Software Avançado de Nesting Aumenta Eficiência de Produção para Fabricantes e Cortadores de Metal

Com o software mais recente para nesting de peças, fabricantes e cortadores de metal aumentam significativamente a produtividade de manufatura

Programas de software de nesting mais inteligentes, rápidos, com melhor automação e outras grandes melhorias estão ajudando fabricantes e cortadores de metal em job shops e outros construtores a injetar um impulso de produtividade em suas operações de fábrica. Acelerar processos industriais é sempre fundamental, mas fazê-lo com eficiências ideais obtidas através de novas ferramentas e técnicas de nesting dá às oficinas uma vantagem sobre a concorrência.

Sistemas de software de nesting são empregados por uma ampla faixa da indústria de manufatura, variando de pequenas job shops a operações de manufatura de médio a grande porte que implantam uma gama de sistemas de corte de metal, desde equipamentos de solda e corte a laser até waterjets, plasma e sistemas de corte oxicombustível. Obter os rendimentos certos no corte de chapa metálica plana é um objetivo chave para as oficinas, junto com garantir altos níveis de segurança, manter custos baixos e acelerar operações com os mais recentes sistemas em rede e equipamentos de automação.

Nesting para Melhores Rendimentos

Embora os fabricantes sempre queiram obter os melhores rendimentos de seus programas de nesting, não é o único fator que os gerentes devem procurar ao buscar a melhor solução de nesting para sua operação particular, observou James Lindsey, gerente de produto SigmaNest, SigmaTEK Systems LLC (Cincinnati).

"Tipicamente, com software de nesting, há várias coisas que as pessoas olham para medir a produtividade", disse Lindsey. "O rendimento do nesting é um deles. É o mais fácil. Levamos as coisas um pouco mais longe. Não é tudo sobre rendimento, é sobre preparar as peças para o processo seguinte."

Juntar três ou quatro pedidos próximos pode ajudar, quando possível, a obter bons rendimentos — o máximo de peças possível de uma chapa de material. Automatizar o processo com otimização de NC, automatizar o nesting e o caminho de ferramenta NC, também ajudam imensamente a aumentar a produtividade.

"Com rendimento, varia muito", disse Lindsey. "Dependendo das peças que você está rodando, pode ser 80-90%, mas pode variar de 60-90%. Se você está fazendo peças largamente retangulares, aquele 90% é onde você gostaria de estar."

Se a oficina está cortando peças circulares, não há uma ótima maneira de obter altos rendimentos de nesting. "Pegue um disco, não há muito que eu possa fazer sobre nesting de peças redondas. Haverá alguma sucata. Retiramos essa peça, e isso é o que chamamos de remanescente, e alguns optam por cortá-lo em sucata. Se for aço carbono, tipicamente não nos preocupamos com isso, e temos ferramentas para gerenciar isso.

"Nossos clientes tipicamente têm uma ampla gama de tipos e marcas de máquinas, e querem um software que rode todas as suas máquinas sem perder nenhuma funcionalidade da capacidade das máquinas", acrescentou Lindsey. "Importar dados com sistemas existentes, e exportar dados para sistemas MRP é sempre importante."

O mais recente SigmaTEK SigmaNest X1 Versão 1.3 adicionou suporte a sistema operacional Windows de 64 bits, o que ganhou velocidade, e mais melhorias de nesting aumentaram rendimentos em 2-4% ou mais, disse Lindsey. Mais melhorias de rendimento de nesting são esperadas no próximo lançamento da SigmaTEK, previsto para este mês. Essa atualização adicionará mais melhorias no caminho de ferramenta NC nos sistemas de manuseio de peças, disse Lindsey, bem como função NC com os mais recentes lasers de fibra. "Também começamos a lançar partes do SigmaNest SX, que é uma versão 3D do SigmaNest", acrescentou.

Nesting Automatizado, Opções na Nuvem

Quando gerentes de oficina consideram se devem ou não fazer nesting de peças, há realmente apenas uma boa resposta. A única maneira de otimizar totalmente o material e as máquinas envolvidas é ter boas capacidades de nesting. "Não importa qual processo você está usando, a resposta seria a mesma. Quando você fala sobre nesting, está falando sobre utilizar o material da melhor maneira possível", observou Laura Blackmon, gerente de programação de software, ESAB Cutting Systems (Florence, SC), construtora de sistemas de solda, plasma e corte oxicombustível.

