Mastercam CAD/CAM da Tops Capstone Indy Car Engineering Project

Quando se trata de um programa de engenharia realmente “acertado na cabeça”, seria difícil superar o programa de Tecnologia de Engenharia Mecânica da IUPUI na Escola de Engenharia e Tecnologia. Ele está localizado em um campus compartilhado, Indiana University—Purdue University Indianapolis (IUPUI).

O palestrante do programa Ed Herger traz uma sólida experiência em manufatura no campo para sua sala de aula. Sua carreira começou com vários anos na indústria, trabalhando na área de P&D da ciência dos materiais, e passou para a fabricação de produtos que vão desde instrumentos térmicos até equipamentos de ginástica. Em seguida, ele começou uma carreira na educação como professor adjunto em uma faculdade comunitária afiliada à Haas Automation Inc. na Califórnia, que enfatizava o aprendizado prático com máquinas-ferramentas CNC da Haas e operações com software da CNC Software Inc., Tolland, Connecticut, desenvolvedora de Software CAD/CAM Mastercam.

“Os alunos que optam por estudar tecnologia de engenharia mecânica na IUPUI, em oposição à engenharia mecânica, são expostos a mais do que acontece no chão de fábrica, além das disciplinas de design”, disse Herger. “Eles estão adquirindo muitas habilidades práticas que podem aplicar logo após a faculdade, seja Mastercam ou Solidworks ou alguns dos outros programas de software que ensinamos aqui.”

Os alunos do programa passam os dois primeiros anos cobrindo uma série de assuntos acadêmicos antes de se aprofundarem na tecnologia em si, começando no primeiro ano. Até recentemente, o programa usava pouco material online e se concentrava em um currículo tradicional de aulas teóricas e projetos práticos. Quando se tratava de software CAM, Mastercam for Solidworks foi ensinado como um complemento ao programa.

“A direção que queríamos seguir”, disse Herger, “era fornecer mais experiência CAM, bem como oportunidades de certificados externos e online. Isso significou concentrar-se no Mastercam e nos benefícios online da Mastercam University. Isso daria aos nossos alunos a opção de receber um certificado de proficiência além de um diploma de bacharel em ciências, com aulas on-line tanto em nosso laboratório quanto nos próprios laptops e computadores domésticos dos alunos.”

Herger pegava duas ou três unidades da Mastercam University e fazia os alunos passarem por essas unidades por conta própria e, em seguida, davam a eles uma tarefa com base nas operações ou recursos do CAM mostrados nesses materiais. “Na aula, coloco a lição Mastercam, assim como minhas próprias tarefas, no computador e as projeto em uma tela grande para compartilhar várias operações com diferentes grupos de trabalho. Na minha aula, os alunos simplesmente seguem o curso online do início ao fim. Eu os monitoro durante as aulas e estou satisfeito com a forma como o trabalho de certificação deles progrediu. Eles foram muito bem sucedidos em completar as tarefas da Mastercam University e minhas próprias tarefas.”

Antes de os alunos chegarem às aulas de CAM de Ed Herger, eles primeiro concluem vários cursos de modelagem 3D, bem como leitura de impressão e processos de fabricação práticos. Isso é seguido por um foco na modelagem paramétrica usando o Solidworks. Uma vez na aula de Herger, os alunos começam a receber uma dieta forte de Mastercam. “Eu normalmente dou a eles um grande projeto para trabalhar, como moldes ou matrizes para certas peças. Minha abordagem geral é dar a eles um tipo de projeto mais abrangente, em oposição a vários exercícios pequenos e específicos que oferecem pouca aplicação prática”, explica Herger.

Por exemplo, Herger fez a engenharia reversa de um micrômetro, um dispositivo de medição de precisão. Os alunos projetaram vários programas de ferramentas para fazer peças para o micrômetro. Eles então descobriram como usar os recursos avançados do Mastercam para programar as operações da máquina no laboratório de informática. “Tento dar a eles um projeto com aplicação no mundo real e tento não dar muitas orientações rígidas sobre como fazê-lo. Eles aprendem de forma mais eficaz quando tentam descobrir as coisas por si mesmos antes de eu entrar”, disse Herger.

