Domínio do Mastercam CAD/CAM no Projeto Final de Engenharia IndyCar da IUPUI

Quando se trata de um programa de engenharia que "acerta em cheio", seria difícil superar o programa de Tecnologia em Engenharia Mecânica da IUPUI na Escola de Engenharia e Tecnologia. Localizado em um campus compartilhado, Indiana University–Purdue University Indianapolis (IUPUI).

O professor Ed Herger traz forte experiência em manufatura para a sala de aula. Sua carreira começou com anos na indústria, em P&D de ciência dos materiais, passando pela fabricação de produtos que vão de instrumentos térmicos a equipamentos de exercício. Depois, iniciou carreira na educação como professor adjunto em um community college afiliado à Haas Automation Inc. na Califórnia, que enfatizava aprendizado prático com máquinas-ferramenta CNC Haas e operações com software da CNC Software Inc., de Tolland, Connecticut, desenvolvedora do Mastercam CAD/CAM.

"Os alunos que escolhem tecnologia em engenharia mecânica na IUPUI, em vez de engenharia mecânica pura, são expostos a mais do que acontece no chão de fábrica, além das disciplinas de design", diz Herger. "Eles adquirem muitas habilidades práticas aplicáveis imediatamente após a faculdade, seja Mastercam, SolidWorks ou outros programas que ensinamos aqui."

Os alunos passam os dois primeiros anos em matérias acadêmicas variadas antes de mergulhar na tecnologia no terceiro ano. Até recentemente, o programa usava pouco material online e focava em currículo tradicional de aulas e projetos práticos. No software CAM, o Mastercam for SolidWorks era ensinado como complemento.

"A direção que queríamos seguir", diz Herger, "era proporcionar mais experiência em CAM, além de oportunidades de certificação online e externa. Isso significou concentrar no Mastercam e nos benefícios online do Mastercam University. Isso daria aos alunos a opção de receber certificado de proficiência além do diploma de Bacharel em Ciências, com aulas online tanto no laboratório quanto nos laptops e computadores domésticos dos alunos."

Herger selecionava duas ou três unidades do Mastercam University para os alunos percorrerem por conta própria, seguido de tarefa baseada nas operações ou recursos mostrados. "Na aula, coloco a lição do Mastercam e minhas próprias tarefas no computador e projeto na tela grande para compartilhar operações com diferentes grupos. Os alunos simplesmente seguem o curso online do início ao fim. Eu os monitoro e fiquei satisfeito com a progressão do trabalho de certificação. Eles têm sido bem-sucedidos nas tarefas do Mastercam University e nas minhas."

Antes das aulas de CAM de Herger, os alunos completam vários cursos de modelagem 3D, leitura de desenhos e processos de manufatura práticos. Segue-se foco em modelagem paramétrica com SolidWorks. Já na aula de Herger, recebem forte carga de Mastercam. "Costumo dar um grande projeto, como moldes ou matrizes para certas peças. Minha abordagem geral é dar um projeto mais abrangente, em vez de vários exercícios pequenos e específicos que oferecem pouca aplicação prática", explica Herger.

Por exemplo, fez eles fazerem engenharia reversa de um micrômetro, dispositivo de medição de precisão. Projetaram vários programas de ferramentas para fazer peças do micrômetro. Depois descobriram como usar recursos avançados do Mastercam para programar operações de usinagem no laboratório de computadores. "Tento dar um projeto com aplicação real e não dou muitas diretrizes rígidas. Eles aprendem mais efetivamente quando tentam resolver sozinhos antes de eu intervir", diz Herger.

