3 September 2010
Usinagem de alta precisão de peças pesadas de tamanho grande.
USINAGEM DE CAMES EM 3D PARA PRODUÇÃO DE PEDIDOS DE TRABALHO
A Leipert Maschinenbau GmbH tem sua sede em Kraichtal-Landshausen, Alemanha. A empresa é especializada em usinagem de alta precisão de peças pesadas de grandes dimensões. Embora a maioria das peças ainda seja projetada em 2D, a Leipert, fabricante de pedidos de trabalho, usa a solução TopSolid's 3D CAD / CAM da Missler Software para programação CAM, com o objetivo de aumentar a produtividade geral e a qualidade dos programas CNC.
A Leipert foi fundada por Albert Leipert em 1956 e começou com a montagem e manutenção de equipamentos agrícolas. Ao estabelecer uma oficina corporativa de torneamento e fresagem, a Leipert lançou a pedra fundamental para a produção por encomenda. Desde os anos 70, a Leipert trabalha para grandes fabricantes internacionais de máquinas de espremer, turbinas, máquinas-ferramentas e outras peças de grandes dimensões. De acordo com o gerente júnior Jeroen van de Ven, a empresa tem mantido parcerias de longa data com muitos clientes. "A alta qualidade e o cumprimento das datas de entrega formam a base para a satisfação do cliente."
Atualmente, a Leipert conta com aproximadamente 70 funcionários qualificados e oferece a seus clientes máquinas de última geração para fresamento ou torneamento de peças pesadas com precisão de até um centésimo de milímetro. O centro de usinagem de portal Waldrich PMC 6500 pode processar peças com dimensões de até 20x6,3x4,5 metros e peso de até 110 toneladas. A Leipert adquiriu recentemente um centro de mandrilamento e fresamento vertical Waldrich VTF 8000 para usinagem de peças com até 8 metros de diâmetro, 5 metros de altura e peso de 200 toneladas.
A programação precisa do CNC é um pré-requisito para o uso eficiente dessas máquinas extraordinárias. Depois que a peça é fixada na mesa da máquina, as correções se tornam demoradas e caras. A complexidade cada vez maior das peças a serem usinadas acarreta um risco maior de colisões, que são facilmente ignoradas na programação CAM tradicional que utiliza um editor e desenhos 2D. Como fabricante por encomenda, a Leipert não pode se dar ao luxo de cometer erros porque todas as peças a serem usinadas são peças únicas. Por esse motivo, a empresa decidiu migrar para a programação em 3D.
"As peças e, consequentemente, a usinagem tornam-se cada vez mais complexas", explica Gerd Reich, gerente de programação CAM. "Ao mesmo tempo, os centros de usinagem estão cada vez mais sofisticados. As possibilidades de usinagem aumentaram drasticamente devido a uma maior variedade de cabeçotes e porta-ferramentas. Ao usar o sistema de programação 3D, os fluxos de trabalho de usinagem que envolvem peça, ferramenta e máquina podem ser simulados de forma confiável, o que, por sua vez, garante uma usinagem sem falhas."
CONTROLE DE COLISÕES
Além da flexibilidade e da adaptabilidade, as poderosas funções da solução para controle de colisões foram um dos pontos decisivos para a decisão em favor do software TopSolid'Cam da Missler Software, que a Leipert vem usando desde o início do ano passado. O TopSolid'Cam foi comparado com outras soluções CAM, como o Tebis e o UGS, antes de se tomar a decisão final. Outro critério importante foi a facilidade de uso, que facilitou muito a transição de 2D para 3D.
O TopSolid'Cam é um sistema CAM para fresamento simultâneo com 2 a 5 eixos que se baseia no modelador de volume paramétrico e associativo TopSolid. Portanto, recursos como furos, bolsos e ranhuras podem ser avaliados automaticamente durante a geração de programas CNC. Os programas existentes são atualizados com um simples clique do mouse sempre que são feitas alterações no modelo. Entre os pontos fortes do software está a possibilidade de reutilizar os procedimentos de usinagem existentes para peças semelhantes. A versão mais recente oferece funções para otimizar o tamanho do incremento entre as etapas de usinagem e, ao mesmo tempo, manter a altura máxima da vieira para acelerar ainda mais a usinagem.
Atualmente, a Leipert usa o TopSolid em cinco estações de trabalho de PC em rede com Windows XP. Uma dessas estações de trabalho é usada para modelagem de peças 3D e as outras quatro servem para gerar programas CNC. A WeSt, parceira de vendas da Missler Software, realizou um treinamento de três dias para os usuários do módulo CAD/CAM. De acordo com Reich, todos os usuários foram capazes de trabalhar de forma independente com o novo software. "Não podemos nos dar ao luxo de realizar treinamentos extensos porque a produção precisa estar em funcionamento o dia todo." A WeSt também assumiu a programação dos pós-processadores iniciais. Os usuários receberam um treinamento especial para programar pós-processadores adicionais de forma independente e adaptá-los aos requisitos do maquinário corporativo.
