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7/24/2019 MMC Para Plasticos

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A TECNOLOGIA DE MEDIO POR COORDENADAS NO CICLO DEDESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS PLSTICOS

A tecnologia de medio por coordenadas pode ser uma ferramenta poderosa no processo de desenvolvimento deprodutos plsticos, encontr ando apl icao desde as etapas de concepo do produto ato contr ole da produoseriada, possibi l itando um aumento signi f icativo da qual idade e produtividade. Nesse artigo da FundaoCERTI , um centro de refernci a em medio por coordenadas no Brasil , essas potenci alidades so detalhadas,demonstrando a abrangncia e profundidade com que a tecnologia pode ser aplicada.

Maurcio de Campo Porath1; Andr Roberto de Sousa

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Flexibilidade e Produtividade: Caractersticas da Medio por Coordenadas____________________

A tecnologia de medio por coordenadas (TMC) (ou medio tridimensional) hoje uma ferramenta j consolidada

nos processos de garantia da qualidade dimensional de produtos em indstrias dos mais diversos setores produtivos.Algumas das vantagens em relao aos meios de medio convencionais que tm garantido o sucesso destatecnologia so:

- Alta flexibilidade: devido a esta caracterstica, intrnseca do princpio de medio utilizado, a tecnologia demedio por coordenadas pode ser aplicada com sucesso em processos caracterizados por pequenos lotes ou, at

mesmo, por peas unitrias, onde a diversidade de geometrias das peas muito grande;

- Alta produtividade: a utilizao de mquinas de medir por coordenadas CNC permite que sejam inseridas emciclos de produo com elevado grau de automatizao, possibilitando assim tambm a aplicao em processoscaracterizados por grandes lotes;

- Alta informatizao: facilidade de integrao com sistemas CAD/CAM e sistemas de garantia da qualidade(CAQ), possibilitando um fcil interfaceamento da medio com outros setores da empresa;

- Alta preciso: em setores produtivos que demandem alta preciso dimensional das peas, a utilizao demquinas de medir por coordenadas com incertezas de medio da ordem de ? 1 ?m tem se tornado cada vez

mais freqente;

- Alta confiabilidade: quando utilizada de forma consciente, esta tecnologia oferece confiabilidade comparvel aqualquer outro processo de controle dimensional.

Alm da aplicao no controle dimensional de produtos, a TMC tem se mostrado uma ferramenta poderosa em

engenharia reversa, atravs da digitalizao precisa de superfcies com formas livres.

Com estas qualidades, a TMC hoje fundamental tambm na rea de plsticos, devido a crescente exigncia portolerncias dimensionais estreitas e complexidade geomtrica do ferramental de injeo e das peas injetadas.

Nesse contexto, a medio por coordenadas tem sido aplicada com sucesso em praticamente todas as etapas do cicloprodutivo da peas, da concepo produo seriada.

A figura 1 ilustra essa presena contnua da TMC no processo de desenvolvimento de produtos plsticos.

1Engenheiro Metrologista do Laboratrio de Medio por Coordenadas da Fundao CERTI .

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Professor de Metrologia do Centro Federal de Educao Tecnolgica de Santa Catarina CEFET-SC.


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Fig. 1: A TMC no processo de desenvolvimento de um produto plstico

A TMC na Etapa de Modelamento e Prototipagem__________________________________________

Por motivos funcionais ou estticos, em vrias situaes o modelamento de uma pea plstica feito fisicamente por

designers em materiais como madeiras ou resinas. Nesses casos necessria a digitalizao do prottipo para que seobtenha o modelo CAD sobre o qual todo o desenvolvimento do ferramental realizado. A figura 2 ilustra um

desses casos, com a digitalizao de um frasco de shampoo.

Fig. 2: Digitalizao de um frasco de shampoo

Em outros casos, o produto desenvolvido a partir de uma pea antiga, para a qual no se tem um modelo CAD ou

desenhos.

Seja qual for o caso, o processo de engenharia reversa encurta bastante o tempo de desenvolvimento de um produto.


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A digitalizao de superfcies consiste basicamente da aquisio de pontos sobre a superfcie e posterior tratamentodos mesmos em softwares especficos para a gerao dos modelos CAD. Com isso, nuvens de pontos so exportadas

para um sistema CAD, dentro do qual a construo de curvas e superfcies matemticas realizada atravs de malhaspoligonais (Meshs) ou NURBS (Non- Uniform Rational B-Splines), sendo esta ltima descrio preferida em muitos

casos pela sua maior preciso [1]. A figura 3 mostra esse processo.