Muitos recursos do Mastercam, como Fresamento Dinâmico, permitem extrair o máximo das capacidades das máquinas CNC, segundo Herger. "Fizemos muitas peças grandes e complexas de blocos de alumínio, e muito do foco é fresamento de superfícies 3D para fazer formas complexas para moldes e matrizes. Bom exemplo é a estrutura em U do micrômetro. É um programa de cerca de seis horas e a matriz saiu ótima. Fazemos todo o contorneamento e trajetórias de círculo necessários para completar a peça usando Mastercam do início ao fim. Não consigo pensar em nenhum recurso CAM de três eixos que não tenhamos pelo menos tocado. O micrômetro media na faixa 0-1 pol (0-25,4 mm) e comprimento total de cerca de 3 pol (76,2 mm). Fizemos um conjunto de matrizes em aço ferramenta para a estrutura em U e um pequeno carimbo, também em aço ferramenta, para marcar a luva do micrômetro com todos os números e marcações."

Também incluiu um pequeno molde para o tambor rotativo, com números minúsculos e marcas de posição dentro do molde. "Eles tiveram que colocar vários filetes no CAD e garantir que conseguiam usinar aquelas marcas minúsculas na matriz", diz Herger. "Os alunos levaram algumas iterações para descobrir qual abordagem de fresamento de superfície 3D seria eficaz e certamente alguns falharam em gerar trajetórias." Herger relata que os alunos aprenderam que trajetória de superfície do tipo paralela era um pouco menos sensível às geometrias "estranhas" que precisavam programar.

A turma também produziu uma matriz de marcação para todas as marcas de 0,05 pol (1,2 mm) na luva do micrômetro, executada como programa de gravação inversa. "Eles usinaram todas as áreas externas e deixaram as marcas em relevo usando uma ferramenta de gravação de 1/8 pol (3,175 mm), 60°. Tento impressionar neles que devem usar cada pedacinho dessa ótima tecnologia disponível a seu favor."

Herger entusiasma-se especialmente com o grande projeto final do carro Indy para seus alunos. "Por estarmos em Indianápolis, é natural estarmos em contato com o cenário de corridas automotivas e termos nosso próprio programa de esportes a motor."

O Indianapolis Motor Speedway tem uma transmissão de demonstração de um carro Indy em exibição no museu. É cortada em vários pontos para que qualquer um veja o interior. Até o outono passado era uma exibição estática.

"Tivemos a sorte de conseguir o projeto do museu para animar e automatizar a transmissão, tornando-a um display interativo que girava em baixa velocidade e permitia aos visitantes trocar marchas com um modelo do volante do mesmo carro. Todos os suportes que conectavam o pequeno motor elétrico para girar a transmissão, bem como muitos componentes menores e um atuador linear para realmente acionar a ligação, foram usinados usando Mastercam."

Com o recurso Fresamento Dinâmico do Mastercam, os alunos conseguem operar as máquinas em alta velocidade. "Por exemplo, nos suportes", diz Herger, "começamos com um bloco de alumínio 2x2x2 pol (50,8x50,8x50,8 mm) para um componente que acabou como uma chapa de 5/8 pol (15,8 mm) de espessura com alguns bosses cilíndricos na parte traseira que se estendiam entre 1/2 e 3/4 pol (12,7-19 mm) dependendo da localização. Esses bosses permitiam parafusar a chapa na transmissão dando folga."

"Com o programa de Fresamento Dinâmico, usamos uma fresa de topo de 1/2 pol (12,7 mm) e profundidade total de corte para remover a maior parte do material. Essencialmente, removíamos todo material até cerca de 1 1/4 pol (31,75 mm) exceto os três bosses cilíndricos", diz. Em seguida, usaram fresa esférica de 1/2 pol (12,7 mm) para deixar filete na base dos bosses. "Deixamos o Mastercam criar as trajetórias e o Fresamento Dinâmico otimizou as operações de corte. O recurso Verify de simulação do Mastercam é algo que usamos para cada programa antes de rodar." Confirmando todos os passos, garantiram que não havia problemas potenciais.

"Tenho que dizer, este projeto final, assim como muitos outros, têm sido fantásticos para nossos alunos e nosso programa", conclui Herger.

Para mais informações da Mastercam-CNC Software Inc., acesse www.mastercam.com ou ligue 860-875-5006.