Acelere a Produção: Estratégias Comprovadas para Reduzir Tempo de Ciclo na Usinagem Automotiva

O desafio de melhorar o tempo de ciclo em operações de máquina e corte frequentemente leva maquinistas a buscar novas soluções. Veja como as oficinas estão lidando com grandes volumes, controles rigorosos de processo e a alta qualidade que a indústria automotiva exige.

Existe uma visão associada à usinagem automotiva, que inclui máquinas-ferramenta dedicadas produzindo peças de aço e ferro fundido aos bilhões.

Essa visão mudou um pouco na última década, à medida que montadoras e seus fornecedores migraram para sistemas de manufatura flexíveis e materiais avançados.

Mas o fato permanece que as quantidades de produção são significativamente maiores no setor automotivo do que em outras indústrias.

Oficinas que desejam buscar esse trabalho devem ter seus lápis extremamente afiados, seus níveis de garantia de qualidade em ordem impecável, seus registros de entrega no prazo exatamente isso — no prazo — e, além de tudo isso, estar preparadas para reduzir alguns pontos percentuais de seu preço por peça a cada ano.

Para alcançar tudo isso requer — entre outras coisas — as ferramentas de corte certas, junto com o conhecimento de aplicação necessário para alcançar os menores tempos de ciclo e a melhor vida útil de ferramenta possível.

Mantendo Suas Ferramentas de Corte Consistentes

Este conhecimento é valioso para qualquer fabricante, mesmo aqueles especializados no trabalho de alta mistura, baixo volume típico da maioria das oficinas de serviços. A questão então se torna: Quais são essas ferramentas de corte e quais atributos elas têm que as separam de ferramentas mais genéricas?

Adam Glover, gerente de distrito na OSG USA Inc., explica que fabricantes de alto volume buscam consistência em suas brocas e fresas de topo em vez de qualquer geometria, grau ou revestimento específico.

"O design e as características de usinagem de ferramentas automotivas serão bastante semelhantes às usadas por oficinas de serviços, mas quando você está rodando um milhão por ano de algo, não pode tolerar surpresas", diz Glover.

"Você precisa de vida útil de ferramenta previsível, e quando é hora de trocar uma broca ou outra ferramenta redonda — ou qualquer fresa, nesse sentido — você quer colocá-la e dar cycle start", acrescenta. "Essa é a prioridade máxima, por isso montadoras sempre selecionam as ferramentas da mais alta qualidade disponíveis, independentemente do preço."

Equilibrando o Orçamento

Mas espere — qualquer um que já cotou peças usinadas para a indústria automotiva sabe que o pedido de compra geralmente vai para o fornecedor que pode oferecer o menor preço por peça. Isso não sugere então que as oficinas devam ser econômicas ao planejar seus orçamentos de ferramentas? Não realmente, diz Brent Marsh, gerente de desenvolvimento de negócios para a área automotiva norte-americana na Sandvik Coromant Inc.

"A natureza repetitiva da usinagem automotiva de alto volume exige que a variação nos processos, máquinas-ferramenta, fixação, gabaritos e, especialmente, ferramentas de corte seja mantida ao mínimo por um período mais longo", diz Marsh.

"Tudo requer boa capacidade de processo, com menos dependência de operadores intervindo manualmente para alcançar os resultados finais desejados", acrescenta. "São esses fatores que determinam o menor preço por peça, não importa o que você esteja usinando."

Tudo bem para montadoras com sua afinidade por ferro fundido, aço e alumínio, mas e todos os outros? Oficinas de serviços usinam de tudo, de aço inoxidável a Inconel, compósitos a ligas de alta resistência. Previsibilidade certamente é importante aqui também, mas pagar preço premium por ferramentas redondas premium pode ser menos palatável dada a necessidade de trocas mais frequentes — neste ambiente, ferramentas de corte às vezes são usadas por uma fração de sua vida útil potencial e depois guardadas na prateleira ou na caixa de ferramentas do maquinista. Ferramentas premium ainda valem a pena?

LEIA MAIS: Aprenda as diferenças entre tempo de ciclo e tempo takt.

Indo Além do Ferro Fundido

Chad Hefflinger acha que sim. Engenheiro sênior de aplicações na Kennametal Inc., ele se especializa em ferramentas de diamante policristalino (PCD) e nitreto de boro cúbico policristalino (PCBN), e passa grande parte do tempo apoiando fabricantes de equipamentos originais (OEMs) e fornecedores Tier I automotivos.

Hefflinger concorda que o menor custo por peça muitas vezes é entregue com as ferramentas de corte mais caras.

"Devido à longevidade que essas ferramentas oferecem e à natureza exigente do trabalho automotivo, é muito fácil justificar o custo mais alto de PCD e PCBN", diz ele.

Mas não esqueça o metal duro, adiciona Hefflinger. Embora ferramentas PCD sejam comumente usadas para fresar e mandrilhar blocos de motor, cabeçotes e carcaças de transmissão de alumínio fundido, e PCBN seja a escolha para componentes de ferro fundido e aço endurecido, o metal duro continua sendo uma escolha popular para alguns dos materiais mais novos, incluindo ferro grafite compactado (CGI) e aços de liga de alta resistência, ambos com uso crescente no espaço automotivo.

Adam Glover da OSG observa que aço inoxidável e outras ligas também estão em alta, e que o metal duro ainda reina supremo para quem usina esses metais.

"Trabalho com quatro oficinas que fazem componentes de rail de combustível, que geralmente são aço inoxidável 316, mas também vejo 304 inoxidável, 2205 duplex, 4140 e 8620 aços de liga — é praticamente tudo", diz ele. "Estamos até vendo algum uso de compósitos, como na estrutura interna do para-choque do novo Corvette. Seja o que for que as montadoras estejam usinando, os requisitos são basicamente os mesmos — longa vida útil da ferramenta, alta produtividade e qualidade consistente."

Quando Segundos Contam

Cada um dos especialistas entrevistados para este artigo diz que ferramentas personalizadas são bastante comuns em aplicações automotivas.

"Vemos muita demanda por alargadores ajustáveis de lâmina usados em aplicações de superacabamento, brocas escalonadas combinadas e ferramentas de canaletas, fresas PCD com veias e uma série de outras soluções personalizadas", diz Brent Marsh da Sandvik Coromant. "Segundos contam neste ambiente, então montadoras farão o que for necessário para entregar o menor tempo de ciclo, o que por sua vez leva ao menor custo por peça."

Hefflinger da Kennametal corrobora esse último ponto, adicionando uma ressalva: "É altamente especializado, verdade, mas também existem algumas semelhanças", diz ele. "Todo motor tem coletores de admissão e escape, portas de injeção de combustível, furos de vela de ignição — todos são excelentes aplicações para brocas e alargadores personalizados porque os mesmos designs de ferramentas podem ser usados em muitos números de peças diferentes."

Tudo isso é bom para montadoras, mas o que significa para oficinas que não fazem milhões de peças por ano? Talvez nada, exceto uma coisa: Os engenheiros que trabalham na Ford, Chevy, GM e todas as outras sabem que o trabalho número um em qualquer processo de manufatura é desenvolver o processo mais estável possível.

Surpresas são assassinas, eles dirão, e a melhor maneira de evitar os resultantes atrasos de produção e problemas de qualidade é comprar as ferramentas da mais alta qualidade disponíveis, independentemente da quantidade de peças ou material usinado.

Quais desafios você enfrentou ao usinar materiais automotivos? Quais soluções únicas encontrou?