Toolpaths de fresamento dinâmico impulsionam crescimento de peças personalizadas para fabricantes de soft-gel

Oficina NC impulsiona seu negócio de peças personalizadas com toolpaths de fresamento dinâmico

Ao fabricar produtos soft-gel de balcão e prescrição, a dosagem que preenche cada cápsula de gel deve ser precisa. Segue-se, então, que o sistema para medir a quantidade de formulação exige o mesmo nível de precisão exigente. Tal é o requisito em fabricantes líderes de contratos de produtos soft-gel nutricionais e farmacêuticos. Para manter suas bombas de medição e equipamentos de produção precisos e confiáveis, eles recorrem à Progressive Tool & Manufacturing Inc. (Greensboro, NC).

"Fabricantes de contrato usam máquinas personalizadas que bombeiam o medicamento em taxas muito específicas", disse Ryan Thompson, engenheiro de design na Progressive Tool. "Obviamente, precisão e consistência são importantes. Temos feito e reformado peças para bombas de medição médicas por mais de uma década."

Fundada pelos irmãos Daniel e Richard Thompson, a Progressive Tool tem fabricado peças especiais de máquinas e gabaritos no centro da Carolina do Norte desde 1984. Principalmente, a empresa faz peças personalizadas — em séries de cinco a 10 peças em média — em vez de usinagem de produção. Seus clientes variam da indústria médica a contratantes de defesa a empresas aeroespaciais fazendo testes de protótipo, e mais. "Cerca de uma ou duas vezes por ano, fazemos trezentas ou quatrocentas de algo para um cliente", disse Ryan. "Mas, somos principalmente uma oficina que faz as coisas que fazem, medem ou montam coisas."

Funcionários são Ferramenteiros Qualificados

A Progressive Tool é diferente de oficinas de máquinas gerais. Uma coisa que a diferencia, segundo o fundador Richard "Dick" Thompson (pai de Ryan), é que todos os funcionários da empresa são ferramenteiros qualificados. "Mesmo se forem aprendizes", disse Dick, "são aprendizes de ferramenteiro. Todos podem levar uma peça do desenho à manufatura."

Segundo Dick, ferramenteiros fazem tudo — desde configurar o material e esquadriar as peças até rodar máquinas CNC, fazer os programas, fazer suas próprias configurações e fazer seus próprios dispositivos de fixação. "Não temos apenas operadores de máquina ou carregadores de peças", ele adicionou.

A empresa apoia seu treinamento de aprendizagem em ferramentaria e matrizes, algo que faz há 30 anos. Todos os funcionários da oficina terminaram um aprendizado de quatro anos ou estão servindo em um agora.

Para fazer peças especiais, a usa máquinas de fresamento CNC de quatro eixos, tornos CNC multieixos, e EDMs CNC de penetração e fio em conjunto com um poderoso software CAD/CAM que permite que ferramenteiros gerem programas de máquina-ferramenta que podem atingir tolerâncias extremamente apertadas.

"Usamos Mastercam [desenvolvido pela CNC Software Inc., Tolland, CT] para controlar todas as nossas máquinas CNC", disse Dick. Chamando-o de "um elo essencial", ele notou que os ferramenteiros de sua empresa não fazem nenhuma programação na máquina-ferramenta. "Fazemos tudo através do software."

A empresa mantém reputação como uma das oficinas de mais alta qualidade na área para peças personalizadas. Essa reputação é merecida, disse Dick, por não comprometer a precisão. A maioria dos trabalhos envolve peças com tolerâncias muito apertadas, ele disse. Citando um trabalho médico como exemplo, Dick descreveu o processo que a Progressive Tool usou em uma bomba de medição: "Retificamos as válvulas deslizantes planas e paralelas a 0,0002" [0,005 mm] sobre uma peça de aço inoxidável endurecido 0,500" × 2" × 10" [12,7 × 50,8 × 254 mm] para atingir um acabamento de 6 µin. [0,1524 µm]."

"Geralmente começamos com um modelo sólido. Levamos para o Mastercam, criamos toolpaths, e usamos a geometria de design original do modelo para rodar nossos toolpaths", disse Dick. Embora alguns clientes usem wireframe e dados de design de desenhos 2D, a Progressive Tool prefere usar modelos sólidos.

Atualização para Fresamento Dinâmico

A Progressive Tool tem usado Mastercam por cerca de 20 anos. No mesmo momento em que a empresa comprou um torno com sub-fuso, eixos C e Y, e ferramentas vivas, atualizou para Mastercam 2017. Com essa atualização vieram novas capacidades de toolpath que impressionaram os ferramenteiros.

