Integration of 3D Modeling, Simulations and Artificial Neural Networks in the Optimization of Additive Manufacturing Processes with the Maturity of Industry 4.0
Data
2024
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Editor
Instituto de Tecnologia e Educação Galileo da Amazônia
Resumo
A manufatura aditiva (MA), popularmente conhecida como impressão 3D, é uma das principais tecnologias da Indústria 4.0, permitindo a produção de peças com alta complexidade geométrica e personalização. A integração da modelagem 3D e das Redes Neurais Artificiais (RNA) tem se mostrado essencial para aprimorar o desempenho e a eficiência dos processos de MA. Este artigo explora como essa integração contribui para a otimização de parâmetros críticos, redução de desperdícios e aumento da qualidade dos produtos. A modelagem 3D permite simulações precisas do comportamento dos materiais e do processo de fabricação, enquanto as RNA possibilitam análises preditivas, aprendendo com grandes volumes de dados para identificar padrões e prever resultados. A maturidade tecnológica da Indústria 4.0 impulsiona essa integração, utilizando ferramentas avançadas de IoT, computação em nuvem e big data. Os desafios incluem infraestrutura tecnológica avançada, mão de obra qualificada e desenvolvimento de algoritmos robustos para RNA. Apesar disso, os benefícios superam os obstáculos, trazendo avanços na flexibilidade e personalização da produção. Conclui-se que a combinação da modelagem 3D e RNA na manufatura aditiva representa um marco na evolução da Indústria 4.0, promovendo inovação tecnológica e eficiência operacional.
Abstract
Additive manufacturing (AM), commonly known as 3D printing, is one of the main technologies of Industry 4.0, enabling the production of parts with high geometric complexity and customization. The integration of 3D modeling and Artificial Neural Networks (ANNs) has proven essential for improving the performance and efficiency of AM processes. This paper explores how this integration contributes to optimizing critical parameters, reducing waste, and increasing product quality. 3D modeling serves as the foundation for accurate simulations of material behavior and manufacturing processes, while ANNs provide predictive analysis, learning from large datasets to identify patterns and forecast outcomes. The technological maturity of Industry 4.0 further drives this integration, utilizing advanced IoT tools, cloud computing, and big data. Challenges include the need for advanced technological infrastructure, skilled labor, and robust algorithm development for ANNs. However, the benefits outweigh the challenges, bringing significant advances in production flexibility and customization. We conclude that combining 3D modeling and ANNs in additive manufacturing represents a milestone in Industry 4.0’s evolution, promoting technological innovation and operational efficiency.
Descrição
Palavras-chave
Modelagem 3D, Redes Neurais Artificiais (RNA), Otimização de Processos, Manufatura Aditiva, Indústria 4.0
Citação
DIAS, Jonathan Oliveira; VIEIRA JUNIOR, Milton; LEITE, Jandecy Cabral; FERREIRA, Genilson Roberto Maciel. Integration of 3D Modeling, Simulations and Artificial Neural Networks in the Optimization of Additive Manufacturing Processes with the Maturity of Industry 4.0. Journal of Engineering and Technology Management, v. 74, p. 742-764, 2024.