flexioptima - inegi · domínios da mecânica experimental, materiais compósitos e tribologia e...

FlexiOptima

PROJETO EM CO-PROMOÇÃO Nº5353

RELATÓRIO TÉCNICO FINAL

(PERÍODO: 01/02/2009 – 31/01/2012)

FCOMP-01-0202FEDER-005353

Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico

(Portaria n.º 1462/2007, de 15 de Novembro)

ÍNDICE

1. IDENTIFICAÇÃO DO CONSÓRCIO ........................................................................................... 2

2. O PROJETO............................................................................................................................. 5

2.1. Principais Motivações.................................................................................................... 5

2.2. Objetivo e Estrutura ...................................................................................................... 5

3. CARACTERÍSTICAS INOVADORAS........................................................................................... 9

4. PRINCIPAIS RESULTADOS DO PROJETO ............................................................................... 15

4.1. Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 4 eixos (Sistema 2D) ................ 15

4.2. Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 5/6 eixos (Sistema 3D) ............ 15

5. ANEXOS ............................................................................................................................... 16

5.1. Anexo 1. Apresentação Final do Projeto Flexiotima ................................................... 16

2

1. IDENTIFICAÇÃO DO CONSÓRCIO

O Consórcio formado para a execução do projeto FLEXIOPTIMA é formado pela empresa

promotora TECMACAL - Máquinas e Artigos para Calçado, S.A. e pelas seguintes entidades

copromotoras, INEGI – Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial e CTCP – Centro

Tecnológico do Calçado de Portugal.

Fundada em 1975 a TECMACAL é uma empresa fabricante de bens de equipamentos que tem

dedicado desde sempre toda a sua atividade á conceção, desenvolvimento e comercialização de

equipamentos maioritariamente orientados para a fileira do calçado e maioritariamente

comercializados sob a sua marca própria.

A necessidade de reforço das vantagens competitivas no mercado, conduziu a que a TECMACAL

fosse ao longo do tempo alargando as suas competências internas e que adicionalmente fosse

também evoluindo para novos sectores. Dotada de um quadro técnico de competências

sucessivamente alargadas, a TECMACAL evoluiu ao longo dos últimos 10 anos para a área da

conceção e fabrico de produtos tecnologicamente inovadores, área estratégica aonde hoje se

posiciona e de onde se salienta o seu núcleo de I&DT, a Unidade OPTIMA.

Esta unidade OPTIMA integra uma equipa técnica especializada na conceção e desenvolvimento

de equipamentos CNC, para frese, corte e gravação dispondo já de um leque de soluções

instaladas no mercado, comercialmente denominadas de gama OPTIMA e caracterizada por

uma linha de equipamentos de estrutura leve, flexível e inovadores, competitivas pela sua

versatilidade, ajustáveis a múltiplas atividades em sectores diversos.

O INEGI é uma Instituição de interface entre a Universidade e a Indústria fundada em 1986 e a

partir do Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial (DEMEGI) da Faculdade de

Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) com quem, ainda hoje, mantém uma ligação

insubstituível.

Vocacionado para a realização de atividade de Inovação e Transferência de Tecnologia orientada

para o tecido industrial o INEGI tem, ao longo dos seus mais de 25 anos de existência,

desenvolvido e consolidado uma posição de parceiro da indústria em projetos de I&D

assumindo, assim, aquela que é a sua missão: «Contribuir para o aumento da competitividade

da indústria nacional através da investigação e desenvolvimento, demonstração, transferência

de tecnologia e formação nas áreas de conceção e projeto, materiais, produção, energia,

manutenção, gestão industrial e ambiente».

3

Com a figura jurídica de Associação Privada sem Fins Lucrativos e com o estatuto de «Utilidade

Pública», o INEGI assume-se como um agente ativo no desenvolvimento do tecido industrial

Português e na transformação do modelo competitivo da indústria nacional.

O INEGI tem um vasto leque de competências (mais de 17 áreas) e que vão dos Materiais

Compósitos às Energias Renováveis e com uma oferta de I&D em oito áreas distintas, como a

Engenharia e o Desenvolvimento de Produto ou a Energia. Nos seus quadros o INEGI integra

mais de 180 colaboradores, dos quais perto de 80% são quadros superiores.