Para poder usar as funções de controle de colisão, as máquinas e ferramentas precisavam primeiro ser mapeadas no software. "Como não tínhamos modelos de máquinas, incluímos as medidas das máquinas juntamente com todos os detalhes importantes para o controle de colisão e modelamos as máquinas com base nisso. Também criamos bibliotecas de ferramentas por conta própria", diz Reich. "Isso levou algum tempo, mas conseguimos usar o sistema de forma eficiente após seis meses. Criamos centros de usinagem, incluindo agregados e cinemática. Esses centros são adaptados aos requisitos atuais, se necessário."
IMPORTAÇÃO DE DADOS ABERTOS
Como muitos dos clientes da Leipert ainda projetam em 2D, os usuários frequentemente precisam modelar as peças antes que os programas CNC possam ser gerados em 3D. Como regra geral, os clientes fornecem dados 2D em formato DXF que podem ser importados para o TopSolid para criar rapidamente modelos com base nos contornos das peças. "Nossos processos de design são orientados para a usinagem, ou seja, focamos em todos os detalhes necessários para a usinagem e/ou controle de colisão", diz Reich.
No passado, os altos volumes de dados de modelos de máquinas, ferramentas e peças em 3D eram um grande problema. Na versão atual do TopSolid, no entanto, os volumes de dados são reduzidos porque o software contém gerenciamento de memória aprimorado e uma função gráfica incremental, ou seja, ao alterar modelos sombreados, apenas as facetas das superfícies alteradas precisam ser recalculadas em vez de todo o modelo.
No entanto, a modelagem de peças representa um esforço adicional para a empresa. No entanto, esse esforço é reduzido se os clientes migrarem para o design 3D. Graças à abertura do TopSolid, os dados 3D podem ser importados com alta qualidade de todos os sistemas CAD comuns no formato original ou em formatos padrão, como IGES ou STEP. O software apresenta uma interface CATIA bidirecional e pode ler dados de sistemas baseados em Parasolid sem convertê-los, pois ambos os sistemas usam o mesmo núcleo de modelagem. Reich estima que a parcela de dados 3D recebida dos clientes esteja atualmente em 10%.
NÃO HÁ MUITA NECESSIDADE DE AUTOMAÇÃO
A modelagem de peças com o TopSolid é vantajosa em comparação com a importação de dados 3D: para determinadas operações, podem ser usadas características predefinidas que o módulo CAM converte automaticamente em ciclos de usinagem correspondentes. No entanto, os engenheiros da Leipert só podem usar essas funções automáticas até certo ponto porque as peças geralmente são peças únicas.
Ao selecionar a melhor estratégia de fresamento, os usuários - todos com experiência em fabricação - confiam em seus conhecimentos de fabricação e não no software. Para facilitar o trabalho dos operadores de máquinas, foram desenvolvidos procedimentos padronizados para a usinagem. "Nós nos certificamos de que determinadas operações de fresamento sejam sempre programadas da mesma forma. Um contorno é abordado de uma determinada maneira para que o operador da máquina reconheça imediatamente qual processo ele deve seguir", explica Reich.
"Um dos benefícios essenciais do TopSolid'Cam é a possibilidade de programar etapas de usinagem altamente complexas. Isso não era possível com a antiga solução 2D. Em muitas peças, não é óbvio à primeira vista que elas precisam ser usinadas com 5 eixos", diz Reich. "Podemos fabricar peças com furos de desenho em 3D ou ranhuras helicoidais. Isso não era possível antes. Portanto, nos tornamos mais versáteis."
A usinagem de peças pode ser simulada no computador. O controle visual de colisão permite que os programadores CAM eliminem possíveis erros antes da usinagem. O material residual não é mais ignorado porque o sistema reconhece o resíduo após cada etapa de usinagem. O software então propõe maneiras de remover esse material. Os usuários da Leipert usam principalmente o controle de colisão virtual porque o cálculo exato levaria muito tempo com o hardware atual. Além disso, as fixações e os grampos precisariam ser colocados, com precisão de um milímetro, conforme simulado no computador, o que é difícil para peças pesadas.
MAIOR CONFIABILIDADE DO PROCESSO
O reconhecimento automático de material residual e o controle visual de colisões reduziram o número de erros em peças complexas, bem como os erros de abordagem na oficina. A programação em 3D aumenta a conveniência ao eliminar os erros de entrada manual. A maior confiabilidade do processo contribui substancialmente para a redução dos tempos de ciclo - embora o tempo necessário para a geração do programa não tenha diminuído substancialmente devido ao esforço adicional para a modelagem 3D. "Presumo que, a médio prazo, possamos aumentar nossa produtividade com o TopSolid'Cam em 20 a 30%", comenta o gerente júnior van de Ven. No entanto, essa economia é difícil de quantificar, pois os projetos de fabricação atuais não podem ser comparados exatamente com os antigos. O uso de 3D para programação CAM também garante que a Leipert receba pedidos cada vez mais complexos de seus clientes, como a usinagem completa de uma carcaça de turbina, incluindo a montagem intermediária. "Nós nos tornamos mais competitivos e podemos atender a novos clientes", diz Jeroen van de Ven.
Como exemplo, a Leipert assumiu recentemente o processo de desbaste de uma ferramenta de desenho profundo para para-lamas de um renomado fabricante de automóveis. Sem o TopSolid'Cam, a empresa não teria sido capaz de ler superfícies de forma livre do CATIA e processá-las com cinco eixos simultaneamente.
Relatório de Michael Wendenburg, Sevilha. Fotos de BGC.
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