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Como a Robótica se está a transformar na principal ferramenta de fabricação digital.

Como a Robótica se está a transformar na principal ferramenta de fabricação digital

A robótica como tecnologia aditiva (Impressão 3D) de grandes formatos.

Artigo publicado na revista Robótica. versão online do segmento publicado disponível aqui

Desafios e oportunidades.

Contexto

A robótica e a impressão 3D são duas das tecnologias emergentes que estão a revolucionar não só o campo da produção industrial como, também, o das áreas criativas. Por um lado, enquanto sistemas capazes de serem (re)programados e equipados com diferentes ferramentas e sensores para desempenharem autonomamente múltiplas funções, a robótica tem promovido um aumento da produtividade ao nível dos processos que pretendem intervir (ou substituir) mas, também, tem estimulado novas formas de concepção e materialização artística. Por outro lado, propondo um modo de manufacturação incremental por adição de material, que praticamente elimina o desperdício material, a impressão 3D introduz uma liberdade criativa formal na produção sem precedentes, ao mesmo tempo que a robótica facilita modos de produção personalizados independentemente da dimensão das suas séries.

Inovação Robótica

Alinhados com as tendências a nível internacional, a investigação e aplicação da tecnologia robótica e da impressão 3D em Portugal tem conhecido uma divulgação e dinâmica e crescente nos anos recentes. Mas se as vantagens e promessas de cada uma destas tecnologias são sobejamente reconhecidas e têm sido cada vez mais testadas, a possibilidade de combinação da robótica com a impressão 3D num sistema único integrado, é um conceito emergente e complexo, que eleva ainda mais o potencial industrial e artístico destas tecnologias.

Fabricacao Digital Figura - 1

Movecho

Neste contexto, o presente artigo apresenta uma iniciativa nacional que se propôs a explorar, desde 2018, este tema. Situada em Nelas a empresa MOVECHO, decidiu apostar na criação de uma célula de fabricação digital robótica que reúne numa só instalação técnicas aditivas e técnicas subtrativas. Um dos grandes focos desta célula é impressão 3D de grande formato. Entre outras vantagens, a exploração desta célula apresenta duas oportunidades claramente distintivas e disruptivas:

Neste contexto, o presente artigo apresenta uma iniciativa nacional que se propôs a explorar, desde 2018, este tema. Situada em Nelas a empresa MOVECHO, decidiu apostar na criação de uma célula de fabricação digital robótica que reúne numa só instalação técnicas aditivas e técnicas subtrativas. Um dos grandes focos desta célula é impressão 3D de grande formato. Entre outras vantagens, a exploração desta célula apresenta duas oportunidades claramente distintivas e disruptivas:

A exploração de trajectórias personalizadas para a deposição de material, ultrapassando as limitações dos processos tradicionais de impressão de camada sobre camada sobre uma base horizontal;

Aaumento radical do volume de trabalho, permitindo, por exemplo, imprimir desde pequenos objectos de design até componentes de grandes dimensões para a arquitectura;

Descrição da célula e ferramenta

Para explorar industrial e artisticamente estas possibilidades, a MOVECHO contou com o apoio da BEHIND, uma empresa especializada no estudo e desenvolvimento de soluções à medida para as indústrias criativas.

Após o estudo e levantamento do estado de arte da tecnologia de impressão 3D de grandes formatos a nível mundial, e aproveitando o know-how proveniente das indústria de injecção de plásticos tão profundamente conhecido pelo GRUPO-ESI, a BEHIND desenvolveu uma ferramenta especial para esta célula, tendo por base uma extrusora plástica horizontal alimentada por pellets, redesenhada para trabalhar na vertical e para ser amplamente parametrizada.

Fabircação digital Figura 3

O processo de extrusão é em tudo semelhante ao sistema da extrusora plástica horizontal, mudando apenas o sistema de alimentação, que no caso, é feito através de aspiração para um depósito colocado junto da extrusora e que, posteriormente, por gravidade, canaliza os pellets para o canhão, que aquece, plastifica, homogeneíza e comprime progressivamente o material através de fricção e calor avançando ao longo do cilindro onde no seu interior gira um parafuso (rosca) arquimediano, a ação desta rosca promove, através de pressão, o transporte deste material até o bico de injeção.

Para além da aspiração, outra grande diferença desta ferramenta está na ampla capacidade de parametrização, quer em termos de velocidade de rotação da rosca, quer em termos de número de zonas de aquecimento do cilindro, quer em termos de capacidade de troca de bico de extrusão. Esta característica permite adaptar a ferramenta para necessidades e trabalhos específicos.

É o acoplar desta ferramenta ao robusto e preciso KR210 3100 da marca KUKA, instalado inadvertidamente a 4000 mm de altura num imponente eixo linear com 6200 mm curso que proporcionam aos mais audazes criativos uma àrea de trabalho com 6400 mm de diâmetro que se estende ao longo dos 6200mm de curso. Características que nos levam a afirmar que esta célula se trata da célula com maior àrea de fabricação digital do país.

Um dos produtos que se encontra neste momento em desenvolvimento, trata-se da impressão / construção de sistemas modulares de estruturas treliçadas autoportantes de grande dimensão que poderão revolucionar a pré-fabricação elementos arquitectónicos, fabricação de elementos escultóricos, fabricação de peças de mobiliário, entre outros..

Instalação espacial – em curso

Como teste à afinação, desenvolvimento e aplicação deste sistema, é na WAA que está a ser concebida uma estrutura divisória composta por componentes de geometria diferenciada. Pelas suas características, este projecto permite testar várias das oportunidades sugeridas pelas tecnologias em causa, como sejam, a produção variável, a escala de impressão, e a aplicação de trajectórias personalizadas (desenhar com a trajetória).

Fabricação Digital - Figura 4Fabricação Digital - Figura 4

Alimentada por uma indústria criativa, esta célula não esconde o seu potencial a quem a entende como ferramenta. Sendo que, para que esta ferramenta se torne indispensável num futuro próximo, é essencial que se faça um profundo trabalho de divulgação e experimentação junto dos criadores. É essencial que se entenda esta tecnologia como linguagem, como função, mas acima de tudo como processo.

Um exemplo simples e revolucionário deste tipo de tecnologia, à semelhança do que acontece com as impressoras de pequena dimensão, é que, será possível produzir instantaneamente e localmente um produto criado a partir de qualquer parte do mundo.

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