Muitos dos recursos da Mastercam, como o Fresamento Dinâmico, permitem obter o máximo dos recursos das máquinas CNC, de acordo com Herger. “Fizemos muitas peças grandes e complicadas de blocos de alumínio, e muito do que focamos é o fresamento de superfície 3D para criar formas complexas para moldes e matrizes. Um bom exemplo disso é a moldura em forma de U do micrômetro. É um programa de seis horas e o dado ficou ótimo. Claro, fazemos todos os percursos de contorno e círculos necessários para completar a peça usando Mastercam do início ao fim. Não consigo pensar em nenhum recurso CAM de três eixos que não tenhamos abordado. O micrômetro medido na faixa de 0-1″ (0-25,4 mm) e o comprimento total do dispositivo foi de cerca de 3″ (76,2 mm) ou mais. Fizemos um conjunto de matrizes em aço ferramenta para fazer a moldura em forma de U e fizemos um pequeno carimbo, também em aço ferramenta, para marcar a luva do micrômetro com todos os diferentes números e marcações.”

Também foi incluído no projeto do micrômetro um pequeno molde para o dedal rotativo. Continha minúsculos números ascendentes e marcas de posição dentro do molde. “Eles tiveram que colocar vários filetes diferentes dentro do programa CAD e, em seguida, certificar-se de que poderiam realmente usinar essas pequenas marcações na matriz”, disse Herger. “Os alunos fizeram algumas iterações para descobrir qual das abordagens de superfície de fresamento 3D seria eficaz e certamente algumas delas falharam em gerar caminhos da ferramenta.” Herger relatou que os alunos aprenderam que um caminho de ferramenta de superfície de tipo paralelo era um pouco menos sensível às geometrias “estranhas” que eles precisavam programar.

A classe também produziu uma matriz de marcação para todas as marcas de 0,05″ (1,2 mm) na manga do micrômetro, executada como um programa de gravação inversa. “Eles usinaram todas as áreas externas”, disse ele, “e deixaram as marcas em relevo usando uma ferramenta de gravação de 1/8″ (3,175 mm), 60o. Eu tento convencê-los de que eles devem usar cada pedacinho dessa grande tecnologia que está disponível a seu favor.”

Herger está especialmente entusiasmado quando se trata do grande projeto do carro da Indy para seus alunos. “Como estamos em Indianápolis”, disse ele, “é natural que estejamos em contato com a cena automobilística e até tenhamos nosso próprio programa de esportes a motor”.

O Indianapolis Motor Speedway tem uma transmissão de demonstração de um carro da Indy em exibição em seu museu. Está cortado em vários lugares para que qualquer um possa ver o que está acontecendo lá dentro. Até o outono passado, era uma exibição estática.

“Tivemos a sorte de obter o projeto do museu onde animaríamos e automatizamos a transmissão para que fosse uma exibição interativa que girasse em baixa velocidade e permitisse que os visitantes o mudassem com um modelo do volante do mesmo carro. Todos os suportes que conectavam o pequeno motor elétrico para girar a transmissão, bem como muitos componentes menores e um atuador linear para realmente mudar a articulação, foram usinados usando Mastercam.”

Usando o recurso de Fresamento Dinâmico do Mastercam, os alunos são capazes de empurrar as máquinas com bastante rapidez. “Por exemplo, quando se trata dos suportes”, disse Herger, “começamos com um bloco de alumínio de 2 x 2 x 2″ (50,8 x 50,8 x 50,8 mm) para um componente que acabou como um 5/8″ (15,8 mm) de espessura com algumas saliências cilíndricas na parte traseira que se estendiam entre ½” e ¾” (12,7-19 mm), dependendo da localização.” Esses ressaltos permitiram que a placa fosse aparafusada à transmissão enquanto ainda dava uma folga de afastamento.

“Com o programa de Fresamento Dinâmico, usamos uma fresa de topo de ½” (12,7 mm) e profundidade de corte total para eliminar a maior parte do material. Essencialmente, estávamos removendo todo o material até cerca de 1¼” (31,75 mm), com exceção dos três ressaltos cilíndricos”, disse ele. Eles então usaram uma fresa de topo esférica de ½” (12,7 mm) para deixar um filete na parte inferior das saliências. “Deixamos a Mastercam criar os caminhos da ferramenta e as operações de corte otimizadas do Dynamic Milling. O recurso de simulação Verify do Mastercam é algo que usamos para cada programa antes de executá-lo.” Ao confirmar todas as etapas de cada programa, eles garantiram que não houvesse nenhum problema em potencial.

“Eu tenho que dizer que este projeto fundamental, assim como muitos outros projetos, foram fantásticos para nossos alunos e nosso programa”, disse Herger.

Para obter mais informações da Mastercam-CNC Software Inc., acesse www.mastercam.com ou telefone 860-875-5006.