Em oficinas de fabricação, trabalhadores do chão de fábrica têm que puxar grandes peças de chapas de aço e metais, que muitas vezes são peças de até 10 × 20 pés (3 × 6 m) de tamanho, usando guindastes e outra automação, disse Blackmon. "Você tem bastante carregamento e descarregamento, há muitos requisitos de segurança a considerar", ela adicionou. "Durante esse tempo, não há utilização da máquina, nenhum corte acontecendo. O que o nesting faz é coletar todas as peças, coletá-las em uma chapa, e com nesting, você obtém utilização muito maior do material. Você também diminui o tempo de produção em pelo menos 50%, talvez até 75% — então há uma enorme diferença entre fazer nesting e não fazer."

Com o mais recente software de nesting Columbus III da ESAB, operadores podem usar suas capacidades de nesting automatizado para definir tarefas de nesting à meia-noite, disse ela, e os trabalhos de uma oficina são programados com nesting ideal para cada trabalho e cada cliente. "Sem um programa de nesting, você não pode fazer isso eficientemente. Outra grande coisa com clientes é garantir a segurança do trabalhador. Quando falamos de segurança, isso faz parte dos custos de corte", ela disse. "Custos de compensação de trabalhadores estão subindo vertiginosamente, e quando você entra nos custos de segurança, torna-se uma questão muito, muito grande."

O nesting também permite que as oficinas reduzam drasticamente a quantidade de tempo que os trabalhadores usam para pegar e colocar material, disse Blackmon. "Se essa máquina não está rodando, aquele plasma não está rodando, eu não estou tendo nenhum retorno", ela afirmou. "Qualquer coisa abaixo de 75% [tempo de execução/utilização da máquina] é muito improdutivo."

Duas novas funcionalidades ajudaram usuários do Columbus, incluindo um novo Job Wizard e novas ferramentas de software baseadas na nuvem, disse Blackmon. O Job Wizard permite que departamentos de entrada de pedidos soltem facilmente seus pedidos no Columbus para as operações de nesting noturnas. "O Columbus entende o inventário da empresa; à meia-noite ele inicia o nesting e, quando a oficina abre pela manhã, os nests já estão prontos. Fomos completamente para a automação." O software faz nesting automático dos trabalhos e consegue contabilizar vários materiais e espessuras diferentes, e as ferramentas de desenho do programa funcionam com todos os principais pacotes de modelagem sólida 3D CAD disponíveis.

O segundo grande avanço é com os novos serviços de dados CutCloud e WeldCloud da empresa, que a ESAB demonstrou em uma feira em Düsseldorf, Alemanha, em setembro, e terá em exibição na feira FABTECH de novembro em Chicago. As ferramentas de compartilhamento de dados baseadas na nuvem CutCloud e WeldCloud eliminam a pessoa com a prancheta analisando o processo, observou ela, e em vez disso processam dados em tempo real com ferramentas baseadas na Web para analisar processos de fábrica de forma mais rápida e completa.

"O avanço técnico no CutCloud é que ele permite que as empresas fechem o ciclo de volta para os gerentes", disse Blackmon. "Nossos clientes estão ficando mais inteligentes e produtivos e a maneira de fazer isso é entender seu processo. Isso vai fazer uma grande diferença."

Melhorando o Resultado Final

Automatizar a linha de fabricação com melhores misturas pode frequentemente levar à redução de custos de corte para oficinas de fabricação. "Tradicionalmente, fabricantes adotaram a abordagem de rodar trabalhos separadamente. Isso facilita manter as peças/clientes separados para rastrear trabalhos pela oficina e atribuir custos", disse Doug Wood, gerente geral da Radan, Américas, para a Vero Software (Cheltenham, UK, e Tuscaloosa, AL). "Soluções de nesting hoje realmente progrediram para permitir que fabricantes de chapas metálicas combinem os trabalhos de múltiplos clientes e mantenham o rastreamento das peças.

"Combinar trabalhos e produzir as peças que você precisa quando você precisa ajuda com utilização de material e tempos de execução da máquina", ele adicionou. "Os sistemas de nesting também podem integrar com o sistema MRP ou ERP de uma empresa para passar requisitos de produção. Uma vez que os nests foram gerados, etiquetas podem ser produzidas ou peças podem ser gravadas automaticamente para fins de identificação."

Fabricantes não apenas se beneficiam de maior utilização de material, disse Wood, mas também se beneficiam de maior eficiência da máquina mantendo a máquina rodando com chapas completas quando possível — fabricando as peças e quantidades necessárias.