Fig. 3: Processo de digitalizao de uma superfcie com TMC

Para a digitalizao de superfcies livres existem atualmente vrias tecnologias, dentre estas o laser de varredura, a

fotogrametria e a medio por coordenadas. Uma das vantagens da medio por coordenadas em relao aos demaisprocessos a preciso dos pontos adquiridos e a facilidade de exportao dos dados para sistemas CAD. No entanto,

a principal razo pela qual a TMC tem sido preferida por muitas empresas a disponibilidade do equipamento.Muitas empresas tm demandas somente espordicas para digitalizaes, o que faz com que um investimento em um

equipamento dedicado no se justifique. Opta-se ento pela aquisio de um software de digitalizao para amquina de medir por coordenadas disponvel na empresa (praticamente todos os fabricantes de MMC oferecem

estes softwares) ou pela terceirizao do servio.


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A TMC na Etapa de Fabricao do Ferramental____________________________________________

Na etapa de produo do ferramental a medio por coordenadas pode ser aplicada no controle dimensional dos

moldes. Devido ao alto custo dos moldes e pela caracterstica de produo unitria, muito importante que sejarealizado um controle dimensional aps cada etapa ou conjunto de etapas de fabricao, para garantir a

conformidade de cada etapa de usinagem e, ao final, para garantir a conformidade dimensional da ferramenta e,conseqentemente, das peas.

Alm do controle dimensional, em moldes onde se faz necessrio furao manual, mquinas de medio porcoordenadas podem ser aplicadas como traadores tridimensionais.

Um exemplo de aplicao interessante no controle de moldes, visualizado na figura 4, a separao do desvio deposio de um conjunto de furos ou insertos em relao a uma dada referncia , do desvio de posio entre os furosou insertos do conjunto. Este problema de medio, resolvido com relativa facilidade por TMC, encontraria bastante

dificuldade de resoluo por mtodos convencionais de medio.

Fig. 4: Erros de posio de furos em relao s referncias A e B

A TMC na Etapa de Qualificao do Ferramental___________________________________________

Esta etapa pode ser realizada pela ferramentaria responsvel pela sua fabricao, pelo comprador ou por uma terceiraparte. A qualificao de terceira parte, realizada por uma instituio de reconhecida competncia pode trazervantagens a este processo. A primeira, e mais bvia, a sua posio de neutralidade na transao de compra e venda

da ferramenta. Uma segunda vantagem que quando realizado por especialistas em metrologia dimensional, a maiorqualidade de informao faz com que o resultado da medio deixe de ser somente uma lista de nmeros com

marcaes de conforme e no conforme, e passe a informar solues para as possveis no conformidades doferramental. Este processo, denominado de medio analtica tem sido adotado na Fundao CERTI nas suasmedies de peas plsticas e ferramental.

A TMC pode ser uma grande aliada neste processo. A avaliao dimensional das peas piloto com meios de mediotradicionais, tais como paqumetros, micrmetros, medidores de altura e gonimetros, pouco abrangente. Os

requisitos de fabricao de produtos plsticos tm se tornado cada vez mais rigorosos; e a especificao de


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tolerncias de forma, orientao e posio se tornado cada vez mais freqente. A gerao de resultados confiveis

para desvios deste tipo com instrumentos convencionais bastante difcil e, s vezes, impossvel.

A utilizao de mquinas de medir por coordenadas CNC permite que se garanta reprodutibilidade da medio,condio fundamental para que se possa fazer uma anlise estatstica de um lote de peas piloto.

Uma caracterstica com importncia cada vez maior na indstria o desvio de superfcies com formas livres (no

regulares) de peas. Exemplos onde estes requisitos so bastante importantes so as peas plsticas de carrocerias deautomveis, onde necessrio que se garanta continuidade de forma entre peas. O controle deste tipo de

caracterstica feito por comparao direta contra o modelo CAD 3D. A aquisio dos pontos sobre a superfcie feita de forma semelhante feita na digitalizao, tendo assim a TMC as mesmas vantagens mencionadas

anteriormente. A utilizao de softwares especficos permite que se faa uma anlise visual de regies com desviospositivos (excesso de material) e negativos (falta de material) na superfcie, possibilitando uma fcil identificao departes do molde a serem corrigidos. A figura 5 ilustra uma aplicao desse tipo.

Fig. 5: Resultados de medio de uma superfcie com formas livres (Zeiss HOLOS-UX)

A TMC na Etapa de Produo___________________________________________________________

Aps a aprovao do ferramental/lote piloto e do processo entrar em regime, a medio analtica de peas de

produo permite que os parmetros de fabricao sejam otimizados, aumentando a eficincia do processo e,tambm, garantindo a estabilidade (capabilidade) do processo (afetada por desgaste do ferramental, alterao de

variveis do processo, etc.). Para que o controle seja eficiente, necessrio que a variabilidade do processo demedio seja pequena frente variabilidade do processo de produo. Fundamental para que esta condio seja

atendida que o sistema de medio garanta nveis de reprodutibilidade suficientemente altos.

A utilizao de meios convencionais de medio, ou at mesmo de mquinas de medir por coordenadas manuais,pode fazer com que efeitos tais como erros de medio do operador e erros de forma da pea induzam uma

variabilidade alta no processo de medio.

