AM e o futuro dos sistemas de voo ‘super-humanos’

Desde a Grécia Antiga e o mito de Dédalo e Ícaro, a noção de voo humano tem intrigado a humanidade. Nas últimas décadas, no entanto, o voo humano evoluiu de uma mera parábola para a realidade. Isso se deve em grande parte ao trabalho pioneiro de Richard Browning, fundador da Gravity Industries e inventor do Jet Suit, bem como tecnologias como a impressão 3D que lhe permitiram inovar e quebrar limitações.

Browning começou sua jornada de voo humano em 2016, quando comprou seu primeiro motor a jato e começou a desenvolver um jetpack que culminaria em um primeiro voo de teste em novembro de 2016. Em menos de um ano, Browning atraiu interesse significativo em seu empreendimento que desafia a gravidade e fundou a Gravity Industries com o apoio de vários patrocínios e investidores como Tim Draper.

Com esses recursos, Browning trouxe uma série de parceiros para apoiar o refinamento de seu sistema de voo humano, incluindo o serviço de AM Ricoh 3D, sediado no Reino Unido, cujo material de polipropileno atendia aos requisitos do Jet Suit.

“A colaboração entre a Gravity e a Ricoh 3D surgiu de uma combinação oportuna de necessidades e capacidades por volta de 2019”, explicou Mark Dickin, Gerente de Engenharia de Moldagem e Fabricação Aditiva na Ricoh 3D. “A Gravity, conhecida por seus inovadores sistemas de voo humano, encontrou na Ricoh 3D a parceira perfeita devido à nossa expertise e ofertas de materiais . A Gravity entrou em contato com a Ricoh 3D para nosso principal material de polipropileno, convencida de que o material seria um ajuste ideal.”

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Fonte:(https://www.voxelmatters.com)

Impressão 3D de polipropileno

Polipropileno (PP) é um material de poliolefina que tem amplas aplicações em indústrias como embalagens, bens de consumo e saúde devido às suas propriedades leves e resistentes à temperatura. O material também é conhecido por sua força, resistência química e flexibilidade. Como o material é bem estabelecido para aplicações de uso final, ser capaz de imprimir polipropileno em 3D significa que os usuários podem rapidamente prototipar usando o material de uso final para processos superiores de teste e validação. Isso provou ser inestimável para a Gravity Industries na criação de seus sistemas de voo humano.

“Em essência, a decisão da Gravity de trabalhar com a Ricoh 3D surgiu de seu desejo de construir trajes a jato que misturassem mente, corpo e máquina, o que, em última análise, exigiu um material que imitasse a matéria orgânica e permitisse uma experiência de voo que fosse confortável e segura”, disse Dickin. “O material principal da Ricoh 3D, o polipropileno, preencheu todos os requisitos.”

Browning também comentou sobre a importância do material PP da Ricoh 3D : “Nossa parceria com a Ricoh 3D mostrou que tudo é possível quando você mistura empreendedorismo e inovação tecnológica. Os humanos são extremamente robustos, e isso se deve à natureza indulgente de nossos corpos: nós nos dobramos e flexionamos, reduzindo o impacto quando caímos. É isso que o polipropileno imita. Sempre tive paixão por desafios incomuns e aventuras no desconhecido, então é incrível ver o sonho se tornar realidade. Construímos uma pegada global incrível desde 2017, e a Ricoh nos permitiu transformar uma ideia ‘impossível’ em algo viável para produção.”

AM e o futuro dos sistemas de voo 'super-humanos'. Uma entrevista perspicaz com a Ricoh 3D e a Gravity Industries, a inventora do Jet Suit.
Richard Browning usando a solução de voo humano Jet Suit da Gravity Industries. Fonte:(https://www.voxelmatters.com)

O PP impresso em 3D trouxe muitos benefícios para a Gravity Industries. Por um lado, as peças podem ser iteradas muito mais rapidamente em comparação com peças de metal mais convencionais. Dickin elaborou: “O Jet Suit é uma prova da tenacidade da engenharia. Ao ultrapassar os limites com a impressão 3D e o polipropileno, estamos mostrando o que é possível quando você tem a experiência e a engenhosidade certas.

