A impressão de objetos em 3D utilizando metal é uma técnica que já se estabeleceu, mas que muitas vezes apresenta desafios consideráveis, como complexidade, custos elevados e precisão abaixo do esperado quando comparada aos métodos tradicionais em larga escala. Diante desse cenário, a Freeform, uma startup recente, tem como objetivo transformar essa realidade mediante um novo processo de impressão aditiva de metal. Com um investimento de $14 milhões oriundos da Nvidia e da Boeing, a empresa acredita que sua inovação tem potencial para mudar as regras do jogo, e sim, há um componente de inteligência artificial nesse novo modelo.
Os fundadores da Freeform, Erik Palitsch, CEO, e TJ Ronacher, presidente, têm um histórico notável que inclui passagens pela SpaceX, onde ocuparam cargos cruciais no desenvolvimento dos motores Merlin e em outros projetos. Durante sua trajetória na empresa, eles testemunharam tanto o potencial da impressão 3D com metal quanto as limitações dessa tecnologia. “Vimos a possibilidade da impressão em metal; ela tem o potencial de transformar basicamente qualquer indústria que fabrica produtos metálicos. Mas a adoção foi lenta e o sucesso foi, no máximo, marginal,” disse Palitsch. A questão central, segundo ele, reside em três fatores principais: qualidade inconsistente, velocidade de impressão lenta e custos exorbitantes associados às impressoras comerciais.
Com base nessa constatação, eles decidiram que, se pudessem operacionalizar o processo para oferecer um serviço de impressão ao invés de vender uma impressora, poderiam desvendar todo o potencial do setor. Assim, uniram forças a Tasso Lappas, ex-CTO da Velo3D, e fundaram a Freeform. Palitsch destaca que o erro primário que as empresas estavam cometendo consistia em usar máquinas CNC, muito comuns na manufatura tradicional, como modelo para o negócio de impressão em metal. No modelo tradicional, o objetivo é vender a máquina e seu software, e fazer com que funcione com diversas formas e processos. Entretanto, a impressão aditiva em metal é distinta, revelou Palitsch.
“O processo atual funciona em ‘loop aberto’ — basicamente, eles estão apenas reproduzindo um arquivo,” ele explicou. “Era necessário tornar o sistema mais inteligente, pois o processo de fusão de pó metal com um laser é extremamente complicado e, de certa forma, infinitamente variável.” A abordagem de apenas vender uma máquina e esperar que as pessoas se tornem experts na utilização dela não é um caminho que leva ao sucesso. “Mas quando você decide não construir e empacotar uma impressora em uma caixa, e tem a liberdade de criar uma fábrica automatizada a partir do zero, há muito que se pode fazer,” disse Palitsch.
A solução desenvolvida pela Freeform consiste em oferecer impressão como um serviço, utilizando um processo de loop fechado em uma máquina personalizada que monitora a impressão em uma escala de microssegundos, ajustando diversos fatores para alcançar a qualidade esperada em ambientes como a SpaceX. A empresa possui diversas inovações tecnológicas a destacar, mas as duas mais relevantes são o loop de feedback e a inteligência artificial que o controla. “Temos um sistema de feedback de visão computacional de alta velocidade que opera em escala de microssegundos, e todos esses dados estão sendo processados em FPGAs e GPUs de última geração. Tivemos que construir toda essa estrutura interna com componentes que só se tornaram disponíveis nos últimos anos,” afirmou Palitsch.
O sistema de loop fechado com monitoramento em tempo real mitiga os problemas de qualidade, enquanto ainda permite a impressão rápida de geometrias complexas. Optando por operar como um serviço de impressão, a Freeform consegue manter seu modelo de negócios simplificado. Entretanto, a criação desse sistema requer um segundo marco tecnológico: um modelo de aprendizado de máquina que seja rápido o suficiente e suficientemente especializado para realizar esse monitoramento eficazmente. Lappas destacou que Erik e TJ viveram essa experiência e chegaram à mesma conclusão de que a indústria necessitava de um nível de computação e sensorização que nunca havia sido implementado anteriormente.
“Para compreender adequadamente como controlar o processo, precisávamos de conjuntos de dados que operassem em escalas de tempo que ninguém tinha. Então começamos a construir um sistema de telemetria de ponta, uma plataforma que coletaria conjuntos de dados curados, controlados e quase auto-rotulados.” Esse acúmulo de dados permitiu à empresa criar um modelo capaz de gerar mais dados para um modelo ainda mais robusto, e assim por diante. Contudo, a velocidade do processo se tornou uma questão primordial. “Temos muito em comum com modelos generativos, mas há uma diferença fundamental: a latência. Nossa inferência precisa acontecer em microssegundos para que possamos fechar o ciclo desses processos,” explicou Lappas. Com nenhuma solução comercial disponível para os dados ou para a computação, a Freeform teve que construir sua própria combinação de GPU/FPGA que os co-fundadores chamaram de “IA turbo”. Um efeito colateral significativo: a Freeform está “construindo o maior conjunto de dados de impressão aditiva em metal do mundo, e é por isso que empresas como a Boeing estão vindo até nós. Temos essa capacidade fundamental de coleta e processamento de dados, que ninguém mais possui.”
Além de tudo isso, os benefícios inerentes à manufatura baseada em impressão, como a agilidade e versatilidade das fábricas, tornam o modelo de negócios bastante atraente. A Boeing, através da AE Ventures, e a Nvidia investiram um total de $14 milhões, embora tenham optado por não detalhar a distribuição do investimento. Cada um dos investimentos traz benefícios: a Nvidia oferece acesso a seus hardwares de computação, como os H100s, enquanto a Boeing guiá-los através do processo de qualificação de fornecedores e modificar a necessidade de compra de diversas peças. A Freeform também se juntará ao programa de startups Inception da Nvidia. O foco da empresa abrange setores da indústria aeroespacial, automotiva, industrial e de energia, abrangendo, conforme Palitsch, “todas as áreas.” Apesar de não revelarem detalhes sobre seus clientes, eles afirmaram que estão produzindo de componentes de motores de foguetes até partes de escapamentos para carros de Fórmula 1. A empresa planeja usar os recursos obtidos para escalar suas operações, desenvolver uma nova geração de impressoras significativamente mais velozes e contratar até cerca de 55 pessoas ao longo do próximo ano. Palitsch reconheceu que a trajetória de transformar teoria em realidade demandou tempo, mas ressaltou que sua abordagem metódica e técnica também foi crucial para seu sucesso. “Foi uma transição lenta,” disse Palitsch. “Mas eu olho para isso… com seis pessoas, construímos, do zero, a plataforma de fusão a laser mais rápida do planeta, além do hardware e do software que a suportam. Fizemos coisas que as pessoas disseram que não poderiam ser feitas.”