O INEGI tem, igualmente, duas unidades de I&D credenciadas pela FCT - Fundação para a Ciência

e a Tecnologia, a Unidade de Mecânica Experimental e Novos Materiais (EXPMAT) e a Unidade

de Novas Tecnologias e Processos Avançados de Produção (NOTEPAP). A EXPMAT integra mais

de 45 investigadores (mais de metade doutorados) e desenvolve atividade no âmbito de vários

programas nacionais e internacionais e de consultadoria especializada para empresas, nos

domínios da Mecânica Experimental, Materiais Compósitos e Tribologia e Vibrações. A FCT

atribuiu-lhe, no seu ranking de qualidade, a classificação máxima de Excelente. Com outra

dimensão mas não menos importante, a NOTEPAP integra cerca de 8 investigadores doutorados

e desenvolve atividade nos domínios da Fundição, Prototipagem Rápida, Fabrico Rápido de

Ferramentas, Tecnologias de Conformação Plástica, Simulação de Processos Tecnológicos e

Conformação Plástica.

O CTCP - Centro Tecnológico do Calçado de Portugal foi criado em 1986, tendo como principais

objetivos apoiar técnica e tecnologicamente as empresas do sector de calçado suportando-as

nas suas diferentes atividades relacionadas com as suas estratégias empresariais.

No domínio da Inovação o sector tem já vindo a desenvolver desde há longos anos, um percurso

de permanente empenhamento e envolvimento em projetos e atividades I&DT orientados quer

para a criação de novas tecnologias e novos processos, quer para a criação de novos produtos e

novos materiais.

Das diversas iniciativas de I&DT desenvolvidas ao longo dos últimos 15 anos salientam-se

aquelas cujos resultados constituem hoje soluções inovadoras já disseminadas e em

comercialização corrente em vários países do mundo, designadamente os resultados saídos dos

projetos FACAP (1996-2000) e FATEC (2002-2005), EUROSHOE (2000-2003) que na área das

tecnologias inovadoras para a indústria do calçado muito contribuíram para o nível de

modernidade e de flexibilidade que as empresas de calçado hoje apresentam, e dotando ainda

as empresas nacionais de bens de equipamentos de competências ao nível da criação de

tecnologias inovadoras que são atualmente exportadas para todo o mundo.

O CTCP dispõe de um corpo técnico, num total de cerca 45 pessoas distribuídas por unidades

técnicas e Unidades de I&D, que apoiam as empresas nas diversas áreas de competência

referidas.

4

Na área das tecnologias de bens de equipamentos o CTCP dispõe de uma equipa qualificada

responsável pela conceção de soluções e implementação nas empresas, apoiando-as na

formação, implementação e ajustamento aos novos procedimentos, tendo por base ações de

trabalho conjuntos com as respetivas empresas desenvolvedoras, fornecedoras das soluções, o

que confere ao CTCP uma grande experiência quer nos domínios do conhecimento das

necessidades das empresas, bem como, dos sistemas que constituem estado da arte no

mercado.

5

2. O PROJETO

2.1. Principais Motivações

O projeto FLEXIOPTIMA consiste na conceção e desenvolvimento de um sistema de

maquinagem CNC de 5 a 6 eixos, que constituirá uma solução inovadora de estrutura modular,

flexível, que permita a realização simultânea e ou alternativa de um leque de operações

diversificadas designadamente para corte, fresagem, gravação de materiais, pintura entre

outras, com capacidade para trabalhar materiais de naturezas, espessuras e volumes

diversificados desde materiais macios, ligas leves, ligas de alumínio, pele, sintéticos, madeira,

vidro, cortiça e outros, com elevada garantia na sua relação flexibilidade - custo - performances.

Os resultados irão permitir à empresa TECMACAL reforçar a sua política de Inovação e

"Branding" aumentando a sua notoriedade ao nível Nacional e internacional.

2.2. Objetivo e Estrutura

OBJETIVOS DO PROJETO

O projeto FLEXIOPTIMA teve como principal objetivo o desenvolvimento de um conceito

inovador de sistemas de maquinagem, que integrasse operações de fresagem, gravação, corte

tangencial, entre outros processos.

