Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Mind the Gap - Como as impressoras 3D farão o salto para os produtos de consumo

Impressora Cubo da 3D Systems.

Costuma-se dizer que a indústria de impressoras 3D para consumidores está no mesmo lugar da indústria de PCs no final dos anos 70, com todas as outras empresas proclamando sua última máquina “Apple II de impressoras 3D”. Infelizmente para todos, consumidores e fabricantes incluídos, isso é claramente falso. Na realidade, nós ainda não vimos algo que poderia ser considerado o equivalente ao Apple I; estamos apenas agora no estágio do Altair 8800. Naqueles dias as centrais telefônicas eram uma interface primária, os computadores vinham com um feedback visual primário na forma de um punhado de LEDs, as máquinas eram menos flexíveis e capazes, e era complicado para qualquer pessoa, mas muito tecnicamente experiente para operá-los por qualquer período de tempo. Apesar disso, foi um tempo de rápido desenvolvimento, onde novas e melhores máquinas estavam sendo introduzidas em rápida sucessão. Para ver como a lacuna familiar entre os impressores atualmente disponíveis e os que são viáveis ​​como um grande produto de consumo pode ser superada, precisamos examinar alguns fatores críticos em seu design agora e no futuro.

O Altair 8800. Imagem da Wikipedia.

Primeiro, o nível de boas práticas de projeto envolvidas em uma máquina é o fator mais crítico em relação ao seu desempenho. Nenhuma quantidade de software ou de coberturas decorativas compensará mecanismos excessivamente restritos ou insuficientes, projeto elétrico mal gerenciado ou sistemas de acionamento construídos incorretamente. Atualmente, muitas impressoras de consumo sofrem de deficiências em pelo menos uma dessas áreas, impedindo que elas atinjam seu desempenho potencial máximo em métricas como velocidade, precisão e confiabilidade.

O segundo fator limitante para o desempenho da máquina é seu software. Hoje, a maioria dos softwares de fatiamento e controle é prontamente ajustada e desajeitada ou simplificada a ponto de inflexibilidade, e o estado das escolhas de firmware é um pesadelo labiríntico. A maior parte disso surge da natureza do desenvolvimento de código aberto; Embora ele permita melhorias iterativas rápidas de muitos colaboradores, ele introduz uma grande fragmentação quase tão rapidamente. Como resultado, selecionar a melhor combinação de software de firmware, fatiamento e controle geralmente é um desafio considerável.

Com esses dois fatores detalhados, felizmente, o primeiro fator será cada vez menos problemático com o tempo; competição simples vê isso. No entanto, isso ainda nos deixa com os problemas que mencionei sobre software. Não só isso, mas compondo isso é o fato de que ainda há um verdadeiro aplicativo matador para impressoras.

Na era do PC, o aplicativo mais antigo foi o VisiCalc, um aplicativo de planilhas que estimulou a adoção rápida de PCs pelo setor financeiro. Mais tarde, os processadores de texto impulsionaram ainda mais a adoção de PCs no âmbito do consumidor. Em ambos os casos, os aplicativos tornaram mais simples para uma pessoa comum que nunca havia usado um computador antes de fazer um trabalho útil em um curto período de tempo. O obstáculo atual para o mesmo em relação às impressoras é o processo de fazer novos objetos para imprimir; Este é o item de fazer ou quebrar entre as impressoras saltando de ferramentas amadores e da indústria para produtos de consumo completos. Para fazer parte de uma impressora agora, você pode

  1. Faça o download de um arquivo .STL de um repositório on-line, faça apenas pequenas alterações nele e imprima-o. Ou

  2. Use um programa de projeto CAD ou 3D bastante complexo para projetar um pano inteiro de objeto, convertê-lo em um arquivo .STL e imprimi-lo.

Com base na complexidade inerente à maioria dos programas CAD que, em um bom dia, estão a par do Photoshop - para não mencionar o próprio processo de design - a maioria dos novos usuários está limitada à primeira opção. Veja como eu acho que isso será abordado:

Interfaces Intuitivas: Como mencionei, virtualmente todas as interfaces CAD são muito complexas para a maioria usar sem um investimento de tempo considerável por parte do usuário para se tornarem competentes. Ninguém pode dizer com certeza para que direção o desenvolvimento desses programas ocorrerá, mas há várias possibilidades. Uma delas é que os dispositivos de interface existentes e futuros, como haptics e interfaces de gestos em 3D, levarão a esquemas de controle mais intuitivos do que o mouse e o teclado 2D atuais. Outra é uma mudança na forma como os modelos são gerados; em vez de trabalhar a partir do esquema baseado em rascunhos que existe hoje, talvez mais técnicas de forma livre se tornem disponíveis. O SketchUp, o AutoDesk 123D e a introdução de vários programas de geração .STL baseados no Minecraft podem ser um vislumbre dos sistemas CAD mais acessíveis.

AutoDesk 123D Design

Cópia Direta: No outro extremo do espectro, imagine colocar uma parte em um scanner 3D, digitalizá-lo e produzir um modelo pronto para impressão, com nem um único programa CAD aberto em todo o processo. É um conceito familiar o suficiente, o que efetivamente dá às impressoras recursos de cópia de máquina. Embora tecnicamente desafiador, esse tipo de funcionalidade não é de maneira alguma inviável.

A MakerBot anunciou recentemente que eles estão trabalhando em um scanner 3D, o Digitalizador.

Preenchimento Adaptável: Um ponto comum de confusão encontrado durante a impressão é o tipo e a quantidade de preenchimento que uma impressora deve ser definida, especialmente para objetos que precisam resistir a determinadas cargas. Pode ser possível integrar a análise FEA-like em programas como o OpenSCAD, eliminando a adivinhação desse processo, tendo o tipo de preenchimento e a densidade gerados automaticamente em toda a peça, para as especificações desejadas.

Na mesma linha, uma das ameaças atuais das impressoras amadoras é a distorção de peças, que pode arruinar trabalhos de impressão que duram horas. Vários indivíduos experimentaram alterar manualmente os padrões e densidades de preenchimento, eliminando o empenamento em grandes partes. O desenvolvimento de algoritmos para gerar padrões de preenchimento para minimizar o empenamento eliminaria esse problema sem uma única alteração de projeto nas impressoras existentes.

Foto do RichRap

Processamento Combinado: Um truque popular com muitas peças impressas é a introdução perfeita de componentes não impressos na referida peça, como porcas ou parafusos. Agora, isso é conseguido através de meios relativamente brutos, e o processo não é muito flexível. No entanto, pode ser possível gerar caminhos para uma impressora seguir que não apenas pare a impressão para a inserção de componentes não impressos, mas também que a máquina evite colisões e imprima ao redor deles. Isso é tecnicamente possível - é um recurso do software CAM há anos - mas pode exigir muito mais uniformidade no design de extremidade quente da extrusora. Com esse recurso, seria possível integrar perfeitamente peças e montagens mecânicas e elétricas nas impressões. Isso não apenas permitiria que projetos mais complexos fossem impressos, mas tais projetos híbridos poderiam fazer com que muitas das desvantagens inerentes a montagens impressas complexas desaparecessem completamente.

Além destes, existem inúmeros outros desenvolvimentos que podem mudar o jogo e que poderiam surgir de qualquer lugar. Afinal, a maioria dos maiores nomes hoje em dia no desenvolvimento de PCs não existia antes de os amadores começarem a colocar as mãos nos primeiros computadores do kit. Espero que não seja uma longa espera!

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