Se a fabricação pode se tornar mais precisa do que é hoje depende principalmente dos avanços em outros campos. Embora algumas manufaturas sejam precisas em nanoescala, outros tipos não o são.
Materiais
A principal limitação da precisão da fabricação são as restrições de material. Em muitas aplicações, simplesmente não é possível tornar a fabricação mais precisa sem usar substâncias ou processos mais exóticos e caros.
Esse problema é particularmente prevalente em setores como aeroespacial e engenharia. Os projetistas gostariam de criar veículos e estruturas com tolerâncias mais refinadas, mas não conseguem porque os materiais existentes não são adequados aos processos exigidos.
Isso, no entanto, pode mudar se a tecnologia laser avançar consideravelmente. A criação de melhores sistemas baseados em cristais poderia potencialmente produzir feixes com apenas alguns milionésimos de metro de largura, permitindo o corte e soldagem de materiais com extrema precisão e exatidão.
Também pudemos observar o desenvolvimento de sistemas que poderiam aumentar a resistência dos materiais em escalas menores, possibilitando a produção de itens de maior precisão sem desgastar ou danificar o próprio material.
“Como uma empresa que trabalha com parafusos de precisão, entendemos os desafios de engenharia envolvidos na fabricação de itens de maior precisão”, afirma a marca de componentes Accu. “Sabemos que a diferença entre produzir um parafuso básico e um preciso é enorme.”
Miniaturização
A miniaturização é outra fronteira que poderia potencialmente tornar a fabricação mais precisa do que é hoje. As técnicas adequadas poderiam potencialmente levar mais produtos aos mesmos padrões da nanotecnologia já presente nos computadores de silício.
“Acreditamos que a miniaturização desempenhará um grande papel no futuro, ajudando a tornar a fabricação mais precisa do que é hoje”, afirma Accu. “No entanto, tudo depende da capacidade do sistema industrial em produzir ferramentas mais precisas. Isso pode ser feito, mas será necessário um enorme esforço por parte dos engenheiros e cientistas para acertar durante os próximos vinte anos ou mais.”
O caminho que a miniaturização poderia tomar fora do mundo da fabricação de chips é incerto. Essa técnica depende da gravação em wafers, o que naturalmente se presta a melhorias periódicas e maior precisão ao longo do tempo. No entanto, as abordagens convencionais de produção simplesmente não permitem isso.
Uma abordagem é a nanotecnologia. Se você puder construir uma máquina pequena que possa construir outra máquina menor, talvez seja possível ficar abaixo da escala oferecida atualmente pelas ferramentas atuais.
No entanto, os investigadores acreditam que a primeira nanotecnologia que assume esta forma poderá demorar mais de trinta anos, mesmo com assistência alimentada pela IA. As empresas simplesmente não têm recursos para fazer isso acontecer.
Outra abordagem poderia, novamente, ser lasers melhores. Estes poderiam modular com mais precisão a energia de corte que entra nos materiais, ajudando a criar rupturas mais limpas. Lasers mais finos melhorariam ainda mais isso, permitindo que os maquinistas disparassem pulsos de luz extremamente estreitos em objetos sem causar danos às serras regulares ao substrato circundante.
Design Assistido por Computador
O design auxiliado por computador (CAD) também poderia desempenhar um papel em tornar a fabricação mais precisa do que é hoje. Modelos de computador poderiam permitir que os engenheiros simulassem com mais detalhes como os materiais poderiam reagir a várias técnicas de processamento.
Uma simulação completa seria um desafio sem simulações quânticas. No entanto, a indústria poderia aproveitar a inteligência artificial para fornecer simulações parciais, estimando como vários processamentos afetariam a qualidade e a integridade do material subjacente, garantindo ao mesmo tempo que os produtos atendiam às especificações adequadas.
O CAD, é claro, já desempenha um papel significativo na promoção de uma melhor precisão. No entanto, ainda está na sua infância e não pode afectar directamente os resultados.
Precisamos de maior precisão na fabricação?
Embora uma maior precisão pareça ser uma coisa boa, há fortes argumentos que sugerem que não precisamos dela – pelo menos não tanto quanto poderíamos pensar. Por exemplo, os métodos existentes já minimizam o desperdício e maximizam a utilização de materiais dentro de alguns pontos percentuais dos limites superiores teóricos.
Accu acredita que uma maior precisão pode levar a estruturas e produtos ligeiramente melhores, mas os benefícios podem ser marginais. “Nossos parafusos e outros componentes já estão sendo produzidos dentro das tolerâncias conhecidas dos materiais.
Isso significa que é improvável que as imperfeições microscópicas façam diferenças significativas na maioria das aplicações. Simplesmente não é necessário fazer mais melhorias até que haja razões genuínas de engenharia para fazê-las.”
Isso significa que melhorias em preço, resistência, durabilidade, desempenho e peso provavelmente virão de outras áreas. Embora a precisão ainda seja importante, ela apresenta retornos decrescentes. Cada melhoria nanométrica na precisão produz menos benefícios no mundo real.
Este efeito já está se tornando aparente nos computadores. Embora a lei de Moore tenha funcionado bem durante mais de sessenta anos, agora está perdendo força e começando a estagnar. Os engenheiros precisam desenvolver novos paradigmas para garantir que o crescimento da computação continue e atinja o máximo teórico da matéria, conforme delineado por Ray Kurzweil em seu conceito de computrônio.
Talvez também não precisemos de uma precisão maior do que a que temos agora se novos materiais surgirem. O grafeno, por exemplo, poderia alterar a economia existente tal como a conhecemos, aumentando a força das máquinas e transformando robôs em dispositivos sobre-humanos capazes de entrar em edifícios em chamas ou de carregar camiões inteiros nas costas. Materiais mais exóticos (sim, eles existem) poderiam levar isso um passo adiante, especialmente se infundidos com nanotecnologia.
Finalmente, é quase certo que a IA desempenhará um papel no sentido de tornar a produção mais precisa (ou de contornar problemas de precisão) no futuro. Os sistemas generativos muitas vezes podem desenvolver novas soluções para problemas de projeto que os engenheiros humanos simplesmente não conseguem conceber.
Esta abordagem significa que muitos engenheiros estão apostando na casa da IA, acreditando que ela começará a fornecer avanços que contornarão a necessidade de reduzir os materiais a pequenas tolerâncias.
A IA também poderia fazer contribuições diretas à ciência ou engenharia de materiais para melhorar os projetos existentes. Os sistemas de inteligência artificial podem brincar com conceitos existentes ou emprestar ciência de outros lugares para gerar novas ideias que se revelem revolucionárias.
Empacotando
Como vimos, a fabricação pode se tornar mais precisa do que é hoje. No entanto, essa precisão acabará por parar no nível do átomo. É improvável que refinamentos adicionais além disso sejam teoricamente possíveis.
Imagem principal de Lenny Kuhne no Unsplash
