Bibliotecas de textura funcional podem melhorar todas as peças impressas em 3D

No mundo moldado, fabricado em massa e CNC, tudo corria bem. Enquanto isso, nosso mundo impresso em 3D tinha um problema de rugosidade de superfície que estava se mostrando difícil de resolver. O acabamento demorava mais do que a impressão e, em muitos casos, aumentava o custo.

Tudo mudou com Arcam. Com Arcam (agora GE) fusão por feixe de elétrons (EBM), vimos que o tipo certo de aspereza também pode ser uma vantagem. EBM rude, não tão densa, sempre a dama de honra, nunca a noiva, decolou na ortopedia. Ele decolou devido à porosidade e porque poderia criar a rugosidade certa para promover a adesão óssea em implantes ortopédicos. Um bug se tornou um recurso. E era mais barato do que a fabricação convencional! Desde então, a EBM tem visto um sucesso contínuo em implantes ortopédicos. Cada vez mais aprovações 510 (K) para EBM e fusão de leito de pó a laser (L-PBF) em ortopedia significam que esta será uma fonte significativa de negócios para nossa indústria nas próximas décadas.

O rifle em barris de artilharia aumenta o alcance e a precisão.

Mas, se olharmos para outras indústrias, não vemos realmente esse sucesso com texturas replicadas. Além disso, não vemos investimentos muito significativos em texturas de acordo com a oportunidade. A ortopedia é um mercado de alto crescimento que não amadureceu porque países como Brasil, México e Indonésia não atendiam à demanda e não podiam pagar por esses tipos de procedimentos anteriormente.

As pessoas estão ficando mais pesadas, com mais diabetes e artrite. Simultaneamente, as pessoas estão vivendo mais e têm mais expectativas de uma vida com atividades mais intensas por mais tempo. Sua avó quer ir para a França e agora receberá um implante de quadril que será substituído em alguns anos por um novo. A soma disso é que a ortopedia é uma oportunidade tremenda.

Também não é um jogo de corrida para o fundo do poço. Os implantes precisam ser perfeitos; implantes que falharam exigem outro procedimento e podem expor as empresas de dispositivos médicos a milhões em processos judiciais. Portanto, esta é uma oportunidade de negócio de longo prazo em expansão que nós, como uma indústria, podemos atender enquanto somos pagos. Isso é bonito. Existem mais setores e casos de uso como este por aí.

Temos que inspirar as pessoas com bons exemplos de peças e aplicações para que venham até nós. O pessoal de vendas e marketing também precisa contar uma história precisa e convincente para atrair o interesse das pessoas. Precisamos de muito mais treinamento e também de profissionais de impressão 3D. Mas, eu acho que há outro método bastante inexplorado que podemos usar para encontrar novos aplicativos e fazer nosso setor crescer: Texturas funcionais sob demanda.

Imagine que nos reunimos em um projeto global para criar, testar e validar diferentes texturas para impressão 3D. Tentaríamos fazer muitos tipos diferentes de superfícies de alto desempenho e estudar seus efeitos.

Podemos fazer uma superfície que aumenta o fluxo de gás? Ou uma superfície que o diminui? Podemos fazer uma superfície que reduza a tensão superficial em um tanque ou resfrie um líquido? Podemos projetar uma porosidade para absorver o líquido de uma maneira particular ou para ter uma ação capilar mais forte? Podemos criar texturas que prendem duas faces de partes diferentes juntas em um plano, mas onde elas podem ser facilmente removidas uma da outra puxando-as em uma direção diferente? Em outras palavras, seria valioso ter Velcro para titânio? Podemos criar texturas que tornem os objetos mais abrasivos ou mais resistentes ao desgaste? Acho que sim.

E quanto às texturas que podem aumentar a vida útil de uma engrenagem? Ou uma textura que pode fazer uma válvula funcionar melhor? Ou uma textura específica para um único projeto de coletor para direcionar o líquido de forma otimizada nesse coletor? Não tenho certeza, mas isso pode ser interessante.

E as texturas no interior das câmaras de combustão que podem otimizar a combustão, tornando-a mais completa, por exemplo? Ou uma textura dentro de um tanque que levaria a um tempo de processamento ligeiramente mais rápido para a reação química de uma planta de polímero? Isso valeria muito a pena.

O que mais gosto nisso é que podemos descobrir efeitos completamente inesperados de texturas vantajosas dessa maneira. Assim que os tivermos, eles poderão ser aplicados para tornar todas as nossas partes um pouco melhores. Na verdade, muitas texturas disponíveis tornariam toda a nossa tecnologia um pouco melhor.

Um close up de velcro.

A ideia do Texture on Demand é desenvolver bibliotecas de texturas funcionais de código aberto. Em seguida, os compartilhamos e pedimos a pesquisadores e universidades que contribuam com eles e trabalhem com empresas para testar essas texturas e seus efeitos. Quando isso tiver massa crítica, as empresas se esforçarão para proteger as texturas proprietárias e otimizadas para obter vantagem. Isso criará mais pesquisas em texturas ainda. Talvez surjam forjas de textura específicas que comercializem texturas otimizadas para aplicativos. Talvez o CAD facilite a criação de texturas funcionais e possamos simulá-las melhor com FEA e similares.

Os pés Gekko têm texturas que os permitem aderir às paredes usando as forças de van der Waals.

Essas texturas devem ser fáceis de aplicar a arquivos CAD. Deve haver padrões para que possam ser amplamente trocados e aplicados por diferentes programas CAD aos arquivos. Eles também devem ser usados ​​facilmente nesses programas CAD. Devemos ser capazes de costurar diferentes texturas para criar novas ou aplicá-las a diferentes zonas de uma peça. As texturas podem ser modificadas e, em seguida, esse resultado também deve ser compartilhado.

Essas texturas devem ser testadas quanto aos seus efeitos tão amplamente quanto possível para encontrar efeitos imprevistos. Os resultados desses testes devem ser adicionados a um banco de dados ou entrada no Thingiverse ou canal semelhante para que outros possam realizar mais testes e encontrar texturas com os efeitos de que precisam. Devemos então encontrar, de forma coerente e gradativa, texturas mais funcionais que possam ser aplicadas a muitas partes para que suas performances sejam aprimoradas.

As texturas também podem alterar os objetos feitos com elas, como esses churros.

Uma única textura que aumenta a resistência à abrasão pode ser aplicada a muitas dezenas de milhares de peças que exigem essa qualidade. Isso torna valioso do ponto de vista comercial e de pesquisa desenvolver essas texturas. As texturas nos ajudariam a todos, fazendo com que nossas peças se ajustassem um pouco melhor ao mundo. Ao mesmo tempo, eles poderiam revelar descobertas completamente novas na ciência e engenharia de materiais. E essa tecnologia poderia então ser aplicada a toda a nossa base instalada de máquinas. As texturas podem de fato tornar todas as máquinas e todos os materiais mais valiosos, o que você diria?

Crédito da imagem: Les ChatfieldJPC24MMarco VerchMatt ReinboldScouse Smurf.
Fonte: 3DPrint.com

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