Usinagem CNC: Impulsionando Inovação no Setor de Energia Verde

O setor de energia é a força vital da sociedade moderna, alimentando continuamente todos nossos dispositivos e indústria. Consequentemente, esta produção constante e vigilante de energia requer todo tipo de equipamento avançado, desde válvulas hidráulicas para a indústria de petróleo e gás até células solares e peças de turbinas eólicas. A CNC tem sido crucial na criação destes dispositivos complexos.

Além de aeroespacial e automotiva, a produção de energia é um dos maiores usos de usinagem CNC. No entanto, a indústria de energia está em um ponto de virada onde pode ter que abrir espaço para formas mais novas e verdes de energia junto às fontes convencionais, ou (mais radicalmente) abandonar petróleo e gás por renováveis completamente. Afinal, o setor de renováveis cresceu 5% ao ano de 2007 a 2017, com mais iniciativas e apoio global crescente também aumentando.

Em geral, peças CNC e usinagem avançada aumentarão a qualidade e eficiência das ferramentas e peças de geração de energia. Este artigo analisará algumas das principais formas pelas quais a CNC está desempenhando um papel crucial nesta mudança.

Energia Eólica

A produção de energia eólica requer peças duráveis e duradouras que suportem enorme estresse mantendo precisão. Fabricantes têm que produzir pás precisas para lidar com pressão do vento com desgaste mínimo. Usinagem de metal e fibra de carbono tem sido crucial não apenas na produção das pás, mas também em peças como os mancais gigantes que ajustam o ângulo. Com o uso de CNC, os mancais gigantes no mecanismo de ajuste de uma turbina eólica podem ser fabricados com precisão tipicamente reservada para peças menores. Como estas são peças massivas cuja mobilidade impacta severamente seu desempenho, elas (muito como pás de motor de avião) precisam ser severamente precisas.

Geralmente, máquinas de torno multiuso são usadas para engrenagens, caixas de engrenagens e rotores. Considerando o tamanho da turbina eólica média, requer máquinas grandes e pesadas, com cerca de 90% da fabricação de rodas dentadas envolvendo corte de metal. Hoje em dia, isso é dominado por fresamento de engrenagens, usando fresas de rolo ou disco. Similarmente, máquinas de furação CNC são frequentemente usadas para processar furos em trocadores de calor de tubo e casco para uma variedade de sistemas de energia.

Com turbinas eólicas e moinhos de vento, há necessidade de máquinas CNC que processem plásticos reforçados com fibra de carbono ou materiais de fibra de vidro. Em termos de materiais, fibra de vidro com núcleo oco, alumínio e madeiras leves também podem ser usados para pás do rotor. O perfil da pá da maioria das pás de rotor é bastante similar ao de aviões, então estas máquinas requerem precisão pesada.

Energia Solar

Além dos próprios painéis solares, existem várias peças que precisam de fabricação precisa, como estruturas, trilhos traseiros e trilhos de suporte. Máquinas de fresamento e furação são ideais para tais projetos e muitas empresas comercializam suas máquinas CNC como especificamente para produzir peças de painéis solares. Mesmo grandes linhas de produção de painéis solares incorporam múltiplos tipos de processos CNC como corte e furação, mas também requerem múltiplos processos não-CNC em conjunto com operadores trabalhando simultaneamente.

Como linhas de produção podem ser massivas e ostensivas, empresas como Fanuc têm oferecido braços robóticos versáteis que podem lidar com formas com mais flexibilidade e economia de espaço de trabalho. Similarmente, empresas como Beam cut oferecem software especializado em fabricação de painéis solares que simplificam o processo e requerem apenas uma pessoa para operar. Esta é uma das formas pelas quais a CNC está liberando espaço e utilização de mão de obra.

Fabricantes de painéis solares frequentemente usam centros de torneamento e cortadores a fio para estruturas e carcaças. Máquinas de corte a plasma e laser de fibra frequentemente se especializam em fabricação de painéis solares, com vários lasers sendo usados para dividir os próprios painéis. Similarmente, empresas como Protolabs incorporam uma mistura de usinagem CNC e impressão 3D para produzir painéis solares. Isso indica que pode haver espaço para fabricação híbrida dentro da indústria de energia solar.

Energia Hidrelétrica

Turbinas e geradores hidrelétricos não são apenas máquinas massivas. Eles também precisam ser duráveis contra pressão e danos da água e compostos de metais que possuam estas mesmas qualidades, frequentemente utilizando peças de aço carbono e aço inoxidável. Empresas em todo o mundo usam tecnologias CNC para produzir todo tipo de componentes, desde eixos e buchas simples até carcaças de turbinas hidrelétricas, rotores e tampas.

Envolve o torneamento, mandrilamento de linha e fresamento usuais, mas frequentemente em escala massiva, dependendo das necessidades da usina. Para referência, a Canyon Hydro na América do Norte usa uma máquina de fresamento CNC de 7 eixos capaz de fabricar turbinas hidrelétricas Pelton e Francis de até 16 pés de diâmetro pesando 25 toneladas. A máquina CNC corrige imperfeições menores (mas potencialmente impactantes) na turbina. Isso está entre muitas outras máquinas em seu centro de fabricação. Em escala ainda maior, a instalação da Voith Hydro em York usina peças que podem ter mais de 42' (12,80 m) de diâmetro e pesando mais de 350 toneladas (317,5 t).

Além de turbinas, fresamento CNC e outras tecnologias de usinagem são usadas para desenvolver comportas de barragens e estações hidrelétricas. Em certos casos, o crescimento de várias máquinas CNC permitiu a produção de tais peças acontecer no local, em vez de serem trazidas de uma fábrica distante.

No geral, o mundo da energia verde está se beneficiando imensamente da usinagem CNC e tecnologias modernas. Apenas arranhamos a superfície de suas capacidades, mas já existem tantas aplicações, vantagens e casos de uso.