Superando um desafio complexo de usinagem:a estrutura em escada para um motor diesel de 13,6 litros

Quando um cliente nos trouxe um novo projeto de motor diesel de 13,6 litros para equipamentos agrícolas e de construção de alta potência, ele não precisava apenas de um fornecedor de usinagem — ele precisava de um parceiro que pudesse ajudá-lo a levá-lo até a linha de chegada. Esta era uma plataforma de motor crítica e no centro dela estava uma complexa estrutura de escada.

Desde o início, o cliente sabia que esta peça não seria fácil de usinar . Ele media mais de 40 polegadas de comprimento, exigia tolerâncias rígidas e especificações de torque precisas e, eventualmente, seria montado usando torque robótico para garantir consistência. Eles procuraram a Stecker por causa de nossa reputação, não apenas na usinagem de peças complexas, mas também por nossa equipe de engenharia especializada que poderia ajudá-los a aperfeiçoar o projeto.

Tal como acontece com muitos dos nossos projetos, a usinagem final é apenas uma pequena parte da história .

Descrição do projeto da estrutura da escada

O design da estrutura em escada deste OEM fica no topo de um grande bloco de motor diesel de 684 cavalos de potência e desempenha várias funções essenciais. Ele contém os principais componentes do trem de válvulas – molas de válvula, eixo de comando e eixo oscilante – e distribui as cargas internas do motor. Estruturalmente, proporciona rigidez, reduz a vibração e garante o alinhamento adequado dos eixos que acionam e sincronizam o movimento da válvula.

Prototipagem, parceria e engenharia em tempo real

O cliente trouxe os projetos iniciais do projeto de seu motor e perguntou se poderíamos ajudá-lo a transformá-lo em uma realidade usinada. Não se tratava apenas de citar uma parte, mas de arregaçar as mangas e trabalhando lado a lado com seus engenheiros de projeto para resolver problemas desde o início. 

Suas equipes de design se reuniram no local em Stecker para colaborar no desenvolvimento de protótipos com nossos engenheiros. Começamos com peças fundidas em areia de alumínio, que são ideais para prototipagem devido ao menor custo de ferramentas e rápido retorno.

A estrutura da escada exigia torque extremamente rígido e tolerâncias dimensionais de alguns mícrons, o que significava que a peça tinha que ser usinada exatamente como seria usada no motor. Trabalhando com a equipe de projeto do cliente, fizemos ajustes de projeto em tempo real durante a usinagem para refinar recursos e otimizar o posicionamento dos parafusos. 

Como as peças fundidas de alumínio podem torcer ou flexionar sob torque, foi essencial manter especificações de torque idênticas durante os testes. Até usamos os mesmos parafusos e valores de torque durante o mandrilamento linear. Também construímos um simulador que refletia a configuração da montagem, permitindo-nos validar o processo de usinagem em condições reais . Para garantir a repetibilidade, integramos o torque robótico, garantindo que cada peça atendesse exatamente aos mesmos padrões de montagem daquelas na linha de produção.

Esse nível de detalhe era importante. Com uma peça deste tamanho e estruturalmente importante, mesmo pequenos desvios podem prejudicar todo o sistema do trem de válvulas. Ao construir um simulador e imitar as condições de montagem do OEM, ajudamos a garantir que ele seria instalado de forma limpa, teria um desempenho consistente e atenderia às rigorosas demandas do cliente.

Desafios de engenharia e usinagem

O que tornou este projeto particularmente desafiador foi a mudança da fundição em areia para a fundição sob pressão, à medida que o programa aumentava em direção aos volumes de produção. A fundição sob pressão oferece eficiência e repetibilidade, mas também apresenta riscos como a porosidade – pequenos vazios no material que comprometem a resistência e a integridade da superfície. 

Para agravar o problema estava o fato de que as fundições sob pressão não podem transportar excesso de estoque de máquinas. Remover muito material durante a usinagem pode, na verdade, criar porosidade, e não eliminá-la. . Isso significava que tínhamos que seguir uma linha tênue – material suficiente apenas para usinar superfícies limpas, mas não o suficiente para provocar falhas de fundição.

Para resolver esse problema, estamos em estreita parceria com a fundição, realizando revisões conjuntas tanto em nossas instalações quanto no local com sua equipe . Juntos, testamos diferentes tolerâncias de fundição, ajustamos estratégias de usinagem e, por fim, modificamos as ferramentas mais de uma dúzia de vezes para acertar.

Indo além em busca de qualidade e rastreabilidade 

A transição do protótipo para a produção completa exigiu um investimento significativo em ferramentas personalizadas para manter tolerâncias e consistência em milhares de peças. Como esta estrutura de escada é usinada em uma linha dedicada, todos os acessórios, grampos e fluxos de trabalho foram desenvolvidos especificamente para esta peça . Passamos muito tempo antecipadamente em processos Poka-yoke, testes ergonômicos e feedback do operador para garantir que a célula fosse ativada antes de iniciar a operação. 

Do ponto de vista da qualidade, este projeto não deixa nada ao acaso. Cada estrutura da escada é 100% inspecionada , e cada um é serializado com um código de matriz de dados vinculado diretamente ao seu relatório de inspeção. Nosso sistema registra todos os dados dimensionais digitalmente, portanto, se um cliente ligar com uma dúvida, seja amanhã ou daqui a cinco anos, podemos obter o histórico exato de inspeção dessa peça em segundos. Esse nível de rastreabilidade é essencial para uma peça tão crítica , e dá ao nosso cliente total confiança de que cada componente que sai da Stecker atende às especificações e é totalmente respaldado por dados.

Construído para os trabalhos mais difíceis e pronto para novos desafios

Nos meus 24 anos na Stecker, posso dizer com segurança que esta é uma das peças mais difíceis que já construímos. Exigiu toda a experiência em engenharia, coordenação de fundição e disciplina de processo que tínhamos. E é exatamente para esse tipo de desafio que fomos criados.

Peças complexas como essa não são apenas desafios técnicos, são oportunidades para colaborar, inovar e provar por que a Stecker é o fornecedor-parceiro preferido quando a precisão e o desempenho não podem ser comprometidos. 

Com recentes investimentos em equipamentos e melhorias de capacidade, estamos prontos para assumir novos projetos de usinagem de alta complexidade para parceiros OEM. Entre em contato conosco para falar sobre seu desafiador projeto de usinagem CNC hoje.

Sobre o autor

Jason gosta de resolver os desafios dos clientes. Como vice-presidente de desenvolvimento de negócios, Jason é responsável pelo desenvolvimento de novos negócios, além de ser a pessoa indicada para vários clientes atuais da SMC. Jason trabalhou em engenharia, produção e vendas e descobriu que seu maior ponto forte é fornecer aos clientes soluções para seus desafios de fabricação.