Manufatura Verde: Práticas Sustentáveis que Impulsionam Seu Lucro e Reputação

"Manufatura Verde" tornou-se frase comum usada por muitos na maior indústria da América. É definida pela Goodwin College como "a renovação de processos de produção e o estabelecimento de operações ambientalmente amigáveis dentro do campo da manufatura". Tirar tempo para repensar processos datados pode economizar tempo, dinheiro, e ajudar a construir sua reputação como negócio de ponta. O estabelecimento de processos de usinagem ambientalmente amigáveis é um grande salto na direção certa de criar um negócio ecológico.

Manufatura Verde é o próximo passo lógico para a indústria.

Como Começar com Manufatura Verde

O primeiro passo que você deve tomar em sua marcha para uma oficina mais sustentável e manufatura verde é uma avaliação do impacto ambiental de suas instalações. O método mais comum para avaliação de impacto ambiental do processo de manufatura é Avaliação do Ciclo de Vida ou ACV. ISO 14040 define ACV como a compilação e avaliação das entradas, saídas, e potenciais impactos ambientais de um sistema de produto ao longo de seu ciclo de vida.

4 Perguntas para se Fazer:

1. Definição de Meta e Escopo – O que estou tentando alcançar nesta investigação?
2. Análise de Inventário – Quais são as entradas quantificadas (energia, água, materiais, etc.) e saídas (emissão de ar, água residual)?
3. Avaliação de Impacto – Como estas coisas afetam o meio ambiente?
4. Interpretação – O que posso mudar para tornar meus processos mais eficientes e ecológicos?

Existem bancos de dados disponíveis para ajudar com a análise de inventário. Estes bancos coletam informações como taxa de avanço, velocidade de corte, diâmetro da ferramenta, tempo de corte, propriedades do refrigerante, e então calculam todas as entradas e saídas de material e energia.

Entendendo o Impacto dos Fluidos de Corte

Fluidos de corte são muito provavelmente o poluente número um em sua oficina, e estão no caminho de alcançar manufatura verde. Segundo Processos Modernos de Manufatura, fabricantes norte-americanos consumiram mais de 2 bilhões de galões em 2002, e o mercado de fluidos para trabalho de metal só cresceu desde então. Fluidos de corte têm vários benefícios ao processo de usinagem, envolvendo principalmente resfriamento da região de corte, lubrificação e evacuação de cavacos.

Contaminantes

Tirar o máximo do seu refrigerante é fator chave de eficiência de custo em qualquer oficina. Portanto, um dos maiores problemas que você provavelmente enfrentará, ou está enfrentando, é a deterioração do desempenho do fluido de corte devido a contaminantes. Os tipos mais comuns incluem:

1. Óleos livres (óleo de vazamento ou cárter) – Líquido que lubrifica engrenagens e equipamentos de CNC vazando para o fluido de corte
2. Particulados Grossos – Resíduos sólidos relativamente maiores, cavacos e aparas
3. Particulados Finos – Peças extremamente pequenas da peça ou ferramenta que geralmente consistem de metais pesados como cobalto, cádmio, cromo, alumínio e chumbo
4. Microorganismos – Bactérias e fungos que crescem dentro das paredes e tubos da máquina CNC

Particulados grossos como cavacos e aparas são geralmente facilmente extraídos usando H-Chain, corrente e raspador, barra de empurrar, ou sistema de canaleta. Particulados finos são mais difíceis pois requerem separação ou filtração na forma de tanques de decantação, separadores de espuma, separação centrífuga, ou separadores magnéticos. Óleo livre também pode ser removido através de filtração mas também pode ser cuidado rápida e facilmente com um desnatador.

O sistema de filtração certo pode economizar dinheiro das oficinas e ajudar o meio ambiente.

Microorganismos são os mais difíceis de remover pois podem ser um décimo do tamanho dos particulados finos. "Cheiro de segunda-feira" é efeito colateral comum de bactérias anaeróbicas excretando sulfeto de hidrogênio durante processos metabólicos. Estes organismos são uma das principais razões pelo qual refrigerante tem que ser drenado e trocado a cada poucos meses. Avanços em tecnologia nas últimas décadas tornaram possível para sistemas de microfiltração de membrana separar biomassa, bem como óleo de fluidos refrigerantes. Com estes sistemas, operadores não terão mais que usar biocidas problemáticos pois estes têm efeitos de saúde problemáticos para o meio ambiente e funcionários. No entanto, é importante notar que a maioria dos microorganismos não cresce no fluido de corte mas nas paredes/tubos da máquina ou enterrados no resíduo de cavacos no fundo do tanque.

Algumas maneiras de reduzir acúmulo de microorganismos em sua oficina incluem:

• Manter máquinas limpas – lodo, aparas e cavacos podem ser criadouros de bactérias
• Reduzir contaminação orgânica – saliva, suor, tabaco, e matéria orgânica são todas fontes de alimento para microorganismos
• Reduzir quantidade de óleo de vazamento – Isso também pode ser fonte de alimento

Uma pilha suja de cavacos onde bactérias crescerão e fedem sua máquina.

