Usando design generativo equipes poderão acelerar projeto e reduzir sobremaneira custos
Em 2012, o mundo assistiu o Rover Curiosity, robô-jipe, saltar de paraquedas para a superfície de Marte e coletar amostras. Os dados e as imagens que enviou permitiu cientistas aprenderem mais sobre o planeta vermelho e as possibilidades de vida lá. A missão é mais um importante marco de sucesso para os projetistas e engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. Mas, apesar do robô trabalhar até hoje, pouca evidência de vida foi encontrada, no passada ou no presente.
Agora, os cientistas acham que os lugares mais prováveis que poderão encontrar sinais de vida no sistema solar serão nas luas de Saturno e Júpiter. Conseguir aterrissagens para essas áreas tão distantes apresenta desafios de projeto e engenharia muito maiores.
Para enfrentar esses desafios, o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL) e a Autodesk iniciaram um projeto de pesquisa colaborativa para que o JPL possa explorar novas abordagens para projetos e processos de fabricação para exploração espacial, com a aplicação personalizada da tecnologia de design generativa da Autodesk.
Mark Davis, diretor sênior de Pesquisa Industrial da Autodesk, é integrante da equipe que fez a primeira abordagem com o JPL sobre uma possível colaboração. “Se eles conseguissem melhorar o desempenho apenas em 10%, não interessaria. Do outro lado, se pudéssemos fornecer ferramentas de software para ajudá-los a alcançar uma melhoria de desempenho de 30% ou mais seria interessante. Esse projeto demonstra que as tecnologias da Autodesk podem oferecer economia neste nível”, afirmou.
Para realizar uma missão como essa, uma Sonda precisa executar funções operacionais complicadas em temperaturas muito abaixo de zero e suportar níveis de radiação muito maiores que na Terra.
Em operações espaciais, o peso na decolagem é uma das considerações mais críticas. Cada quilograma de massa que pode ser cortado da carga útil estrutural permite um aumento crítico na carga científica de sensores e instrumentos para procurar vida além da Terra.
Na exploração espacial, o fracasso tem um alto custo. Uma missão normalmente tem apenas uma chance de sucesso, com poucos planos de backup viáveis. É compreensível que as equipes do JPL sejam cuidadosas ao considerar novos processos.
Ao mesmo tempo, eles precisam explorar o que as novas tecnologias podem fazer por eles ou arriscar-se a se tornar obsoletos por outras empresas. É sempre um ato de equilíbrio entre o que é comprovado e o que é possível. “O que eles fazem é infundir cuidadosamente novas tecnologias em seus processos”, diz Karl Willis, líder de tecnologia da Autodesk no projeto. “Eles sabem que precisam explorar novas maneiras de fazer as coisas, mantendo o baixo índice de riscos”, concluiu.
O design generativo é uma abordagem de projeto relativamente nova, que usa inteligência de máquina e computação em nuvem para gerar rapidamente um amplo conjunto de soluções de projeto que se encaixam nas restrições específicas definidas pelos engenheiros. Ele permite que as equipes de projeto explorem um espaço de design muito mais amplo, enquanto ainda estão vinculados aos requisitos de fabricação e desempenho ditados pela equipe ou pelo ambiente.
Uma forma comercial de tecnologia de design generativo está disponível hoje no Fusion 360, a plataforma de desenvolvimento de produtos baseada em nuvem da Autodesk. “Pegamos um sistema que foi desenvolvido para ajudar nossos clientes a resolver problemas de suspensão no nível do sistema em um carro de corrida da Fórmula 1 e aplicamos novos requisitos para restrições estruturais críticas para a exploração espacial. Isso nos deu a chance de impulsionar ainda mais as capacidades do software e ajudar nossos clientes a resolver problemas ainda maiores e mais sofisticados”, afirmou Mark.
Para o projeto, a equipe do JPL explorou o uso de tecnologia experimental de design generativo para vários componentes estruturais, incluindo a estrutura interna que contém os instrumentos científicos e a estrutura externa que conecta as pernas do módulo de aterrissagem à caixa de carga principal. A equipe conseguiu reduzir a massa da estrutura externa em 35% em comparação com o projeto de linha de base com o qual eles começaram.
O design generativo é frequentemente associado à impressão 3D, também conhecida como manufatura aditiva, que é adequada para as formas complexas e de aparência orgânica que o software produz com base nas especificações do usuário. Mas o software também oferece aos usuários a capacidade de definir restrições para seus outros processos de fabricação. “Agora temos a capacidade de ajudar nossos clientes a resolver suas múltiplas restrições de fabricação simultaneamente, o que adiciona a usinagem CNC e opções de fundição, além da impressão 3D”, explica Davis.
Enquanto outros programas de software podem otimizar uma única peça para rigidez e peso, a tecnologia de design generativa da Autodesk é única em sua capacidade de permitir que os clientes levem em consideração estratégias de design alternativas e produzam uma matriz inteira de soluções viáveis, em vez de apenas uma única versão otimizada.
Um dos principais benefícios do design generativo é permitir que a equipe do JPL faça uma iteração rápida dos seus projetos. “À medida que um projeto amadurece e novos dados ambientais ou de desempenho são recebidos, o design generativo pode permitir que nossos clientes criem novos projetos rapidamente”, afirma Willis.
A maioria das equipes de design consome de dois a quatro meses para reverter um projeto revisado, ressalta. Trabalhando com design generativo, esse processo pode ocorrer em duas a quatro semanas. “Essa flexibilidade e velocidade para atualizar uma definição de problema existente, em vez de começar do zero, combinada com a capacidade de os clientes especificarem restrições de fabricação, fazem dela uma verdadeira mudança de paradigma para as pessoas que projetam esses tipos de estruturas”, diz Willis.
Por enquanto, a aplicação do design generativo ainda é considerada um projeto de pesquisa de desenvolvimento dentro da empresa. Assim como o poder computacional dos computadores mainframe ajudou o programa espacial a alcançar novos patamares na década de 1960, tecnologias como o design generativo estão criando novas possibilidades na exploração espacial, permitindo irmos mais longe e aprender mais sobre o nosso lugar no universo.
