. Como a impressão 3D pode revolucionar a fabricação - Tudo Sobre Tecnologia

3d impressão de fabricação aditiva
Um dia, uma impressora 3D, usando uma mistura de materiais, será capaz de criar armaduras de soldados norte-americanos, que é mais leve e mais forte do que qualquer coisa pode ser feita com a fabricação e materiais tradicionais de hoje.
Essa é a palavra de pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, que estão trabalhando para revolucionar a impressão 3D, bem como a maneira que as empresas a criar produtos que vão de motores a jato e satélites para capacetes de futebol.
Cientistas do laboratório, um centro financiado pelo governo federal, em Livermore, Califórnia, que se concentra na investigação de segurança nacional, estão trabalhando em arquitetar novos materiais a serem utilizados em um processo chamado de fabricação aditiva , mais comumente conhecida como impressão em 3D, e desenvolvendo uma técnica para a construção vários materiais para o mesmo produto.
Eles também estão estudando a física e química na base do processo, a fim de entender melhor como peças fabricadas vai resistir a condições como o calor e stress, para que eles possam prever comportamentos e desempenho de um produto.
Sua pesquisa pode fornecer informações importantes para qualquer empresa de peças de construção de máquinas que vão desde motores de automóveis a aviões, satélites e naves espaciais.
"Ele vai revolucionar a fabricação", disse Eric Duoss, um cientista de materiais e engenharia no laboratório. "Vai revolucionar em termos de fabricação própria. É sobre a capacidade de adaptar as propriedades e conseguir combinações de propriedades que teriam sido anteriormente impossível criar. "

Nova abordagem para a fabricação

Aditivo de fabricação, ou impressão em 3D, é o processo de criação de um objeto tridimensional, estabelecendo sucessivas camadas de material. A tecnologia tem recebido atenção da mídia grande em relação ao ano passado, com as impressoras 3D que constroem armas , peças de telefone e escovas de dentes , entre outras coisas.

eric Duoss impressão livermore2 3dCOMPUTERWORLD
A equipe de Engenheiro Eric Duoss no Lawrence Livermore está aplicando a impressão 3D para a fabricação.

Duoss enfatizaram que o trabalho que eles estão fazendo não vai mudar a paisagem da impressão 3D , mas vai mudar a forma como muitas empresas pensam sobre a criação de seus produtos.
"Espero que seja uma nova forma de fabricação com muito mais possibilidades e menos custos, tempo e imóveis necessários para a fabricação de coisas", disse ele.
Pete Basiliere, diretor de pesquisa do Gartner, disse que muitas universidades e laboratórios estão trabalhando em impressão 3D, mas Lawrence Livermore tem os recursos para levar essa tecnologia à frente.
"O fundamental é que isso abre a porta para os designers para criar itens que não eram possíveis antes", disse Basiliere. "Os engenheiros e designers teria um outro conjunto de ferramentas que lhes permitam ser mais criativo na vinda acima com um produto."
NASA também falou sobre os benefícios de usar uma impressora 3D no espaço que permitiria astronautas para criar peças de reposição e até mesmo alimentos na Estação Espacial Internacional ou em missões espaciais futuras profunda a Marte ou asteróides.

Menos de uma arte e mais uma ciência

Pesquisadores Lawrence Livermore quer permitir que os fabricantes de construir não só mais usando aditivo de fabricação, eles querem ser capazes de construir coisas que são impossíveis de construir com os métodos tradicionais de hoje.
Parte do que eles precisam para avançar a tecnologia é entender, em um nível celular, o que acontece durante o processo de fabricação.
"Nós estamos tentando torná-lo menos de uma arte e mais uma ciência", disse Diane Chinn, líder da divisão com a divisão de engenharia de materiais de Livermore. "Nós precisamos de prever como a peça está indo para executar."
Para chegar até a ciência, os pesquisadores querem entender cada grão dentro de um componente fabricado. Para fazer isso, eles estão usando mineração de dados e um cluster de computadores, com 160 processadores, e eles estão desenvolvendo algoritmos e códigos de computador para estudar o processo em nível microscópico.
"Quais são as tensões que se acumulam na parte como as camadas são adicionados", perguntou Bob Ferencz, um líder do grupo no departamento de Métodos do laboratório. "Como você derrete novos materiais, os materiais abaixo ainda estão sendo residualmente aquecida. Como são esses materiais que estão sendo afetados por ser aquecida novamente e de novo? "