Os dois equipamentos desenvolvidos no âmbito do presente projeto, sistema de maquinagem

de comando numérico de 3 eixos (2D) e sistema de maquinagem de comando numérico de 5

eixos (3D), foram concebidos numa óptica flexível e modular, por forma a dar resposta a

diferentes mercados e diferentes setores de atividade. A opção de construir e desenvolver os

dois sistemas diferentes é justificada por ser a melhor forma de demonstrar os

desenvolvimentos de módulos realizados, sendo certo que um só protótipo não conseguiria

compatibilizar as diferentes funções. Cada um dos protótipos funcionais é constituído pelos

módulos estruturais mesa (eixo X), pórtico (eixo Y) e árvore (eixo Z), formando assim um sistema

CNC de 3 eixos (2D) e um sistema de 5 eixos (3D). A concretização destes dois equipamentos

constitui também a materialização deste conceito inovador de sistemas de maquinagem

denominado FLEXI-OPTIMA - Sistema CNC (Computer Numerically Controlled) Flexível de

Funções Modulares.

Conforme objetivo do presente projeto, os sistemas desenvolvidos possuem um desempenho

superior aos das máquinas de estrutura ligeira, mercado onde a TECMACAL se encontrava

posicionada antes do desenvolvimento deste projeto, e apresentam um nível de preço inferior

aos equipamentos de estrutura rígida, em aço, disponíveis para maquinagem de aço em

dimensões limitadas.

Os equipamentos desenvolvidos têm capacidade para trabalhar materiais de naturezas,

espessuras e volumes diversificados desde materiais macios, ligas leves, ligas de alumínio,

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madeira e outros com elevada garantia na sua relação flexibilidade - custo - performances. O

sistema de maquinagem de comando numérico de 3 eixos (2D) tem ainda a capacidade para

trabalhar com materiais como pele, sintéticos e tecidos.

O desenvolvimento destes dois bens de equipamentos transacionáveis, permitiu à empresa

TECMACAL, fortalecer as suas competências em I&DT, fruto da parceria e do trabalho conjunto

com uma entidade do SCTN como o INEGI e com centro tenológico CTCP, entrar em novos nichos

de mercado emergentes, dando continuidade à sua estratégia de internacionalização e acima

de tudo demarcar a sua posição como um dos principais players no desenvolvimento e

construção de bens de equipamento flexíveis, modulares e capazes de dar resposta às exigências

dos mercados nacionais e internacionais.

Os módulos desenvolvidos no âmbito deste projeto possuem um cariz inovador e a sua vertente

modular permitiu a criação de uma base para o lançamento de novos produtos e de futuros

desenvolvimentos desta plataforma tecnológica da empresa. Paralelamente, é objetivo do

projeto, que os módulos a desenvolver constituam um fator diferenciador para a empresa.

Conforme demonstrado, os objetivos do projeto apontam para avanços claros face à situação

de mercado e do estado da arte. De facto, a inovação inerente ao projeto é de âmbito mundial,

uma vez que, antes dos desenvolvimentos operados, não existiam soluções semelhantes. Este

projeto foi assumido pela empresa TECMACAL como impulsionador da produção de novos

sistemas de maquinagem CNC e como um vetor de desenvolvimento do mercado da empresa.

De seguida apresentam-se imagens dos dois protótipos funcionais desenvolvidos, na última feira

da especialidade em que estiveram em exibição, na EMAF 2012, realizada em Novembro 2012:

Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 3 eixos (2D)

Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 5 eixos (3D)

7

Figura 1 - Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 3 eixos (2D)

8

Figura 2 - Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 5 eixos (3D).

9

3. CARACTERÍSTICAS INOVADORAS

Os principais pontos de desenvolvimento técnico e tecnológico que o projeto gerou face ao estado de

arte, ao mercado e em linha com a candidatura apresentada no aviso 22/SI/2008, apresentam-se de

seguida:

Os equipamentos desenvolvidos possuem maior rigidez estrutural, comparativamente com as máquinas

de estrutura ligeira, fruto do esforço da equipa de projeto, nas tarefas de cálculo estrutural e otimização

estrutural, realizadas no âmbito do presente projeto.

Aliada à necessidade e exigência de serem desenvolvidos novos equipamentos de maior rigidez estrutural,

houve a preocupação de que os novos produtos fossem projetados numa filosofia modular. A título de

exemplo, no caso do Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 3 eixos (2D), procedeu-se ao

projeto de um módulo estrutural de mesa (eixo X), em construção soldada paramétrica, ou seja à medida

das solicitações do cliente, seguindo sempre os princípios geométricos definidos neste projeto. Sendo

que, os restantes módulos do equipamento (eixo Y, Z e patas), seguem o princípio da construção soldada

modular, ou seja, são módulos “standard” que cumprem na generalidade os requisitos dos clientes. A

solução desenvolvida vai de encontro com o compromisso de modularidade e flexibilidade.

