5 Tendências Essenciais de Usinagem CNC para Observar em 2021

Controle numérico computadorizado (CNC), um processo de manufatura subtrativo que emprega controles computadorizados e ferramentas de máquina para remover camadas de material e produzir uma peça desejada, é uma das técnicas de manufatura mais comumente usadas. No entanto, na verdade é baseada em tecnologia desenvolvida no século 18.

O início da industrialização em meados do século 18 viu os precursores tecnológicos da usinagem CNC. No entanto, não foi até a Guerra Fria que a tecnologia foi automatizada e o método de usinagem CNC foi plenamente realizado. Finalmente, em 1952, Richard Kegg desenvolveu a "Cincinnati Milacron Hydrotel", considerada a primeira máquina de fresamento CNC moderna.

A tecnologia de fresamento CNC continua a evoluir e encontrar novas aplicações a cada ano junto com tecnologia de computador e manufatura em rápido desenvolvimento. E em meio a disrupções incluindo o boom de tecnologia "inteligente" e a pandemia de COVID-19 (e seus impactos contínuos no comportamento do consumidor), fabricantes buscam cada vez mais maneiras de melhorar produtividade e flexibilidade enquanto cortam custos.

Este desafio requer a adoção generalizada de novas tecnologias, algumas das quais provavelmente tomarão conta da indústria no próximo ano. Estas cinco tendências estão no horizonte — e quase certamente moldarão a direção da usinagem CNC em 2021.

1. Mais eixos para maior economia de custos

Máquinas CNC tradicionais apresentam movimento linear em três eixos. Embora muitas máquinas agora incluam uma mesa móvel, um centro de fresamento de 3 eixos permanece imóvel enquanto a própria ferramenta de corte se move. Tipicamente, com uma máquina de 3 eixos, a mesa se move linearmente ao longo de dois eixos enquanto o fuso se move para cima e para baixo ao longo do terceiro eixo. Máquinas de 4 eixos permitem corte mais detalhado incorporando um eixo rotacional.

Tipicamente, um quarto eixo rotativo é montado na mesa da máquina, e a peça é montada na face do quarto eixo rotativo. Isso torna máquinas de 4 eixos adequadas para fabricação de dispositivos médicos e peças com geometrias complexas.

Finalmente, máquinas de 5 eixos representam o auge da capacidade de fresamento. Estas máquinas permitem microusinagem e são capazes de produzir cortes extremamente detalhados em velocidades incomparáveis. Consistam de três eixos lineares e dois graus de liberdade rotacionais. Embora máquinas CNC de 4 e 5 eixos tenham estado comercialmente disponíveis por vários anos, só recentemente se tornaram financeiramente acessíveis a muitos fabricantes.

Além disso, máquinas CNC legadas podem ser adaptadas para incluir mais eixos; adicionando um trunhão que permite maior inclinação e rotação, uma máquina de 3 eixos pode facilmente se tornar uma de 5 eixos. Isso aumenta as capacidades da máquina, permitindo mais operações com menos setups.

Considerando que cada setup requer operações adicionais, materiais, tempo e potencial para erro, menos setups se traduzem diretamente em economia de custos. Ao mesmo tempo, a proliferação de máquinas multi-eixos está reduzindo preços em geral para máquinas CNC menores, tornando a prática de fresamento mais acessível a pequenas operações e entusiastas.

2. Soluções universais para ferramentas

Fixadores a vácuo ou placas a vácuo, usados para segurar projetos difíceis de fixar ou que podem deformar facilmente, tradicionalmente eram feitos sob medida para cada projeto. Como resultado, eram bastante caros, e a maioria das equipes de manufatura tende a evitar usá-los a menos que estritamente necessário.

No entanto, a introdução de bases universais como Pierson SmartVac e o sistema de fixação UV Blue Photon tornaram possível configurar customizadamente uma única peça para múltiplas operações. Como alternativa turnkey a fixadores personalizados, estas ferramentas tornam possível criar certas peças a uma fração do que custaria anteriormente.

A Matrix Innovations criou solução semelhante na forma de garras macias universais, que também podem ser personalizadas e usadas para operações repetidas. Juntas, mesas a vácuo e garras macias reutilizáveis tornam muito mais acessível completar projetos complexos de usinagem CNC.

3. Uso aumentado de robótica

Embora robôs tenham sido usados por muito tempo em usinagem CNC, só recentemente robôs colaborativos, ou "cobots", viram adoção generalizada. Cobots, diferente de robôs industriais, são projetados para trabalhar em estreita colaboração com trabalhadores humanos. São programados para trabalhar intuitivamente, e podem até ser ensinados sua operação pretendida com movimentos manuais.

A adoção de cobots está acelerando rapidamente devido a avanços em sistemas de visão robótica. Assim como um carro Tesla tem sistemas de visão que reconhecem carros e pedestres, sistemas de visão podem ser anexados a cobots, ensinando-os a ver, reconhecer, pegar e colocar peças em uma oficina de usinagem.

Como estes robôs têm necessidades mínimas de programação e treinamento, são incrivelmente versáteis e raramente requerem investimento significativo de tempo upfront. Espera-se que esta tecnologia ajude a tornar trabalhadores mais produtivos enquanto também reduz custos a longo prazo diminuindo a probabilidade de erro humano. Além disso, à medida que capacidades de machine learning são cada vez mais incorporadas em sistemas robóticos, alguns especialistas preveem que cobots se tornarão colaboradores de local de trabalho ainda mais eficazes no futuro próximo.

4. Avanços em treinamento de força de trabalho

Fabricantes de equipamentos estão cada vez mais instalando visualizadores 3D CAD em suas plataformas de máquina padrão. Esta tela atua como guia visual primário para configuração e progressão de operação, e pode até ser configurada para incluir vídeos de solução de problemas.

A integração deste software em equipamentos de usinagem CNC ajudará fabricantes não apenas a melhorar o treinamento da força de trabalho mas também aumentar a eficácia e eficiência de funcionários existentes. Além disso, embora esta tecnologia tenha alto custo inicial, provavelmente aumentará economia de custos a longo prazo reduzindo erro do operador.

5. Avanços em software CAD/CAM

Nos últimos 5 a 10 anos, CAD/CAM tornou-se cada vez mais democratizado. O software, que era proibitivamente caro, agora não é apenas mais acessível mas também mais intuitivo, amigável e poderoso. Este software CAD/CAM atualizado permite maior eficiência e precisão — bem como fluxos de trabalho ainda mais inovadores.

Além disso, software CAD/CAM oferece inúmeras integrações com plataformas de máquina, software de definição baseada em modelo (MBD), sistemas de visualização 3D e mais. Estas integrações reduzem chances de erro do usuário e aumentam a acessibilidade do software CAD/CAM.

O futuro da usinagem CNC

Estes desenvolvimentos em usinagem CNC prometem tornar a tecnologia tanto mais acessível quanto mais confiável em 2021 e além. Além disso, à medida que estas tendências tornam mais fácil e menos custoso completar projetos customizados rapidamente, a usinagem CNC proporcionará maior agilidade do que nunca — uma vantagem competitiva chave à medida que expectativas crescentes dos consumidores impulsionam o aumento da manufatura sob demanda.

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