Algumas das últimas melhorias no lançamento 2018 da Radan incluem um novo Motor de Nesting na versão atualizada que será lançada este mês, disse Wood. O software abordará utilização por chapa e o trabalho de nesting geral, ou projeto de nesting, ele disse.

"Adicionalmente, desenvolvemos o Radmanager, um novo produto que aborda desafios para nesting com múltiplos engenheiros e múltiplas máquinas", acrescentou Wood. "O Radmanager fornece uma solução com visibilidade através de múltiplas máquinas ou centros de trabalho para múltiplos operadores que permite flexibilidade com requisitos de produção. Se uma máquina está parada para manutenção preventiva ou reparo, você pode ver rapidamente se qualquer outro equipamento de corte tem disponibilidade e mudar a produção. O Radmanager também fornece funcionalidade para rejeitar peças por qualidade ou tolerância e tê-las adicionadas de volta ao cronograma de nesting."

Fabricantes na indústria de fabricação primariamente buscam facilidade de uso, soluções de nesting que podem importar rápida e facilmente dados 2D e 3D, e software que também lida com requisitos de produção de sistemas MRP, disse Wood. "Uma vez que as peças foram aninhadas, o desempenho pode ser rastreado para o que foi alcançado em utilização de material e tempos de execução da máquina. Adicionalmente, gerar os relatórios necessários e informações de etiquetas de peças, ou gravar automaticamente o número da peça para fins de identificação, são capacidades que os fabricantes buscam."

O software de nesting de hoje é usado para qualquer indústria que processa múltiplas formas e quantidades, ele adicionou. "Tivemos pedidos para aninhar componentes para madeira, plástico, nylon, vidro, chapa metálica e chapas — e até tivemos um pedido para aninhar em chocolate.

"Cada máquina diferente terá suas próprias características, bordas de chapa requeridas, espaçamento entre peças, e ângulos de rotação", disse Wood. "Uma boa solução de nesting deve ser capaz de fazer ajustes na hora. Então, se hoje meu waterjet está parado para serviço, todas as peças necessárias hoje terão que ser redirecionadas para minha prensa CNC, e peças aninhadas com requisitos de espaçamento diferentes e ferramentas [têm que ser] aplicadas para produzir as peças na prensa."

Eficiência também requer que o nesting deve estar conectado ao software CAM da empresa, ele adicionou. "Mover um furo, mudar uma entrada de corte, ou acomodar uma mudança de última hora — essas são realidades em um ambiente de fabricação", Wood observou. "Idealmente, está integrado ao seu sistema de design, também, para poder soltar um assembly direto no seu projeto de nesting e calcular os padrões planos durante o processo sem a necessidade de exportar/importar arquivos de peças."

Velocidade, Precisão Entregam Produtividade

Muitos novos recursos no software de nesting avançado de hoje entregam produtividade de peças com tempos de corte mais rápidos e melhor precisão, observou Derek Weston, gerente de marketing de produto para produtos CAD/CAM na Hypertherm (Hanover, NH), desenvolvedora de máquinas de corte waterjet e plasma, com esses ganhos vindos de importação CAD mais eficiente, nesting mais rápido, ou técnicas de corte que reduzem o tempo total de corte. Por exemplo, ele observou que a tecnologia Rapid Part da Hypertherm pode fornecer até 100% de aumento em peças por hora, e sua tecnologia True Hole pode entregar furos prontos para parafusos cortados a plasma em aço carbono, eliminando a necessidade de operações secundárias de furação.

Melhorias em programação mais rápida, facilidade de uso e reduções de custo com economia de material somam, e Weston disse que software de nesting avançado pode ser surpreendentemente fácil de aprender e usar, exigindo menos passos e permitindo que usuários completem tarefas mais rapidamente. "Isso não apenas acelera o processo de programação, mas torna mais fácil treinar novos funcionários", ele disse. "Ao mudar para um software de nesting avançado, você pode ver uma melhoria instantânea na utilização de material. Isso se deve aos algoritmos sofisticados e técnicas de otimização usadas no nesting automático, e eficiências ganhas com gerenciamento de chapas e processamento de ordens de trabalho. Mesmo uma pequena melhoria na utilização de material pode economizar dezenas de milhares de dólares por ano."

Novos avanços técnicos incluem o software Hypertherm ProNest com suporte total para suas tecnologias SureCut, incluindo True Hole e Rapid Part, ele adicionou, que são entregues automaticamente sem intervenção do operador, e True Bevel, que reduz muito o tempo de configuração de chanfro. Tecnologias SureCut são aplicadas sem a necessidade de operadores altamente qualificados, ele observou.

