G para usinagem. Esta geometria CAD pode ser editada, cortada, espelhada ou copiada para construir uma forma simples ou impressa para fabricação.
Para construção de geometrias mais avançadas e complexas em 3D, incluem peças para fresamento ou torneamento CNC, As geometrias 3D podem incluir:
O ambiente CAD permite vocë criar formas 3D bem como editá-las. Um ambiente CAD avançado inclui recursos para projeto mecânico, como completa modelagem em montagem. Bem como moderna modelagem paramétrica, onde cada passo do modelamento é adicionado um item na árvore, o que permite edição de qualquer item, através de seus parâmetros. Se uma alteração é feita a um componente, o modelo inteiro pode ser atualizado facilmente. Outro recurso avançado é a modelagem hibrida, ou seja qualquer geometria em superfícies, sólidos ou curvas podem fazer operações boolenas (adicionar, cortar ou remover) entre elas.
Por outro lado, o “CAM” de fabricação assistida por computador é uma tecnologia que usa computadores para auxiliar na fabricação de um produto. É usado para transformar uma peça desenhada em uma série de operações de usinagem que podem ser enviadas para uma máquina CNC executar o corte do material bruto, transformando em peça fisica. O software CAM faz parte do sistema de controle de qualidade, administração, programação CNC e planejamento de processos.
Software CAM é utilizado para as seguintes atividades:
Um dos principais usos do CAM é para criar a trajetória de usinagem. Isto é o caminho a qual a ferramenta de corte percorrerá para cortar o material da maneira mais eficiente para ganhar tempo e alcançar o resultado da peça acabada mais próximo possível do desenho desenvolvida no CAD , levando em consideração as tolerâncias e precisão do projeto. Trajetórias de usinagem incluem:
A simulação é importante antes de usinagem pois permite ao usuário operador de máquinas analisar as operações antes de realizar o corte no material. Isto reduz o risco e custo de potenciais erros que podem ocorrer, antes de ocorrer. Há outros benefícios que incluem calculo do tempo de usinagem, analise do desvio da peça, verificar o movimento real gerado pelo pós processador.
A simulação com máquina pode também permitir visualizar a cinemática de sua máquina CNC dentro do modo de simulação, evitando assim, qualquer movimento que pode causar fim de curso, colisão entre peça e partes da máquina, peça e ferramenta ou fuso de sua máquina. Tudo é verificado e exibido para o usuário enviar um programa confiável e seguro para usinagem na máquina.
O conceito de Indústria 4.0 ou quarta revolução industrial, tem origem na aplicação de tecnologias digitais no ambiente de produção e no valor da cadeia de uma empresa. O princípio básico da Indústria 4.0 é que sistemas e máquinas interconectadas formam uma rede inteligente que cobre toda a cadeia de valor. Abaixo estão vários exemplos de aplicação desses princípios através da cadeia de valor de fabricação. Cada elemento desse processo pode aproveitar os benefícios oferecidos pela Indústria 4.0.
O uso de tecnologias de informação e design que facilitam a conexão entre o mundo físico e o digital permite desde a aplicação de ferramentas de análise de informação obter relações entre dados, até colaboração entre sistemas e dispositivos físicos (conexões máquina-máquina, máquina-produto, máquina -sistema, etc.) para criar a chamada indústria inteligente ou comunicação direta com o usuário final, conseguindo assim a otimização e interação dos processos de pesquisa e desenvolvimento, design, produção, logística e prestação de serviços. Os sistemas CAD/CAM são relevantes nesta nova revolução, uma vez que permitirão redesenhar, simular e monitorar os modelos a serem produzidos sem ter que parar uma linha de produção.
Como você pode ver, a Indústria 4.0 fornece aos fabricantes uma mudança na maneira de gerenciar seus negócios. À medida que a tecnologia continua avançando, a integração entre a fabricação física e a tecnologia digital inteligente estará pronta para um crescimento mais transformador.
A Indústria 4.0 continuará a promover a crescente informatização CAD/CAM e integração de sistemas industriais. A indústria está evoluindo em uma alta taxa de demanda, na qual os clientes exigem uma produção flexível com foco na manufatura enxuta.
A indústria revolucionária 4.0 exige que todas as máquinas tenham um processo de rede em que o produto seja capaz de modificar o processo, se necessário, a fim de construir uma linha de produção flexível. A modificação CAD-CAM on-line de acordo com cada produto específico é uma vantagem para a personalização do produto.
