A GKN introduziu um portal de borda para apoiar a sua solução de manufatura aditiva

Fornecer interfaces capazes de "se comunicar" com todas as fases de um processo de produção e abrir caminho para um sistema de automação industrial eficaz: este é o objetivo do gêmeo digital, uma inovação que tem o potencial de mudar radicalmente o design, a produção, as vendas e manutenção de produtos complexos em múltiplos setores. Uma inovação possibilitada pela computação de borda, impulsionada pela Concept Reply Germany, que atua há anos na área de IoT e soluções de ponta a ponta voltadas para processos industriais.

A Concept Reply tem desenvolvido e implementado soluções de gêmeos digitais em várias áreas nos últimos anos. Entre os mais interessantes e promissores está um projeto de industrialização e digitalização de manufatura aditiva para processos automotivos em série (IDAM). O projeto, patrocinado pelo Ministério Federal Alemão de Educação e Pesquisa, visa transferir a tecnologia da fabricação de aditivos com metais para um processo industrializado e altamente automatizado, como o da indústria automotiva.

Entre as principais vantagens do IDAM está a possibilidade de tornar mais eficiente a produção de peças e otimizar processos em custos e tempo, reduzindo o esforço manual necessário e limitando o desperdício de recursos. Além disso, esta tecnologia também abre novas possibilidades para a chamada “customização em massa” de produtos automotivos, ou a individualização padrão do produto, possibilitada pela disponibilidade de peças a serem encomendadas sem maiores esforços ou mudanças pesadas na linha de produção.

Esse processo consegue transformar as operações de produção, permitindo a criação de peças mais leves, resistentes e complexas. Na manufatura aditiva, um objeto físico é criado a partir de um modelo de projeto 3D auxiliado por computador, combinando o material camada por camada, para produzir formas geométricas precisas. Ao combinar a manufatura aditiva com a IoT, também é possível tornar o processo de produção mais inteligente e eficiente, além de produzir componentes de qualidade superior, como apontam os especialistas da Reply. Além disso, graças a um gêmeo digital que roda em um ambiente IoT, é possível desenvolver um software que roda em um gateway e permite a automação de várias etapas do processo de produção, bem como conectar vários sistemas, armazenar e distribuir informações e dados.

Durante a implantação do projeto, os especialistas da Concept Reply contribuem com a criação de uma arquitetura IOT de desempenho, graças a um gateway de borda que possibilita a conexão de todas as máquinas individuais nas linhas de produção e também graças ao gêmeo digital rodando no gateway de borda em si. Um sistema de gateway de borda na área de IoT permite a conexão segura de máquinas, a coleta, o armazenamento, a exibição e a análise de dados de telemetria, além de facilitar os processos de automação necessários para a produção em série. A implementação de um gêmeo digital não é apenas uma replicação digital em tempo real da linha de produção, mas também um perfil em evolução baseado em dados históricos e estados futuros potenciais, com base em simulações probabilísticas. Combinado, permite o monitoramento de sistemas, automação de processos e prevenção de problemas antes que ocorram, desenvolvimento de otimizações e poder preditivo, através de simulações.

O desenvolvimento de um gêmeo digital é de fundamental importância para o sucesso do projeto IDAM. O gêmeo digital se tornará um hub para todas as ferramentas de análise e visualização de dados, facilitando a comunicação entre as máquinas e a linha de produção como um todo. Também possibilitará integrar desenvolvimentos na área de big data e IA, visando orquestrar a interação altamente complexa entre as diferentes máquinas em todo o ambiente de produção. “A inteligência artificial é o catalisador para liberar o poder perturbador da manufatura aditiva. O aproveitamento de gêmeos digitais para IoT em tempo real padronizará ainda mais a cadeia de processos de manufatura aditiva, reduzirá custos e os tempos de entrega. Nós nos esforçamos para fabricar componentes industriais em condições de série de alta qualidade, com processos resilientes e produção robusta”, diz Sebastian Blümer, Gerente de Tecnologia Laser AM na GKN Additive e líder do IDAM para a “Cadeia de Processo Digital Inteligente”.

A meta do projeto é conseguir lançar mais de 50 mil componentes por ano na produção de peças comuns e mais de 10 mil peças únicas e sobressalentes, por meio de uma produção modular e altamente automatizada. Hoje, entre outras coisas, várias máquinas já foram projetadas e o primeiro protótipo de máquina foi construído. Além disso, a primeira análise sobre o reaproveitamento do pó foi executada e pesquisas sobre o aumento/redução da potência do laser para evitar o superaquecimento também foram realizadas.

O objetivo do projeto não é apenas criar uma melhor linha de produção para os fabricantes automotivos, mas também gerar conhecimento na implementação de soluções de gateway de borda. Essas soluções podem eventualmente ser aplicadas a linhas de produção em muitos setores, desde que a conectividade de máquinas e processos, monitoramento de ativos e desempenho, e um gêmeo digital ou aplicativos de machine learning desempenhem um papel fundamental.