Fresamento dinâmico (ou tecnologia Dynamic Motion) usa algoritmos proprietários programados no software para detectar automaticamente mudanças no material enquanto a ferramenta corta através. A ferramenta permanece engajada com o material, minimizando cortes de ar e permitindo que as máquinas sejam levadas à capacidade total. Thompson lembrou como cautelosos seus caras eram. "Nossos ferramenteiros tinham visto demonstrações sobre fresamento dinâmico e eram céticos", disse Dick. Mas quando voltaram do treinamento fornecido pela Barefoot CNC (Morganton, NC), um revendedor Mastercam, nunca olharam para trás.

Ao mesmo tempo, Dick notou que fresamento dinâmico não serve para toda peça e todo trabalho. No entanto, com a aplicação certa e as ferramentas de corte certas, fresamento dinâmico "não só funciona, é incrível", ele disse. Uma peça que a empresa fez em aço inoxidável 304 que costumava levar cerca de uma hora para desbastar e acabar agora leva 18 minutos. "É três ou quatro vezes mais rápido que nossa maneira antiga de fazer", ele disse.

Outro trabalho — corte de plástico — está rodando a 200 ipm, (5 m/min) girando a 6000 rpm. E, ele reportou, ao cortar alumínio e aço, a oficina pode rodar em velocidades empurrando 50 ipm (1,2 m/min), dependendo da profundidade de corte. "Tipicamente, eles tentam ir entre profundidade de diâmetro completo a 1½ vezes o diâmetro. Se for um cortador de ¾" [19,05 mm], estamos confortáveis indo de ¾" a 1¼" de profundidade", Ryan notou.

Ultimamente, ferramenteiros têm empurrado algumas das máquinas. "Todo mundo está meio que pressionando para ver o quão mais rápido podemos ir", Ryan disse.

Mesmo em velocidades aumentadas, ele descreveu a nova capacidade da oficina de desbastar e acabar uma peça com a mesma ferramenta como "a diferença entre noite e dia". Em vez de fazer cortes de profundidade com fresas de topo, onde está apenas tirando aquele fundo 0,050" a 0,0100" [1,27 a 0,254 mm], ele disse, "Estamos fazendo cortes de profundidade total e passos laterais incrementais em velocidades incríveis. Além de rodar velocidades mais altas, estamos realmente estendendo vida da ferramenta. E isso está nos poupando um pacote."

Assumindo Mais Trabalhos

O software, junto com novo equipamento de produção, está pavimentando o caminho para a empresa assumir mais trabalhos e expandir seu negócio. "Mesmo quando estamos fazendo 10 e 20 peças, a economia de tempo é substancial", disse Ryan. Ryan notou que, por causa dos avanços e velocidades possíveis, a Progressive Tool precisará atualizar alguns equipamentos mais antigos. "Máquinas dos anos 80 simplesmente não conseguem mais acompanhar", ele disse.

O Thompson mais jovem listou outros desenvolvimentos resultantes da atualização de software de 2017. O torno da empresa com sub-fuso e ferramentas vivas multieixos ativas abriu muitas novas possibilidades de negócios.

"Com o fresa-torno, temos peças com uma dúzia de configurações que agora somos capazes de fazer em uma configuração. Não só estamos economizando tempo, mas agora podemos aceitar mais — e diferentes — trabalhos!"

A atualização de software forneceu à Progressive Tool o recurso Verify de verificação de corte de modelo sólido/simulação de máquina do Mastercam. Dick chamou de "um grande economizador de tempo" em cada toolpath que a empresa roda. "Posso pensar em alguns projetos onde, enquanto trabalhávamos nele usando Verify, fomos capazes de dizer, 'Não, espera! Não podemos fazer desse jeito. Temos que contornar e atingir pelo verso, e somos capazes de recriar novos toolpaths eficientemente'."

Hoje, respaldada pela confiança em sua combinação de novo equipamento e novo software, a Progressive Tool está assumindo projetos com geometrias complexas e tolerâncias apertadas, expandindo seu trabalho de especialidade de longa data — peças personalizadas.

A economia de tempo do fresamento dinâmico sozinho, disse Ryan, colocou a Progressive Tool em uma posição melhor para conseguir mais trabalhos. "Seja médico, defesa, automotivo ou nuclear, nossos clientes confiam em nós para cotar com precisão e justiça. O software até nos ajudou com isso."

Segundo ambos os Thompsons, atualizar para Mastercam 2017 ajudou a reduzir prazos de entrega, tempos de produção e estender vida da ferramenta, ajudando a Progressive Tool a atingir suas metas de negócios enquanto mantém sua reputação em peças personalizadas.