No caso do Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 5 eixos (3D), por forma a garantir uma

maior rigidez estrutural e de se proceder ao desenvolvimento de um equipamento diferenciador face às

soluções existentes no mercado, a equipa de projeto desenvolveu uma configuração de pórtico de dupla

barra, que permite obter precisões de posicionamento mais elevadas e cumprir com os requisitos

estabelecidos no projeto. Esta configuração em pórtico duplo possui um sistema de contra

balanceamento na posição contrária ao fuso de esferas para evitar uma torção do pórtico.

Relativamente aos sistemas de estrutura ligeira, os sistemas desenvolvidos possuem a vantagem de

possuírem desempenhos superiores em termos de velocidade de movimentação, precisões, capacidade

de desbaste, dimensões de ferramentas, possibilidade de processamento de ligas de alumínio, capacidade

de dispor de um maior número de eixos controlados (passar de 3 para 5 ou 6 por exemplo) devido à sua

maior rigidez estrutural. Comparativamente aos equipamentos de elevada rigidez, os equipamentos

desenvolvidos possuem precisões e desempenhos não muito inferiores, mas diferenciam-se por uma

elevada flexibilidade, muito idêntica às máquinas de estrutura ligeira e apresentam um custo inferior às

soluções existentes no mercado. No quadro seguinte apresenta-se um resumo das características

inovadoras apontadas em fase de candidatura e os resultados alcançados para os dois equipamentos

desenvolvidos:

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RESULTADOS ALCANÇADOS

CARACTERÍSTICAS INOVADORAS

Estado da Arte

Situação no

Mercado

Objetivos Propostos

Sistema de Maquinagem de

Comando Numérico de 3

eixos (2D)

Sistema de Maquinagem de

Comando Numérico de 5

eixos (3D)

Precisão [mm] 0.2 a 0.3 0.2 a 0.3 0.15 0.1 0.1

Velocidades Médias [m/min]

50 50 60 60 60

Acelerações Médias [m/s2]

2.5 2.5 3 3 3

Espessura Corte tangencial oscilatório [mm]

3 a 4 3 a 4 10 10* NA

* Protótipo desenvolvido e fabricado com a capacidade de amplitude de corte de 4mm, sendo possível com

o mesmo princípio construtivo atingir os 10mm de amplitude de corte.

Na elaboração do quadro anterior, em fase de candidatura, considerou-se que os valores relativos

ao estado da arte são idênticos aos do mercado, porque não efetuando alterações aos acionamentos

e às estruturas muito dificilmente se consegue chegar ao mercado com soluções muito superiores às

existentes. Os objetivos propostos para este projeto foram alcançados, conforme se demonstra no

quadro anterior nas colunas relativas aos resultados alcançados.

Em linha com o objetivo de desenvolver equipamentos com maior rigidez estrutural, foram

utilizados, no desenvolvimento e construção dos protótipos funcionais, materiais mais rígidos como

o aço em construção soldada e materiais de alto desempenho estrutural como os materiais

compósitos, nomeadamente a fibra de carbono, em algumas peças de reforço do pórtico. Os reforços

em carbono forneceram à estrutura a rigidez necessária para corresponder aos esforços aplicados e

ao mesmo tempo permitem reduzir o peso da estrutura, cerca de 30%. Na figura seguinte apresenta-

se a montagem do pórtico em compósito desenvolvido especificamente para a estrutura Optima,

para ser usado com ferramenta de corte tangencial.

Figura 3 – Estrutura Optima utilizada para montagem do pórtico em compósito vista de frente

11

O desenvolvimento de um pórtico de baixo peso/ baixa inércia com incorporação de elementos em

materiais compósitos (fibra de carbono), possui um cariz inovador e revolucionário permitindo

projetar uma imagem de alta tecnologia e diferenciação, em especial em aplicações em que a

velocidade de operação é fundamental.

Em termos de acionamento houve recurso a sistemas de acionamento com elevada precisão e

reduzido efeito de backlash, fruto de soluções construtivas estudadas no decorrer do projeto.

