Quantumrun

CRÉDITO DA IMAXE:

iStock

Fabricación metamórfica: carpintería metálica máis sostible

A ferrería de robots estase a desenvolver para converterse na forma de fabricación máis precisa e menos despilfarradora ata agora.

autor:
nome do autor
Previsión de Quantumrun
Outubro 18, 2023

Resumo de insight

A ferrería robótica, tamén coñecida como fabricación metamórfica, utiliza algoritmos avanzados e aprendizaxe automática para dar forma ao metal con alta precisión, ofrecendo unha alternativa máis sostible na fabricación de metal. A tecnoloxía quenta e dá forma ao metal sen fundición nin mecanizado, imitando de preto a ferreira humana pero con maior eficiencia e precisión. En comparación cos métodos tradicionais como o mecanizado CNC, que pode desperdiciar ata o 90% do material, ou a impresión 3D, que ten limitacións na resistencia do material, a ferrería robótica xera menos residuos e pode producir compoñentes máis fortes e resistentes á calor.

Contexto de ferrería robótica

A fabricación metamórfica, tamén coñecida como ferrería robótica, permite ás máquinas dar forma e formar metal sen fundición nin mecanizado. Do mesmo xeito que os ferreiros humanos, os homólogos mecánicos moldean repetidamente o metal ata que alcanza a forma desexada, utilizando sensores para decodificar a forma de cada peza, láseres para quentar o metal e unha prensa con ferramentas intercambiables para aplicar forza ás zonas necesarias. Ao alterar lentamente a forma do metal e empregar a calor segundo sexa necesario, o ferreiro robótico pode conseguir a microestrutura desexada sen engadir nin restar nada do material orixinal.

Un equipo de estudantes universitarios da Universidade Estatal de Ohio presentou esta técnica de traballo do metal como parte dun desafío presentado por Lightweight Innovations For Tomorrow (LIFT), unha organización financiada polo goberno. Melloraron unha fresadora controlada por ordenador con hardware e software, permitíndolle realizar deformacións controladas. O profesor de Ciencia e Enxeñaría de Materiais Glenn Daehn describe a fabricación metamórfica como a terceira ola de fabricación.

A primeira onda, coñecida como fabricación controlada numérico por ordenador (tamén chamada mecanizado CNC ou fabricación substractiva), considérase un desperdicio e que leva moito tempo, xa que só se utiliza unha fracción do material. De feito, ata o 90 por cento dun bloque de metal pode ser tallado. A segunda onda, que implica a impresión 3D ou a fabricación aditiva, tamén xera residuos. Ademais, o custo das materias primas, como po metálico e equipos, pode ser unha barreira de entrada.

Impacto perturbador

Cada método de fabricación ten os seus beneficios e potenciais inconvenientes. Aínda que a impresión 3D beneficiou moito aos fabricantes, ten algunhas limitacións. Os obxectos creados mediante a fabricación aditiva adoitan ser máis débiles e máis propensos a deformarse a altas temperaturas. Ademais, é imposible modificar a microestrutura dos obxectos metálicos producidos mediante a impresión 3D, xa que o produto final constrúese capa por capa. Os ferreiros humanos non poden traballar durante todo o día, crear pezas idénticas con precisión ou fabricar compoñentes a gran escala para o seu uso en avións ou naves espaciais.

Pola contra, a ferrería robótica pode crear pezas vitais con temperaturas de desviación térmica máis altas sen necesidade de materiais especialmente adaptados como a impresión 3D. A manipulación repetida do metal pode acadar as propiedades desexadas no produto final, como o temperado do aceiro para mellorar a súa resistencia. Este método xera menos residuos xa que non implica a eliminación de ningún material. Ademais, dado que os robots levan a cabo, o proceso pode operar continuamente, producindo grandes obxectos nunha peza sólida sen necesidade de soldar ou atornillar varias pezas entre si, reducindo o risco de puntos débiles. En consecuencia, estase a converter nunha alternativa factible a moitas das tecnoloxías actuais de traballo do metal en uso.

Implicacións da ferrería robótica

As implicacións máis amplas da ferrería robótica poden incluír:

Menores custos e maiores beneficios para as empresas dedicadas á ferrería robótica. Esta tendencia tamén podería crear novas oportunidades de traballo para persoas con habilidades en robótica e automatización.
Redución dos custos laborais e diminución da demanda de ferreiros humanos, o que leva a posibles perdas de emprego e cambios no mercado laboral.
A redución da demanda de ferreiros humanos leva ao declive das habilidades e coñecementos de ferreiro tradicionais, o que pode levar á perda do patrimonio cultural nas cidades fabriles.
Tempos de produción máis rápidos e aumento da produción.
Menos lesións e accidentes laborais, o que resulta en condicións de traballo máis seguras para os traballadores.
Aumento do investimento en investigación e desenvolvemento de fabricación, que pode levar a un aumento do gasto público e cambios nas prioridades de investigación.
O cambio cara á automatización e a robótica que require a reciclaxe dos traballadores das industrias afectadas por estes cambios, o que pode levar a custos adicionais para as empresas e os gobernos.