Processos de Fabrico. A. M. Vasconcelos Lima

Transcrição

1 Processos de Fabrico 1

2 Ciclo de utilização dos materiais Transformação Processamento Fabrico Extracção Reciclagem Lixo Sucata Utilização 2

3 Observem-se os objectos que nos rodeiam. Verificamos que foram transformados a partir de matérias-primas e depois montados (assemblados) para obter os objectos. Alguns são feitos de um só material (parafusos, clips, etc). Contudo a maior parte são feitos de várias partes a partir de uma variedade de materiais. Exemplos: um automóvel é feito de cerca de partes; um avião de milhões de peças (Boeing cerca de 6 milhões de peças) Todos são feitos por vários processos chamados de fabrico ( manufacturing do latin manus factus ). Processo de fabrico: em sentido lato é o processo de converter matérias-primas em produtos. Envolve o projecto ( design ) e fabrico ( manufacturing ) de bens usando vários métodos e técnicas de produção. 3

4 Os modernos processos de fabrico envolvem a produção de produtos a partir de matérias-primas, equipamentos e operações, seguindo um plano bem organizado para cada fase. Os processos de fabrico compreendem 20 a 30% do valor dos bens e serviços nas nações industrializadas. Os produtos manufacturados são também usados para fazer outros produtos. Ex. Prensas para produzir carroçarias de automóveis, tornos para produzir peças, etc Um processo de fabrico pode produzir: Produtos discretos, isto é, partes individuais ou partes de peças (rodas dentadas, esferas de aço, etc); Produtos contínuos, que podem cortar-se em peças individuais e transformar-se em produtos discretos (arames, chapas, tubos, etc) O fabrico de uma peça é uma actividade complexa envolvendo várias pessoas com diferentes competências, juntamente com muitas máquinas, equipamentos e ferramentas com diferentes níveis de automação, computadores e equipamento manual. 4

5 As actividades de produção de bens e equipamentos devem responder a várias procuras e tendências: Um produto deve ir ao encontro das exigências de projecto e especificações; Deve ser produzido pelos métodos mais económicos em ordem a minimizar os custos; A qualidade deve ser conseguida em cada fase do projecto; As actividades de produção devem ser olhadas como um grande sistema, estando as várias fases interligadas; O produtor deve trabalhar com o cliente para obter constantemente deste feedback para melhoria contínua do produto. 5

6 O projecto e a engenharia concorrente Tradicionalmente as actividades de projecto e de produção devem ser sequenciais em vez de concorrenciais ou simultâneas. Os engenheiros de produção deram detalhes dos desenhos e especificações dos produtos. Muitas vezes encontram dificuldades porque os engenheiros de projecto ou de produção não antecipam os problemas que possam ocorrer. Esta situação tem sido muito melhorada pelo uso da Engenharia Simultânea ou Concorrente. Engenharia Simultânea ou Concorrente é um método sistemático integrando o projecto e a produção de um produto tendo em vista optimizar todos os elementos envolvidos no ciclo de vida de um produto. Por ciclo de vida entende-se que todos os aspectos de um produto, tais como, projecto, desenvolvimento, produção, distribuição, uso e reciclagem são considerados simultaneamente. 6

7 O projecto e a engenharia concorrente O objectivo básico da Engenharia Simultânea é minimizar as alterações na engenharia de projecto e de produção e o tempo e custos envolvidos, pegando no produto desde a concepção à produção e introdução no mercado. Uma extensão da engenharia simultânea é a Engenharia Directa. Usa bases de dados representando a lógica da produção usada em cada parte do produto. Se há uma modificação de uma parte do projecto a engenharia directa determina as consequências na produção daquela mudança. 7

8 O passo seguinte no processo produtivo é fazer e ensaiar um protótipo que é um modelo da peça original. Um importante passo com esse objectivo é a prototipagem rápida que liga o CAD/CAM e várias técnicas de produção (tipicamente usa polímeros e pós metálicos) para produzir os protótipos na forma de um molde físico sólido rapidamente e a baixo custo. Exemplo: A prototipagem de novos componentes de automóveis pelos métodos tradicionais (estampagem, embutissagem, maquinagem, etc) tem um custo muito elevado e muito demorado. A prototipagem rápida reduz significativamente tanto os custos como o tempo de fabrico. Estas técnicas têm sofrido grandes avanços, permitindo a produção de peças de pequeno volume a baixo custo Os testes em protótipos devem ser projectados de modo a traduzir tanto quanto possível as condições reais do produto. Devem incluir tanto as condições ambientais como o efeito das vibrações, o uso repetido e o mau uso do produto. As técnicas de CAM são capazes de compreensivamente e rapidamente executarem tais simulações 8

9 Nesta fase, as modificações no projecto original, material seleccionado ou métodos de fabrico podem ser necessários. Após completar esta fase um planeamento adequado e métodos de fabrico, equipamentos e ferramentas são seleccionados com a cooperação de engenheiros de produção e planeadores de processos e outras pessoas envolvidas na produção 9

10 Diagrama de fluxo para a produção de um produto Definição da necessidade de um produto (Informação de marketing) Projecto conceptual e avaliação Estudo de viabilidade Análise de design; revisão de códigos e normas Modelos físicos e analíticos Produção do protótipo; ensaio e avaliação CAD Produção de desenhos; manuais de instruções Especificações de material; selecção de processos e equipamento Produção piloto CAM/CAPP (Computer Aided Process Planning) Produto Produção Inspecção e garantia de qualidade Embalagem; marketing; literatura CIM(Computer Integrated Manufacturing) 10

11 Classificação dos Processos de Fabrico e de alteração das propriedades Matéria-Prima Processos de Fabrico Processos de Alteração de Propriedades Produto 11

12 Domínio de Aplicação dos processos tecnológicos Geometria e Peso 12

13 Domínio de Aplicação dos processos tecnológicos Tolerância de Fabrico e Rugosidade 13

14 Fundamentos do Comportamento Mecânico dos Materiais 14

15 Fundamentos do Comportamento Mecânico dos Materiais Foram apresentados os métodos e técnicas pelas quais os materiais podem ser transformados para obter produtos ou peças de uso comum. Um dos principais processos de transformação é a deformação plástica ou processos de conformação plástica ou mecânica, que envolvem a aplicação de forças de vários modos. Inclui: Conformação em massa Laminagem Forjamento, Trefilagem Extrusão 15

16 Fundamentos do Comportamento Mecânico dos Materiais Conformação em Chapa Estampagem profunda Estiramento Dobragem Corte (Corte por arrombamento) 16

17 Fundamentos do Comportamento Mecânico dos Materiais Qualquer um destes processos de fabrico envolve a aplicação de forças para produzir as peças: Forças de compressão para o forjamento de uma engrenagem; Forças de corte para a abertura de um furo no corte por arrombamento; Forças de tracção para estirar uma chapa ou trefilar um arame; A grandeza destas forças depende,em primeiro lugar, do tipo de material e ainda doutros factores como p.ex. a temperatura, velocidade de deformação, etc. Por outro lado quando se projecta uma peça ou componente é necessário garantir que essa peça não vai sofrer uma deformação permanente ou a rotura, isto é, não vai ultrapassar certos limites tanto de deformações como de esforços que dependem também do tipo de material e são conhecidos por propriedades mecânicas dos materiais. É, assim, necessário conhecer as propriedades mecânicas dos materiais que são obtidas através de ensaios mecânicos. Estes, serão objecto de estudo no que se segue. 17