No que se refere à mesa de vácuo foi efetuado o projeto de desenvolvimento do módulo Mesa de

Vácuo Diferencial, para o sistema de maquinagem de comando numérico de 3 eixos (2D), com

capacidade de gerar forças de vácuo diferenciais, com capacidade aumentada de suporte dos

materiais a processar na proximidade da posição momentânea da cabeça de processamento e forças

de prisão inferior nas zonas periféricas com vantagens ao nível da precisão de corte e qualidade,

inferiores consumos energéticos. Em termos de protótipo, foi implementado um sistema de vácuo

diferencial no Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 3 eixos (2D).

A inovação deste sistema de vácuo consiste na possibilidade de se conseguir criar dois níveis de

fixação distintos: um para aprisionamento de toda a peça e um segundo adicional na zona de trabalho

da peça. Com a mudança de zona de trabalho há uma mudança de níveis de fixação com a ativação/

desativação de diferentes zonas.

O desenvolvimento da mesa de vácuo diferencial permitiu ainda melhorar o desempenho da função

de corte oscilante tangencial, dada a garantia de fixação das peças.

Com base no conhecimento adquirido no desenvolvimento do sistema inovador de vácuo diferencial

para o Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 3 eixos (2D), procedeu-se ao

desenvolvimento de uma solução para Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 5 eixos

(3D). A solução desenvolvida é de extrema importância neste equipamento, para fixação de peças

em operações de maquinagem de materiais macios, como é o caso da maquinagem de moldes para

setores de atividade como por exemplo a indústria de produção de peças compósitas para

transportes rodoviários e aeronáutica.

As máquinas atualmente no mercado dispõem, não de sistema de vácuo para fixação da peça, mas

sim de sistema de aspiração para limpeza dos resíduos provenientes de maquinagem. Apesar dos

sistemas de fixação por vácuo, num equipamento de 5 eixos dificultarem a maquinagem pela parte

inferior, a equipa optou por desenhar um sistema hibrido, vácuo e fixação tradicional por aperto, o

que facilita a maquinagem de moldes e modelos com geometrias onde a maquinagem inferior não é

fator limitativo. Tendo surgido este requisito e correspondente solução, no decurso do projeto,

optou-se pela sua incorporação, tendo sido necessário criar um item de investimento designado

“Componentes – Sistema de Vácuo”, no entanto o seu grau de novidade e custo reduzido,

conduziram a esta decisão.

No presente projeto procedeu-se ao desenvolvimento e avaliação experimental de algumas soluções

de interface para controlo de novas funções, como é o caso do controlo do sistema de vácuo

diferencial. Neste ponto, a equipa para além do apurado trabalho de avaliação virtual e experimental

de diferentes soluções, procedeu ao desenvolvimento de diagramas de funcionamento, com vista a

uma aplicação ao nível do controlador.

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No que se refere à cabeça de corte oscilante tangencial (Faca), desenvolvida no âmbito do presente

projeto, esta possui a capacidade de corte de diversos materiais, entre os quais peles, pvc, borracha,

tecidos têxteis, e com uma capacidade de corte de materiais espessos (espessuras superiores a

10mm). O sistema de corte tangencial (faca de corte) desenvolvido tem como principais pontos

inovadores:

1. Possibilidade de regular a amplitude de corte ou espessura de corte sem que haja a necessidade

de alterações físicas do sistema mecânico (o que resulta numa inovação substancial face ao estado

de arte).

2. Manutenção reduzida (preventiva), uma vez que todo o sistema mecânico foi pensado para não

haver a necessidade de lubrificação (sistemas auto lubrificantes).

3. Sistema de acionamento dimensionado para uma atuação elétrica, garantindo um sistema fiável e

eficiente, ao contrário das tradicionais soluções pneumáticas, concorrentes no mercado.

4. Sistema mecânico inovador e compacto com elevada gama de velocidades de funcionamento.

Um outro aspeto abordado no presente projeto foi a análise de diferentes soluções de controladores.

O controlador representa uma fatia importante no custo total de um equipamento e tipicamente as

soluções existentes no mercado são de filosofia fechada, apenas permitindo a inclusão de novas

funcionalidades através da aquisição de novas funcionalidades junto do fornecedores de sistemas.

Neste sentido, efetuou-se a seleção, para teste de conceitos, de um controlador com a referência

GSK 218 M, com a possibilidade de introduzir novas funcionalidades, que se aplicou numa máquina

Optima da linha corrente da empresa Tecmacal, tendo-se efetuado o desenvolvimento e construção

de um quadro elétrico dedicado, e de algumas peças e componentes para suporte dos motores e a

adaptação da estrutura, conforme se apresenta na figura seguinte.

