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Três grandes mudanças estão prestes a transformar a manufatura como a conhecemos

Estamos prestes a transformar um dos blocos de construção mais fundamentais da sociedade: a manufatura.


Fonte: SingularityHub

À medida que novas tecnologias permitem que os fabricantes personalizem tudo, esses mesmos agentes estão rapidamente transformando consumidores em inventores.

Após a revolução agrícola há cerca de 5.000 anos, a humanidade fez um grande avanço que permitiu o florescimento de sociedades complexas: nós nos especializamos.

Não fazia sentido para cada um de nós fabricar todos os nossos produtos de uso diário e arcar com o custo do equipamento de construção necessário. Logo, tínhamos nosso sapateiro, carpinteiro, ourives e alfaiate de nossa vizinhança.


Avançar vários milhares de anos e grandes corporações criaram novas linhas de produtos e ampliou a produção. Agora podemos fabricar o mesmo produto continuamente, milhões de vezes, usando linhas de montagem, megafábricas movidas a mão de obra, maquinário operado por humanos e muito mais.

Mas hoje, a convergência tecnológica está fechando o ciclo histórico. Embora costumávamos nos especializar com base na capacidade de fabricação e disponibilidade de ferramentas, essas restrições estão prestes a desaparecer.

À medida que fazendas de impressão 3D, fábricas inteligentes e co-bots autônomos transformam conceitos em commodities da noite para o dia, estamos prestes a testemunhar três grandes mudanças de paradigma:


1. Customização em massa : À medida que os custos fixos começam a atingir custos variáveis ​​na esfera da produção, as empresas não fabricarão mais milhões do mesmo produto ou peça. O design orientado pelos dados do cliente permitirá commodities feitas sob medida, e a produção única será igualmente barata.


2. Invenção democratizada : Estúdios de incubação e laboratórios de equipamentos de fabricação estão entrando em cena. Exibindo robôs auxiliados por IA e imensas impressoras 3D que funcionam durante a noite, essas oficinas urbanas servem basicamente como seu novo campo de testes - as mãos físicas para seus projetos digitais.

Esqueça os custos operacionais, equipamentos de fabricação, prototipagem, ferramentas e plantas de produção extensas. Quer sejam internas ou totalmente terceirizadas, as tecnologias de design à produção permitem que qualquer pessoa invente.


3. Fábricas inteligentes e autônomas : Você já possui uma fábrica com o objetivo de cumprir as cotas de produção? A IoT industrial (IIoT) e as fábricas inteligentes estão inaugurando uma nova era de produção autônoma, minimizando o risco de recall e liberando as corporações para projetar linhas de produtos expandidas.


Vamos mergulhar.


Personalização em massa


Em breve, a convergência tecnológica permitirá que startups e corporações personalizem produtos em escala incomparável.


A Autodesk prevê que a IA passará da mera automação da produção para a configuração personalizada de produtos para atender às demandas individuais.

Mas talvez o maior impulsionador da fabricação personalizada em escala seja a impressão 3D .

Acrescente a isso uma grande quantidade de dados de consumo e IA, e milhões de produtos únicos e feitos sob medida já estão inundando o mercado.


Anteriormente uma ferramenta de nicho e preço proibitivo, a impressão 3D está atingindo sua fase de crescimento exponencial este ano.


Em 2015, a indústria de manufatura aditiva cresceu para quase US $ 5,2 bilhões , e mais de um quarto de milhão de impressoras 3D abaixo de US $ 5.000 cada foram vendidas globalmente. Em 2021, os analistas do IDC esperam que os gastos globais com impressão 3D sejam de quase US $ 20 bilhões .


Com o software de design recém-acessível, podemos personalizar stents em conformidade com a anatomia, produtos odontológicos personalizados, aviões e peças automotivas adaptadas ou produtos de fabricação em microescala, como sensores, tecnologias de distribuição de medicamentos e aplicações lab-on-a-chip.

Lançando seu primeiro lançamento no ano passado , Carbon 3D e Adidas estão aplicando dados específicos do atleta e preferências de amortecimento individuais para imprimir em 3D a entressola perfeita para cada corredor.


Usando a interface de luz e oxigênio, o Carbon 3D imprime sólidos a partir de líquidos em tempo recorde, controlando a elasticidade, a relação força-peso e inúmeras outras propriedades mecânicas e materiais.


Mas os métodos de impressão não param por aí.


