Manufatura Lights-Out: 5 Elementos-Chave para Fábricas Totalmente Automatizadas

A manufatura "lights-out" usa tecnologia da Indústria 4.0 para automatizar operações de forma que funcionem sem mão de obra humana. Permite que empresas mantenham máquinas rodando fora do horário comercial e apesar da escassez de talentos. Aqui estão cinco fatores que farão a manufatura lights-out funcionar para você.

Nos últimos meses, empresas de manufatura enfrentaram disrupções na cadeia de suprimentos, paralisações de instalações e disponibilidade limitada de equipe devido à pandemia de COVID-19.

Como resultado, soluções de automação como robótica e controles de software tornaram-se mais atrativas. A promessa da manufatura lights-out também cresceu, podendo ser fator significativo para ajudar empresas a operar em plena capacidade.

Fábricas automatizadas que usam manufatura lights-out são totalmente automatizadas e não requerem intervenção humana. Em vez de deixar máquinas e ferramentas ociosas, a gestão pode rodá-las durante noites e fins de semana, quando funcionários estão em casa ou indisponíveis.

Existem ressalvas. Deve haver trabalho suficiente para justificar o investimento. Nem todas as peças são adequadas para usinagem não supervisionada — embora a maioria seja, com a abordagem e execução corretas.

Mesmo com essas restrições, quanto mais você souber sobre como automatizar fábricas, maior o potencial de saída para ajudar o resultado final. Aqui estão cinco elementos essenciais para tornar a manufatura lights-out realidade.

1. O Mix Correto de Peças

Você pode pensar que a manufatura lights-out só é possível para oficinas que produzem peças relativamente simples, com tolerâncias folgadas, aos milhares, preferencialmente de alumínio ou outros materiais de fácil usinagem.

Não é bem assim. Muitas oficinas já realizaram usinagem lights-out de componentes de titânio e Inconel de alta complexidade e tolerâncias apertadas — até em quantidades unitárias.

A receita para o sucesso nesses ambientes não se baseia tanto no metal que você está cortando ou nas tolerâncias que mantém. Trata-se mais dos passos que você toma para dominar as variáveis da usinagem.

Se o processo é estável e previsível, a maioria das peças são candidatas a algum nível de automação se os seguintes estiverem em ordem:

• Mecânicas de controle de cavaco
• Gestão de vida útil da ferramenta
• Metrologia em processo

Uma família de peças ou uma peça frequentemente repetida é excelente ponto de partida para qualquer iniciativa lights-out.

Assista a um Guia Definitivo sobre Manufatura Lights-out:

2. As Características Certas de Máquina e Ferramentas

Qualquer máquina-ferramenta CNC pode ser automatizada, embora seja decididamente mais fácil com certos tipos de equipamento.

Por exemplo, tornos vêm de série com fixação hidráulica, pré-requisito para qualquer automação. Muitos também possuem transportadores de cavaco e sistemas de refrigeração de alta pressão que ajudam a garantir que cavacos desviantes não causem problemas durante a noite.

Adicione um alimentador de barras tipo magazine e um sistema de palpitação em processo para monitorar as coisas, e as chances são boas de manter a máquina rodando sem supervisão por um ou dois turnos extras.

Usar um centro de usinagem vertical requer mais esforço. Você precisará:

• Um robô para carregar e descarregar peças
• Um transportador para mover matéria-prima para dentro e peças usinadas para fora
• Um sistema de morsa ou palete automatizado
• Uma forma eficaz de remover cavacos da área de trabalho

Centros de usinagem horizontais são os mais amigáveis à automação. Um HMC elimina muitas deficiências do VMC, especialmente quando equipado com pool de paletes ou sistema linear de paletes.

Seja qual for o tipo ou marca da máquina, ela deve ter potência de fuso para remover metal efetivamente, ser precisa o suficiente para atender tolerâncias sem supervisão e ser extremamente confiável.

Máquinas mais novas também vêm com capacidade de rede baseada em Ethernet. Frequentemente vêm com sensores avançados que facilitam monitorar condições de usinagem e analisar eventos ocorridos durante a noite.

3. Ferramentas e Fixação Amigáveis à Automação

Uma máquina deve ter muitas estações de ferramenta extras e alguma função de gestão de vida útil da ferramenta para maximizar suas capacidades lights-out.

Isso facilita para programadores CNC chamarem ferramentas de corte de reposição em intervalos predeterminados ou quando o sistema de palpitação indica desgaste. Isso é menos preocupante ao cortar materiais como aço doce ou alumínio, mas torna-se cada vez mais importante com aços inoxidáveis e superligas.

Isso apresenta outro forte argumento para o HMC: a maioria dos fabricantes de máquinas oferece opções de magazines de ferramentas massivos e sistemas centralizados de armazenamento. Um torno multitarefa com capacidade de troca de ferramentas é escolha muito melhor para trabalho lights-out que um torno de torreta básico.

Qual a ferramenta certa? É um tanto irrelevante do ponto de vista da automação, embora investir em sistemas de porta-ferramentas de duplo contato Capto, HSK, KM ou equivalentes seja sempre boa ideia para oficinas que valorizam uptime e eficiência da máquina.

Outros tipos de ferramentas importantes para manufatura lights-out incluem: fixação rápida estilo zero-point, garras e dispositivos de troca rápida, e morsas hidráulicas ou pneumáticas. Todas essas áreas de ferramentaria aumentarão a flexibilidade do chão de fábrica e reduzirão o tempo de inatividade da máquina.

4. Monitoramento Remoto, Software e Operadores de Plantão

Palpitação montada no fuso ou torreta é crítica para detecção de ferramenta quebrada, validação de posicionamento da peça e medição em processo. Esses sistemas agora são padrão em muitas máquinas-ferramenta.

Ficaram para trás os dias de programas macro complexos. Os sistemas e software de monitoramento atuais são muito mais fáceis de usar.

A palpitação é componente necessário de qualquer estratégia de usinagem lights-out, mas as oficinas também devem ter algum nível de capacidade de monitoramento remoto. Pode ser algo tão simples quanto uma notificação do CNC para o celular do operador de plantão da semana sobre uma máquina parando.

Você também pode montar câmeras dentro de cada máquina e monitorá-las através da rede privada virtual da empresa.

Vale notar que uma abordagem lights-out ainda requer alguma intervenção humana, como quando uma máquina para inesperadamente ou uma ferramenta falha. A última coisa que qualquer oficina quer é uma paralisação total que afete a produção diurna. O objetivo é evitar tempo de inatividade, afinal.

5. Um Investimento de Tempo e Capital

A manufatura lights-out requer esforço em desenvolvimento e validação de processo, configuração e gestão de rotinas de palpitação, gestão de vida útil da ferramenta, robôs e garras, e sistemas de monitoramento remoto.

Além disso, as próprias máquinas-ferramenta devem ser mantidas em excelente ordem de funcionamento. Dê atenção especial à manutenção rotineira de máquina e ferramenta, gestão de fluido de corte e organização do chão de fábrica para que surpresas noturnas sejam mantidas no mínimo.

Tornar-se lights-out é uma jornada abrangente. Maximiza as horas de usinagem disponíveis e o potencial da oficina.

Você está trabalhando com manufatura lights-out? Quais desafios enfrentou? Compartilhe seus pensamentos nos comentários abaixo.