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Figura 4 - Estrutura Optima utilizada para montagem do pórtico em compósito e teste de controlador GSK

Este sistema visou testar conceitos para ir de encontro à possibilidade da empresa possuir uma

solução de controlo aberta, onde é exequível o desenvolvimento de aplicações à medida para a

introdução de novas funcionalidades, sendo um elemento inovador e de importância acrescida na

estratégia de diferenciação delineada pela empresa Tecmacal. A capacidade da empresa em

apresentar soluções flexíveis e ajustadas às necessidades dos seus clientes e dos mercados

emergentes, para além de ser um dos objetivos do presente projeto, é também um dos vetores de

diferenciação da empresa face às soluções existentes no mercado. Neste sentido os

desenvolvimentos operados e o trabalho experimental realizado pela equipa, permitiu à empresa a

aquisição de novas competências e a endogeneização de novas soluções que poderão ser aplicadas

aos atuais produtos da sua gama ou em novos desenvolvimentos que a empresa pretenda

desenvolver num futuro próximo.

Nas avaliações experimentais realizadas com o controlador GSK 218M, em diversas operações de

maquinagens, verificou-se a necessidade de uma função de high speed cutting, que consiste na

possibilidade de atingir velocidade de maquinagem mais elevadas independentemente da trajetória

(interpolação entre pontos mais rápida), que não estava disponível no controlador testado. Este

sistema constituiu apenas um teste de conceito e validação de hipóteses alternativas de controlo. O

sistema piloto final, até pela necessidade de ser apresentado em sessão de divulgação foi equipado

pela solução controlador Fagor, pois este possui permitia atingir os requisitos propostos nas

especificações previstas para o projeto.

Os testes de conceito permitiram validar muitos dos conceitos implementados nas versões

prototipadas. As validações de conceitos foram realizadas sobre uma estrutura da linha Optima

disponibilizada para o efeito pela Tecmacal. O INEGI utilizou este sistema em diferentes fases do

projeto, nomeadamente na realização de provas de conceito de sistemas de vácuo, sistemas de

vácuo diferencial, sistemas de aspiração de poeiras, teste de controlador, teste de componentes

compósitos no pórtico, testes funcionais de sistemas para faca. Note-se, a título de exemplo, que o

INEGI operacionalizou esta estrutura, de forma a que, ela própria fizesse a maquinagem das

configurações de mesa de vácuo.

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Figura 5 – Exemplos de validações de conceitos e materiais e componentes adquiridos

Tendo em conta a descrição do estado da arte e dos desafios técnicos ultrapassados já expostos, considera-

se que este projeto teve o cariz de inovação preconizado tendo até excedido as expectativas em alguns

pontos. Os co-promotores deste projeto são uma equipa que tem demonstrado uma elevada capacidade

técnica e de I&DT em vários domínios, bem como elevada capacidade de valorizar os resultados dos seus

projetos de I&DT. Sendo de salientar que os equipamentos estiveram presentes em várias feiras da

especialidade e que mesmo após a conclusão do projeto a empresa tem dado continuidade à sua estratégia

de divulgação dos resultados, bem patente na Feira EMAF 2012, em que os dois protótipos funcionais

estiveram em exibição, em pleno funcionamento, realizando diversas operações de maquinagem no stand

da empresa Tecmacal e em destaque no stand do INEGI em meios de divulgação.

A cooperação entre os co-promotores deste consórcio contribuiu para o alargamento das competências de

todos os parceiros bem como para o alargamento das competências da fileira e, para a fileira, numa

estratégia de continuidade, de consolidação e reforço de competências do cluster, dando cumprimento ao

estabelecido no Programa Estratégico do Sector, documento da APICCAPS entidade sectorial, dando

cumprimento aos objetivos de tornar o sector de calçado nacional numa industria madura tecnologicamente

e competitiva no mercado criando-lhe condições para que a produção possa continuar a existir em Portugal.