O polipropileno impresso em 3D é 90% reciclável, leve e flexível, ao mesmo tempo em que é incrivelmente durável – ideal para voar. Anteriormente, levaria mais de duas semanas para construir a estrutura central do Suit de alumínio rebitado e parafusado manualmente. O tempo de impressão agora é de apenas 24 horas, levando o tempo de montagem de duas semanas para dois dias.

Projetando o traje a jato

Claro, o polipropileno é apenas uma parte da equação. As próprias tecnologias de impressão 3D foram essenciais para a realização do Jet Suit, que pode ser encomendado por £ 380.000 (~US$ 482 mil) ou testado nas instalações de voo da Gravity Industries, nos arredores de Londres, por alguns milhares de libras.

Browning enfatizou o papel da impressão 3D na simplificação do design do Jet Suit por meio da consolidação de peças e na melhoria de sua função por meio do design inteligente. “A liberdade de design do polipropileno impresso em 3D reduz significativamente a contagem de peças do Suit ao consolidar várias montagens em uma, com muito menos componentes para colar e parafusar do que seria necessário com outros métodos de fabricação”, disse ele. “O polipropileno também torna possível criar componentes multifuncionais, com muitas peças de fluxo interno que movem o ar através do Suit para mantê-lo resfriado.”

Charlie Kelsey, um engenheiro júnior da Ricoh 3D especializado em design de engenharia de última geração, discutiu como a equipe usou o software nTop para otimizar componentes de Jet Suit impressos em 3D. “Ao alavancar os princípios do DfAM, a Ricoh 3D apoiou a cocriação de componentes que são otimizados para manufatura aditiva”, disse ele.

“Essa abordagem permitiu a criação de geometrias complexas, incluindo rebaixos e furos cegos, que os métodos tradicionais de manufatura não conseguem alcançar. Em resumo, utilizando o software nTop, a Ricoh 3D otimizou os designs para reduzir material desnecessário, minimizando assim o peso e mantendo a integridade estrutural.”

AM e o futuro dos sistemas de voo 'super-humanos'. Uma entrevista perspicaz com a Ricoh 3D e a Gravity Industries, a inventora do Jet Suit.
O software nTop foi empregado para gerar uma estrutura isogrid triangular única de favo de mel para redução ótima do uso de material. Fonte:(https://www.voxelmatters.com)

Por exemplo, a Gravity Industries recorreu à Ricoh 3D quando quis reduzir o uso de material para peças do Jet Suit sem comprometer o desempenho ou a qualidade. Kelsey liderou o processo de otimização, usando o software nTop para gerar uma estrutura isogrid triangular em favo de mel com espessura de feixe variável nas faces internas do jetpack. A estrutura variável da estrutura foi projetada para fornecer resistência máxima perto dos vértices do jetpack, ao mesmo tempo em que minimizava o peso do componente em mais de 15%.

Quando perguntamos quais desafios surgiram na otimização de peças impressas em 3D do Jet Suit, Kelsey citou o processamento de dados como um obstáculo fundamental — que felizmente foi superado — e apontou as possibilidades de ainda mais melhorias de design para melhor desempenho. “Um dos principais desafios enfrentados foi gerenciar grandes conjuntos de dados, mas felizmente, os recursos digitais da Ricoh 3D garantiram velocidade e precisão”, Kelsey nos disse.

“Em segundo lugar, apesar do progresso feito nos trajes, ainda há espaço significativo para mais otimização. Os esforços futuros se concentrarão em redução de peso adicional e exploração de diferentes estruturas de treliça para atingir os ganhos de desempenho desejados. Essa abordagem iterativa e ágil tem sido fundamental para a melhoria contínua, alinhando-se com a própria cultura Kaizen da RICOH.”