Tipos de Fluidos de Corte

Um bom fluido de corte deve ter alto ponto de fulgor, boa adesividade, alta estabilidade térmica e alta estabilidade oxidativa. Alto ponto de fulgor é necessário pois o fluido não deve pegar fogo em altas temperaturas (gasolina tem baixo ponto de fulgor). Boa adesividade permite fluido grudar na superfície da peça. Isso cria uma camada entre a ferramenta e a peça, ajudando a separá-las e assim, reduzindo atrito. Maiores quantidades de atrito levam a maior força de corte, que leva a maiores temperaturas de corte.

Altas temperaturas de corte são problemáticas, pois causam desgaste mais rápido da ferramenta e também podem causar endurecimento da peça. Alta estabilidade térmica significa que em altas temperaturas, o fluido deve ter baixa viscosidade (exemplo de fluido com alta viscosidade seria mel em temperatura ambiente). Viscosidade menor na região de corte permite menor atrito, e portanto menores quantidades de calor e força de corte. A estabilidade oxidativa de um fluido de corte decide quanto tempo aquele fluido pode ser usado. Após um tempo, óleos começam a oxidar, o que causa aumento de viscosidade e quantidade de depósitos de lodo.

Quantidades excessivas de refrigerantes podem significar quantidade excessiva de desperdício.

Para o propósito deste artigo, fluidos de corte serão colocados em duas categorias amplas: biodegradáveis e não-biodegradáveis.

Refrigerantes Não-Biodegradáveis

Refrigerantes não-biodegradáveis são baseados em petróleo. Eles têm alta toxicidade humana e ecológica, resultando em riscos de saúde ocupacional. Também têm processos de descarte complicados.

Refrigerantes Biodegradáveis

Refrigerantes biodegradáveis são baseados em plantas. Geralmente fabricados de vegetais como soja, coco e canola, ou plantas não-comestíveis como neem, karanja e jatropha. Este fator os torna recurso renovável e menos tóxicos para humanos e meio ambiente.

Nos últimos anos, alguns óleos vegetais modificados superaram óleos baseados em petróleo em performance quanto a acabamento superficial, supressão de calor e lubrificação. Um estudo, publicado na Science Direct, centrado em torneamento em aço inoxidável 304 revelou que óleo de coco com aditivo de ácido bórico foi significativamente melhor combatendo desgaste de flanco e rugosidade comparado a dois outros fluidos. Isso foi devido à alta estabilidade térmica da solução baseada em vegetal.

Outro estudo, publicado na IOP Science, encontrou que combinação de óleo de neem e karanja foi superior a SAE 20W40 (óleo baseado em petróleo) quanto a lubrificação ao furar aço doce. Resultados mostraram que a solução de óleo vegetal reduziu a força de corte devido à sua maior viscosidade e adesividade. Isso finalmente levou a melhor acabamento na peça.

Resumo de Mudanças de Refrigerante Custo-Eficientes que Você Pode Fazer

• Reduzir acúmulo de microorganismos mantendo máquinas limpas e reduzindo contaminação externa
• Instalar sistema de microfiltração de membrana
• Trocar para fluido de corte mais eficiente e biodegradável

O Impacto Positivo da Usinagem a Seco na Manufatura Verde

Usinagem a seco deve ser utilizada sempre que a oportunidade se apresenta, pois os custos e questões ambientais associados à obtenção, gerenciamento e descarte de fluido de corte são eliminados. Outro benefício da usinagem a seco é a ausência de choque térmico. Quando a fresa sai do corte mas refrigerante ainda está soprando, a grande flutuação de temperatura (choque térmico) causará quebra da aresta mais rápido que se rodasse quente o tempo todo. Usinagem a seco é mais prevalente em operações com cortes interrompidos ou ao cortar aços endurecidos. É especialmente popular em operações de fresagem com altas velocidades e avanços. Cortar com parâmetros altos permite que a maior parte do calor seja dispersa nos cavacos em vez da peça. Isso também ocorre ao usinar aços endurecidos.

Ferramentas Ideais para Usinagem a Seco

A ferramenta ideal deve ser mais resistente ao calor, e menos geradora de calor. Metal duro é bom substrato pois é extremamente duro e forte. Ferramentas revestidas são a melhor opção para usinagem a seco pois têm isolamento térmico melhorado e auto-lubrificação melhorada.

O Efeito Positivo da Lubrificação de Quantidade Mínima (MQL)

• Consumo de fluido significativamente reduzido
• Fluidos de corte e lubrificantes mais seguros
• Riscos de saúde reduzidos para funcionários
• Ambiente de oficina mais limpo
• Manutenção reduzida

Como tão pequena quantidade de fluido é usada em MQL, isso torna uma aplicação perfeita para usar óleos vegetais ligeiramente mais caros. MQL tem sido mais eficaz em operações de serragem e furação.

Benefícios da Manufatura Verde

Dar uma segunda olhada em suas atuais operações de usinagem através de lente ambientalista pode economizar tempo, dinheiro, e criar local de trabalho menos perigoso para seus funcionários. Usando as técnicas acima, pode-se aproximar eficiência da oficina e fazer mudanças apropriadas para benefício de gerações atuais e futuras.