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4. PRINCIPAIS RESULTADOS DO PROJETO

4.1. Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 4 eixos (Sistema 2D)

Figura 6 – Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 4 eixos (Sistema 2D)

4.2. Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 5/6 eixos (Sistema 3D)

Figura 7 – Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 5/6 eixos (Sistema 3D)

Estrutura optimizada

Produção simples e rápida

Capacidade de mudar módulo ferramenta

Acionamentos de precisão sem backlash

Montagem simples e rápida

Mesa de vácuo diferencial

Mesa com fixação mecânica

Relação homem máquina excelente

Ausência de vibrações

Design robusto e apelativo

Registo de Modelo Industrial

Nº 20141000030160

Estrutura robusta optimizada

Configuração fechada aumenta segurança,

contenção de poeiras e ruído

Portico em configuração

dupla assimétrica


Excelente visibilidade para o interior lateralmente e

frontalmente

Montagem e produção simples

Mesa de vácuo modular altamente flexivel



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5. ANEXOS

5.1. Anexo 1. Apresentação Final do Projeto FLEXIOTIMA

Sistema CNC Flexível de Funções Modulares

FLEXIOPTIMA

22 de Abril de 2014

CONSÓRCIO

FLEXIOPTIMA2

Objetivos do Projeto

FLEXIOPTIMA3

Desenvolvimento de conceito inovador de sistema de maquinagem para ocupar uma faixa de mercado de equipamentos de corte superior ao das estruturas ligeiras

Desenvolvimento de módulos com cariz inovador para constituição de fator diferenciador

Módulos que constituirão a base para uma nova plataforma tecnológica da TECMACAL

Módulo Estrutural de Mesa Módulo Estrutural de Pórtico Módulo de Cabeça Corte Tangencial OscilanteMódulo de Mesa de Vácuo DiferencialMódulo de Software Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 5/6 Eixos (Sistema 3D)Sistema de Corte 4 Eixos (Sistema 2D)

Objetivos do Projeto

Desenvolvimentos Operados

FLEXIOPTIMA4

Processo de Desenvolvimento

• Estado da arte

• Análise técnica e estudo comparativo dos sistemas existentes no mercado

• Caracterização de equipamentos em categorias

• Unidades de controlo

• Unidades de maquinagem (spindles) e cabeças bi-rotativas com Eixos A e C

• Desenvolvimentos de conhecimentos na área de maquinagem e identificação de problemas de máquinas da gama Ultra-Ligeira

Pesquisa e Desenvolvimento de Conhecimentos

Especificações e Conceitos

• Especificações

Escala de Máquina

BermaqFlexiCam

TecmacalVHF

NCMindStep Four

Esko

DMGBenazzato

Pre

cisã

o

Ultra Ligiera Ligeira Média Pesada

FlexiOptima

FlexiCamDatron

BermarqFooke

Multicam

• Especificações


• Conceitos - Identificação de funções principais do sistema

• Maquinagem 3D

• Maquinagem 2D

• Corte tangencial ou gravação

• Fixação da peça por vácuo


• Conceitos – Princípios de solução


• Conceitos – Princípios de solução integração modulo estrutural mesa com pórtico 2D e pórtico 3D

Estrutura mesa com pórtico 2D Estrutura mesa com pórtico 3D


• Conceitos – Modulo estrutural mesa (sistema 2D)

Módulos perna com bloco mesa escalávelMódulos mesa


• Conceitos – Integração Pórtico/ Subconjuntos de Modulo estrutural mesa

Sistema 3DSistema 2D


SubmóduloGuiamento pórtico

• Conceitos – Princípios de solução de módulo estrutural pórtico e suporte de árvore 2D

Estrutura em alumínio

(menor massa)

Estrutura de aço soldada


• Conceitos – Princípios de solução de módulo estrutural pórtico 3D

Estrutura de aço soldada

Estrutura de aço soldada com cilindro de contra balanceamento

Configuração em pórtico simples Configuração pórtico duplo simétrico Configuração pórtico duplo assimétrico

Estrutura de aço soldada com cilindro de contra balanceamento


• Anteprojeto

Desenvolvimento e Projeto

• Módulo Estrutural Mesa

Modelo final de CAD de Sistema 2D Modelo final de CAD de Sistema 3D

Submóduloestrutura mesa

Submódulosuporte de mesa




• Módulo Estrutural Mesa

Modelo final de CAD de Sistema 2D Modularidade de Estrutura Mesa Sistema 3D

Submóduloestrutura mesa


cx =2700 mm



cx =3600 mm

cx =4500 mm cx =5600 mm

• Módulo Estrutural Mesa e Eixo Z (sistema 2D)

Modelo final de CAD do eixo Z de Sistema 2DModelo final de CAD do pórtico de Sistema 2D


• Módulo Estrutural Pórtico e Eixo Z (sistema 3D)