Alguns novos recursos disponíveis no ProNest 2017 v12.1 incluem Dynamic Align, que cria uma coluna ou fileira conectada de peças do tipo retangular, alinhadas em um lado, e peças alinhadas podem ser conectadas com uma linha comum ou ponte. Isso permite queda de peça com uma única passagem de corte na borda alinhada, e evita colisões à medida que as peças são liberadas enquanto a cabeça de corte se afasta da peça. Outros novos recursos do ProNest são seu Data Sync, que exporta dados de trabalho do ProNest no formato necessário por sistemas ERP à medida que nests são completados, e a Detecção de Chanfro Solidworks, para identificar bordas chanfradas em peças Solidworks e atribuir automaticamente chanfro do ProNest a elas durante a importação.

Necessidades de Nesting para Waterjets

Nem todo fabricante precisa pular imediatamente para software de nesting, observou Carl Olsen, diretor de produtos de software, OMAX Corp. (Kent, WA). "Nesting é algo que eu realmente desencorajo pessoal de waterjet de pular no início, porque quando as pessoas perguntam sobre isso, muitas vezes é uma fantasia sobre como elas usarão suas máquinas que nem sempre se alinha com a realidade, e elas não sabem o que não sabem, então acabam comprando o software errado de $20.000", disse Olsen. "Há uma grande variedade de software de nesting por aí que tem uma variedade de casos de uso e conjuntos de recursos, então qual software de nesting é melhor depende muito de como será usado. Então é algo para avaliar cuidadosamente, tipicamente melhor após ter alguns meses de experiência com sua máquina quando fica claro o que é realmente necessário.

"Há um par de razões principais para fazer nesting, mas nem todo fabricante precisa de nesting. No entanto, aqui estão as principais coisas que o software de nesting pode fazer para uma oficina", disse Olsen, incluindo "preencher material eficientemente com peças para minimizar a quantidade de material desperdiçado e maximizar a quantidade de peças cortadas em uma chapa de material." Funções secundárias de software de nesting incluem funções de gerenciamento como rastreamento de chapas remanescentes, agendamento de trabalhos e outras funções, ele disse.

O software mais recente da OMAX oferece aos usuários planejamento automático de caminho de ferramenta melhorado, especificamente considerando planejamento automático de caminho de ferramenta para chapas aninhadas. "Isso pode ser usado para permitir o uso de nesters de terceiros que não têm seu próprio planejamento de caminho de ferramenta", disse Olsen.

Para muitos usuários, facilidade de uso é frequentemente importante em software de nesting, disse Olsen. "A capacidade de preencher maximamente uma chapa de material com sucata mínima é frequentemente um diferencial", ele disse. "Às vezes é integração e oportunidades de automação. Outras vezes, é algum recurso único para um processo particular." As oficinas que cortam uma variedade de formas em alta produção podem colocar software de nesting para melhor uso, ele adicionou.

Software de nesting é crucial para uso eficiente de material e tempo dos operadores, observou Kurt Mueller, diretor de gerenciamento de produto para construtora de waterjet Flow International Corp. (Kent, WA). "Ser capaz de combinar eficientemente trabalhos de diferentes clientes que utilizam o mesmo material permite melhor vazão para a oficina de fabricação e menor material de sucata", disse Mueller. "Finalmente, software de nesting permite rastreamento e reuso de quaisquer remanescentes de tamanho adequado para outros trabalhos."

As últimas atualizações de software da Flow expandem a capacidade de importar uma ampla variedade de formatos de modelagem padrão da indústria, incluindo trabalho com modelos sólidos para corte 2D e 3D, ele adicionou. "Ser capaz de aceitar uma ampla variedade de formatos permite flexibilidade para oficinas de fabricação e não exige que elas comprem muitas ferramentas CAD diferentes para cortar peças em suas máquinas waterjet Flow."

Principais recursos de bom software de nesting incluem empacotamento eficiente de formas em um material, uma maneira fácil de rastrear remanescentes e trazê-los de volta ao software para nests futuros, bem como facilidade de uso. "Para derivar o maior benefício do software de nesting, ele precisa ser acessível a programadores com a menor barreira possível para aprendizado."

Fabricantes de metal certamente se beneficiam de melhor utilização de material, mas software de nesting é útil em qualquer indústria onde material de estoque plano é usado — não importa o tipo de material, ele adicionou. "Empresas processando materiais de alto valor como titânio e outras ligas perceberão benefícios ainda maiores ao aninhar peças eficientemente."