Em um post anterior, falamos sobre a MX3D, uma empresa holandesa que imprime pontes de aço com notável integridade estrutural.

A MX3D também está usando seus braços robóticos de seis eixos para imprimir em 3D a Arc Bicycle , uma bicicleta futurística com estrutura de treliça de aço. Potencialmente, o maior avanço em seu processo de fabricação é a capacidade de impressão de múltiplos eixos da MX3D, que permite a impressão de qualquer direção no ar.


Embora a impressão 3D convencional exija alguma forma de suporte para objetos à medida que são impressos, as tecnologias de impressão multi-eixo eliminam quase totalmente essa dependência, abrindo novas possibilidades estruturais incríveis.


Mas não para por aí.


No passado, produtos inteligentes e eletrônicos tinham que ser incorporados manualmente a circuitos. Não mais.

Usando uma ampla gama de tintas condutoras, novos jogadores estão imprimindo circuitos diretamente em seus produtos, tudo de uma vez.

Entrando em uma nova era de eletrônicos personalizados e sob demanda, startups como NanoDimension e Voxel8 usam tintas condutoras para imprimir circuitos avançados. Com alta estabilidade térmica e apenas alguns mícrons de espessura, as tintas condutoras em evolução têm o potencial de revolucionar a produção de hardware.

Esqueça os processos de design demorados, prototipagem em vários estágios, ferramentas caras e produção uniforme.

Com custos em queda livre, a impressão 3D nos leva diretamente do design à produção, onde o design se torna adaptável e a produção é acelerada em ordens de magnitude.


Invenção Democratizada


Em meus 6 Ds de crescimento exponencial , uma tecnologia realmente se torna exponencial quando surge uma interface de usuário acessível. Plataformas democratizadas são o nome do jogo.

Com um software de design semelhante a CAD recém-acessível e interfaces fáceis de usar, todos podem ser inventores.


Enquanto as impressoras 3D baratas e avançadas estão perto de entrar em sua casa, um novo ecossistema de estúdios de hardware e aceleradores ansiosos está surgindo nos centros urbanos.

Pulando para colaborar com designers e startups digitais, empresas como Playground Global e LulzBot estão crescendo para fornecer o espaço físico de construção e capacidade de manufatura para empreendedores agora livres.


Atraído pelo valor real de mercado, o CEO da Bestronics do Vale do Silício , Nat Mani , explicou :


“Estamos cada vez mais buscando trabalhar com start-ups como uma forma de desenvolvimento de negócios, mas também para ficar no topo das novas tecnologias. Os novos caras estão frequentemente tentando coisas novas que precisamos saber. ”

Pense nisso: com o crescimento de tal movimento, qualquer fabricante que queira construir qualquer produto pode ficar completamente desmaterializado.

Andy Rubin, criador do sistema operacional móvel Android, quer cuidar das restrições materiais, como engenharia, fabricação, gerenciamento da cadeia de suprimentos e distribuição com a Playground Global LLC.


Fornecendo experiência interna em troca de pequenas participações, o Lab IX da Flex ajuda dezenas de startups a construir tecnologias transformadoras - pense em sistemas de drones, baterias superfinas e bandanas equipadas com sensores que podem acalmar ou energizar seu cérebro.


Jogadores maiores, como 3D Systems e Stratasys, também estão adotando a manufatura distribuída. Com seu Demonstrador 3D de Construção Contínua, a Stratasys fornece uma parede de impressoras 3D modulares, todas funcionando simultaneamente e controladas centralmente por meio de uma arquitetura baseada em nuvem.


Enquanto empresas de capital de risco como a Bolt usam laboratórios de equipamentos de prototipagem semelhantes para apoiar essas startups que estão entrando no Y Combinator e outros aceleradores, fontes de financiamento coletivo como o Kickstarter procuram dar aos empreendedores uma vantagem no financiamento inicial.


Ao falar sobre os três bilhões de novas mentes que estão aderindo à web à medida que a conectividade com a Internet cobre a Terra, perguntei:

O que esses novos consumidores irão querer?

Agora podemos perguntar: O que construirão os novos inventores de hoje?


À medida que a fabricação distribuída converge com os custos decrescentes da fabricação automatizada, estamos prestes a ver uma explosão de design inovador.


Fábricas inteligentes e autônomas


Para corporações estabelecidas com altas cotas de produção, IoT industrial, IA, bots colaborativos e novas tecnologias como Li-Fi são a próxima fronteira.