Alterar a estrutura, alterar suas propriedades

Cientistas do laboratório também estão trabalhando para alterar os materiais utilizados na fabricação aditiva.
Propriedades de um material a sua força, a densidade ea forma como ele reage ao calor e stress são em grande parte baseada em sua microestrutura subjacente. Ao redesenhar que microestrutura, os cientistas podem criar materiais com uma combinação de propriedades que não existem na natureza.
Duoss disseram pesquisadores Lawrence Livermore está olhando para a ciência fundamental e engenharia dos materiais, tais como metais em pó e polímeros, que são usados ​​para a fabricação de produtos. A idéia é que, alterando o padrão ou a forma da estrutura celular de um material, ele vai mudar suas propriedades.
"Podemos tomar a complexidade do espaço de design e criar arquiteturas microescala que lhe dão controle sobre propriedades normais", disse ele. "Nós podemos tomar o mesmo material de base ... e alterando a arquitetura, podemos torná-lo mais forte, mais leve e fazê-lo reagir de maneira diferente ao calor. "
Duoss explicou que a alteração da arquitectura base de um material pode afetar a maneira como o material reage ao calor ou stress. Uma empresa de construção de um carro ou um motor a jato, por exemplo, pode querer construí-lo com peças feitas de um metal que não se expande ou perder força quando aquecido.
"Com o projeto, você pode controlar a expansão térmica", disse Duoss. "Nós poderíamos projetá-lo por isso, quando se aquece, ele realmente contrai ... A forma como a estrutura está configurado, ele pode lidar com o calor melhor ou ser basicamente uma térmica. Na terra pode ser uma temperatura, e no espaço de outra, mas ainda vai manter sua forma. "

3d impressão de fabricação aditivaLAWRENCE LIVERMORE
Lawrence Livermore National Lab está pesquisando a impressão 3D para fins de fabricação.

Gerando novas matérias-primas

Robert Parker, analista da empresa de pesquisa IDC, disse que a criação de uma ampla gama de materiais para usar em fabricação aditiva seria um elemento-chave.
"Certamente, um dos fatores limitantes para um maior desenvolvimento de aditivo é a actual gama de materiais", disse Parker.
Cientistas Lawrence Livermore também quiser ir além usando a fabricação de aditivos para fazer algo fora de um polímero, ou uma mistura de plásticos. Eles querem desenvolver uma técnica onde uma máquina de fabricação de aditivo poderia usar materiais como um polímero e metal para criar um objeto.
Ao utilizar múltiplos materiais, um produto poderia ser feito com um sensor incorporado no interior do mesmo.
Por exemplo, por meio de diferentes metais ou uma combinação de metais e polímeros, uma impressora 3D pode fazer uma armadura para soldados ou policiais que é mais forte, ainda mais leve, que qualquer coisa que poderia ser produzido por camadas de materiais em cima uns dos outros no tradicional fabricação de hoje.
Usando diferentes metais e polímeros, também tornaria possível para uma empresa para imprimir a espuma e estofamento custom-fit para o interior de um capacete de futebol que seria misturada com sensores. Com os sensores embutidos no interior da espuma, o número e gravidade, de visitas de um jogador toma na cabeça pode ser rastreado, ajudando a manter os atletas de sofrer lesões cerebrais.
Esse tipo de avanço na produção, disse Basiliere, seria útil para muitas empresas.
"Bem, você pode obter uma impressora que pode imprimir com três diferentes tipos de plásticos", acrescentou. "Eles são do mesmo material, mas cores diferentes ... Se alguém estava a sair com a capacidade de imprimir com materiais diferentes, pode ser uma base para carregar outro material que possa transportar uma carga elétrica. Em seguida, você pode reduzir a operação em duas etapas para uma etapa. Isso poderia aumentar a qualidade e reduzir o preço. "
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Sharon Gaudin , Computerworld  Siga-me no Google+

Sharon Gaudin abrange a Internet e Web 2.0, as tecnologias emergentes, e área de trabalho e chips de computador portátil para Computerworld.

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