Próximos passos para o voo humano

Nesta fase da parceria entre a Ricoh 3D e a Gravity Industries, as empresas estão trabalhando para melhorar a tecnologia Jet Suit e a eficiência de produção por trás dela. “O objetivo é permitir maior desempenho do Jet Suit, reduzir o lead time de fabricação e reduzir o custo de fabricação”, explicou Dickin. “Isso envolve mudanças de design para permitir que o traje resista ao desgaste causado pelo uso para dar suporte a aplicações industriais do mundo real, como Busca e Resgate.”

De fato, Busca e Resgate é uma área de aplicação essencial para a tecnologia Jet Suit da Browning, já que a solução de voo humano pode ser usada para rapidamente enviar socorristas e equipes de resgate para locais de difícil acesso. Notavelmente, a Gravity Industries participou de um projeto piloto com a Great North Air Ambulance (GNAA) para testar o voo humano no Lake District, onde a paisagem montanhosa e escarpada é difícil para helicópteros pousarem. Em setembro de 2020, a Browning conduziu um voo de teste em Langdale Pikes, voando até o fundo de um vale em apenas 90 segundos (uma subida levaria cerca de 25 minutos).

AM e o futuro dos sistemas de voo 'super-humanos'. Uma entrevista perspicaz com a Ricoh 3D e a Gravity Industries, a inventora do Jet Suit.
A treliça foi projetada para fornecer força máxima perto dos vértices do jet pack, enquanto minimiza o peso em mais de 15%. Fonte:(https://www.voxelmatters.com)

“Quem disse que as pessoas não podem voar por boas causas?”, Dickin apontou. “Ao integrar módulos de treinamento e se alinhar aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU, a Ricoh 3D espera dar suporte à Gravity e ampliar ainda mais a utilidade e o impacto social do traje.”

Em termos de produção do Jet Suit, a Gravity Industries e a Ricoh 3D estão progredindo sob demanda. Evidentemente, os Jet Suits altamente avançados não estão sendo produzidos em massa, então a manufatura aditiva também oferece uma tecnologia de produção economicamente viável para os pequenos volumes de produção e alto grau de personalização envolvidos no Jet Suit.

Dickin disse sobre o tópico: “Atualmente, a produção é adaptada para atender à demanda, com potencial para expansão por meio de moldagem por injeção e outras soluções de fabricação. A Ricoh 3D, por meio de sua oferta personalizada ‘Discover Transform Sustain’, visa fornecer uma solução total, apoiando o crescimento da Gravity e o desenvolvimento de trajes de geração futura. A parceria emocionante permanece dinâmica, adaptando-se à crescente demanda e aos avanços tecnológicos. Fique de olho neste espaço…”

Por fim, o material de impressão 3D PP da Ricoh 3D e a experiência em design AM foram e ainda são essenciais para a concretização da solução inovadora de voo humano da Gravity Industries. A parceria também permitiu que a Ricoh 3D expandisse os limites de suas capacidades e descobrisse maior eficiência de processo. “A Ricoh 3D foi fundamental na evolução dos sistemas de voo da Gravity”, concluiu Dickin.

“Inicialmente, a Ricoh 3D forneceu serviços de impressão 3D ‘A-para-B‘ com base em requisitos específicos, permitindo uma iteração rápida. Também trabalhamos em nossos sistemas internos e designs personalizados para atender às nossas próprias câmaras de construção líderes do setor, garantindo que os componentes fossem impressos em uma única peça para maior resistência.

“Com a centralidade no cliente como foco principal do negócio, a equipe colaborou e simplificou o fluxo de trabalho de ponta a ponta (E2E), incluindo processos rápidos de despoeiramento e otimização do uso de material de polipropileno (PP) para PA12. Esse esforço de cocriação, apoiado por ferramentas avançadas de design como o nTop, permitiu que a Gravity alcançasse liberdade e funcionalidade de design sem precedentes”. Para saber mais sobre o Jet Suit acesse o site.

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Marcus Figueiredo

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