Você já ouviu falar da Internet das Coisas, em que a conectividade de dispositivos permite que produtos inteligentes se comuniquem perfeitamente e automatizem tarefas complicadas.


Mas quem melhor para fabricar produtos inteligentes do que fábricas inteligentes?


Com novos sensores, ferramentas de aprendizado de máquina e drones de inspeção chegando ao mercado, não apenas os equipamentos de manufatura podem corrigir erros instantaneamente, mas a produção se conformará às novas demandas em tempo real.


Líder em IoT industrial, o TE Connectivity é um dos muitos sensores prediais usados ​​para comunicar dados entre equipamentos e dispositivos inteligentes. Visando tudo, desde o setor médico até eletrodomésticos, aeroespacial e defesa, os produtos da TE permitem a comunicação máquina a máquina.


A longo prazo, eles esperam fornecer fábricas capazes de se adaptar aos fluxos de trabalho em tempo real.

Em regiões mais isoladas, a comunicação máquina a máquina é particularmente libertadora, pois permite a transferência de dados descentralizada entre bots inteligentes. Empresas como a Filament estão ajudando neste movimento com sensores industriais de baixa potência e blockchain.


Outros, como a Kepler Communications, usam soluções baseadas em satélite para plantas de produção isoladas, aproveitando uma rede de comunicação baseada no espaço para sensores industriais.

Com o objetivo de eliminar o risco de recalls - uma das catástrofes mais caras e temidas para os grandes fabricantes -, novos jogadores também trazem a IA para o resgate.


A startup Landing.ai, sediada no Vale do Silício, agora produz ferramentas de visão de máquina que podem encontrar defeitos microscópicos em placas de circuito e produtos ocultos de nosso alcance visual. Com uma análise de qualidade precisa no local, os erros são comunicados imediatamente e as máquinas conectadas à IIoT podem interromper qualquer produção antes que ela se torne uma responsabilidade.


Mas e quanto ao maquinário defeituoso?


Startups como Instrumental, Maana e Augury Systems cobrem você.

Como a análise preditiva é projetada para um T, as startups que usam técnicas de aprendizado de máquina podem detectar anormalidades e indicadores de risco muito antes de causar problemas.

Oferecendo um conjunto completo de sensores, a Augury Systems pega carona na IoT Industrial para analisar as impressões digitais acústicas do maquinário e identificar defeitos antes que eles ocorram.


No entanto, à medida que as máquinas colaborativas conectadas à nuvem começam a se autogerenciar, o que impede as fábricas totalmente automatizadas de operar no escuro ou sem aquecimento?

Equipada com nove impressoras 3D montadas e um enorme braço robótico, a Voodoo Manufacturing está interrompendo a produção 24/7/365 com o Projeto Skywalker.


Enquanto as granjas de impressão 3D da Voodoo imprimem peças incessantemente, um braço UR10 da Universal Robots descarrega produtos conforme as instruções. Depois de um "turbo boost" na produção, o CPO da Voodoo Jonathan Schwartz explicou , "extrapolando de [nosso] cluster de 9 impressoras, agora estimamos que um único braço será capaz de atender a aproximadamente 100 impressoras".

Vemos uma convergência impressionante de impressoras 3D, fazendas de impressão 3D colaborativas, co-robôs, robôs que gerenciam impressoras 3D, impressoras 3D que constroem robôs ... e isso é apenas o começo.


Os sensores inteligentes agora convertem dados, comunicam-se com máquinas de fabricação e desligam dispositivos quando o desempenho ou a segurança estão em jogo. A IoT Industrial nos permite analisar cotas de produção, fazer manutenção preditiva e projetos de entrada remotamente.

E à medida que os preços despencam enquanto a acessibilidade dispara, os gigantes da manufatura e as startups em expansão têm um mundo de oportunidades pela frente.


Pensamentos finais


Embora muitos temam as perdas no mercado de trabalho causadas pela manufatura puramente automatizada e inteligente, ferramentas democratizadas e empresas desmaterializadas permitirão a qualquer um a chance de inventar.


Isso significa um aumento de mentes autônomas e criativas, construindo os produtos necessários; commodities personalizadas sob demanda construídas em velocidade recorde; e um boom econômico de dimensões sem precedentes.


Vimos uma indústria de software disparada, trazendo milhões de empregos e serviços brilhantes para nossa economia. À medida que as restrições físicas à fabricação desaparecem e as plataformas de design abundam, estamos à beira de um segundo boom.

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