Modelo final de CAD do pórtico de Sistema 3D Modelo final de CAD do eixo Z de Sistema 3D


• Módulo de Mesa de Vácuo

Modelo final de CAD de Sistema 2D Modelo final de CAD de Sistema 3D


• Módulo de Mesa de Vácuo Diferencial


•Grande pressão na zona onde está o Spindle

•Zonas com vácuo reduzido(onde o Spindle não está)

•Usar válvulas de esfera manuais extra para desligar zonas não usadas

• Acionamentos de Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 4 eixos (Sistema 2D)

Eixo X (configuração gantry)• Servomotor com encoder absoluto • Redutor• Pinhão e Cremalheira• Guia linear de patim de esferas

Eixo Y• Servomotor com encoder absoluto • Redutor• Fuso de esferas• Guia linear de patim de esferas

Eixo Z• Servomotor com encoder

absoluto • Redutor• Fuso de esferas• Guia linear de patim de esferas


• Acionamentos de Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 5/6 eixos (Sistema 3D)

Eixo X (configuração gantry)• Servomotor com encoder absoluto • Redutor• Pinhão e Cremalheira• Guia linear de patim de esferas

Eixo Z• Servomotor com encoder

absoluto • Redutor• Fuso de esferas• Guia linear de patim de esferas

Eixo Y• Servomotor com encoder absoluto • Redutor• Pinhão e Cremalheira• Guia linear de patim de esferas

Eixo A e C • Servomotores com

encoder absoluto


• Validação de anteprojeto e projeto de detalhe dos módulos principais e auxiliares em Sistema de Maquinagem 2D e 3D


Construção de Protótipos

Testes, Ensaios e Validação dos Protótipos

1 Prémio de Inovação Nacional

2 Registos de Modelo Industrial

2 Participações em Feiras Internacionais

6 Participações em Feiras Nacionais

1 Artigo na Imprensa Nacional

2 Jornadas Tecnológicas

Vários Folhetos e Catálogos

Múltiplas ações de demonstração dos produtos

Promoção e Divulgação de Resultados

PRÉMIO INOVAÇÃO FILEIRA DO CALÇADO10º EDIÇÃO Novembro 2012

EMAF 2010

CONCRETA 2011

EMAF 2012

CONCRETA 2013

Outras Feiras e Workshops

EXPOCONSTROI na Exposalão na Batalha de 14 a 17 de Abril de 2011

TEKTÓNICA na FIL em Lisboa de 3 a 7 de Maio de 2011

SICO em Espanha (IFEVI em Vigo) de 22 a 25 de Março de 2012

TEKTÓNICA na FIL em Lisboa de 8 a 12 de Maio de 2012

MARROCUIR em Casablanca Marrocos de 4 a 6 de Outubro de 2012

Múltiplas ações de demonstração internas: pequenos eventos de demonstração de equipamentos promovidos pela TECMACAL quer nas suas instalações quer

noutros espaços da sua zona industrial. Espaços abertos mas onde participaram clientes e/ou potenciais clientes, entre outras entidades

Jornadas ShoeInov em S. João da Madeira em 30 de Novembro de 2010

Jornadas ShoeInov em S. João da Madeira em 16 de Novembro de 2011

Artigo na revista Portugal Inovador | Edição n.º 18 de Junho 2011

FOLHETOS E CATÁLOGOS

Valorização dos Resultados Alcançados e Impacto do Projeto

FLEXIOPTIMA5

• Resultados – Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 4 eixos (Sistema 2D)

Resultados Projeto

Estrutura optimizada

Produção simples e rápida

Capacidade de mudar módulo ferramenta


Montagem simples e rápida

Mesa de vácuo diferencial


Relação homem máquina excelente

Ausência de vibrações



Nº 20141000030160

• Resultados – Sistema de Maquinagem de Comando Numérico de 5/6 eixos (Sistema 3D) Cilindro de

contrabalenciamento

Resultados Projeto

Estrutura robusta optimizada

Configuração fechada aumenta segurança,

contenção de poeiras e ruído

Portico em configuração

dupla assimétrica


Excelente visibilidade para o interior lateralmente e

frontalmente

Montagem e produção simples

Mesa de vácuo modular altamente flexivel




Nº 20141000030200

Financiado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) segundo o COMPETE – Programa Operacional Factores de Competitividade (POFC)

FLEXIOPTIMA

flexioptima - inegi · domínios da mecânica experimental, materiais compósitos e tribologia e...

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