Mquinas de medir por coordenadas CNC integradas produo, podem gerar resultados confiveis e aumentam aprodutividade do controle de processo, na medida em que podem ser tambm integradas ao Sistema de Garantia da

Qualidade da empresa, como em sistemas de Controle Estatstico de Processo.


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A Importncia da Confiabilidade na Medio por Coordenadas_______________________________

Para que a TMC seja til ao processo, a sua confiabilidade deve ser garantida, e para isso necessrio que alguns

cuidados sejam tomados. Os operadores de mquinas de medir por coordenadas devem ser suficientementecapacitados para a tarefa que executaro. Operadores de mquinas CNC devem ser conscientes dos efeitos

desastrosos para a medio que uma m fixao ou uma limpeza no muito rigorosa da pea podem trazer.Programadores CNC e operadores de mquinas manuais devem ter, alm do treinamento especfico na tecnologia,

uma formao bastante slida em metrologia, garantindo assim que a estratgia de medio escolhida seja adequada tarefa executada. A figura 6 compara a influncia do operador com a influncia do ambiente e da mquina nosresultados da medio [2].

Influncia nos resultados

Mquina

Ambiente

RecursosHumanos

CAPACITAO

OPERACIONAL

CAPACITAO

METROLGICA

+

A CAPACITAO DO PROFISSIONAL DEVE SERPROPORCIONAL IMPORTNCIA DA TECNOLOGIA

NO PROCESSO DE GARANTIA DA QUALIDADE

Ambiente

RecursosHumanos

Mquina CONDIOTIMA

CONDIOCRTICA

Fig. 6: Importncia da capacitao metrolgica dos recursos humanos

Um ambiente climatizado de forma incorreta tambm pode afetar negativamente a medio. Gradientes trmicos no

volume da mquina, gerados por um direcionamento incorreto das sadas de ar frio ou por proximidade com fontesde calor podem ser responsveis por deformaes das guias da mquina, gerando erros de medio. A figura 7 ilustra

estas situaes [2].

Fig. 7: Ambiente aumentando a incerteza de medio

CNCCNC


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Finalmente, a mquina deve ser adequada tarefa executada e devidamente calibrada. Uma escolha incorreta da

mquina de medir por coordenadas na hora da compra pode fazer com que se torne um obstculo produtividade ou,at mesmo, que sua aplicao se torne invivel devido ao volume de medio reduzido ou incerteza de medio

inadequada. A calibrao peridica de mquinas de medir por coordenadas tambm de fundamental importncia.Infelizmente a Fundao CERTI tem detectado com certa freqncia, em calibraes de mquinas de clientes, a

existncia de erros muito fora das especificaes do fabricante da mquina de medir por coordenadas. A deteco ecorreo destes desvios de importncia indiscutvel. Muitas empresas tm optado por contratar servios de

calibrao em laboratrios independentes. Esta opo bastante interessante, pois somente assim a neutralidade garantida.

Concluso_____________________________________________________________________________

A atual situao econmica do pas, desfavorvel importao, faz com que muitas novas oportunidades na rea depeas plsticas surjam. A produo de moldes de preciso, por exemplo, para toda a linha de injetados para a

indstria eletrnica e de informtica, atualmente importados na maioria dos casos, poderia ser feita no Brasil. Para

que isto se torne possvel, se faz necessrio uma maior conscientizao da importncia da metrologia no processo deproduo deste tipo de molde.

Nesse contexto, a tecnologia de medio por coordenadas se apresenta como uma ferramenta bastante poderosa eatualmente pouco explorada, atuando em praticamente todas as etapas do processo produtivo de peas plsticas, da

concepo do produto passando pela produo e aprovao do ferramental, at a medio de peas seriadas paracontrole de processo.

No entanto, para que todo o potencial da TMC seja aproveitado a confiabilidade dos resultados deve ser garantida e,

dentre outros cuidados, o treinamento do operador vital. Tem se verificado que ter os tcnicos treinados pelofabricante da mquina de medir por coordenadas importante, mas no suficiente para que todas as possibilidadesoferecidas por esta tecnologia possam ser exploradas. A experincia tem mostrado que os treinamentos se

concentram muito na operao do software de medio, no dando tanta importncia para a correta escolha daestratgia de medio (nmero e distribuio de pontos, apalpador, fixao, etc.), decisiva para a confiabilidade da

medio [3].

Bibliografia___________________________________________________________________________

[1] Porath, Maurcio C. Relatrio de Estgio Curric ular em Engenharia Mecnica. Relatrio 3 da disciplina EMC

5522: Estgio Profissional em Engenharia Mecnica - UFSC. Relatrio 3, p. 3-15. Junho de2001.

[2] Sousa, Andr R. Garant ia da conf iabi l id ade m etrolgic a na Medio p or C oor denadas.Apostila deCurso oferecido pela Fundao CERTI, 2001.

[3] Souza, Andr R. Com o u tili zar a medio p or co or den adas c om eficinc ia e co nfi ana. Mquinas eMetais, Maio 2001, p.114-127.

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