Componentes de Alta Precisão: O Que São e Por Que Importam

O Que Exatamente São Componentes de Alta Precisão?

Quando clientes buscam uma oficina de usinagem para projeto de manufatura, frequentemente veem termos como "alta precisão" e "ultraprecisão". Embora a oficina seja qualificada para trabalho de alta precisão, clientes muitas vezes não sabem o que os termos significam.

Na indústria de manufatura, "peças usinadas de alta precisão" tipicamente refere-se a peças com tolerâncias na faixa de mícrons de dígito único, enquanto ultraprecisão inclui tolerâncias na faixa sub-mícron. Usinar peças com tolerâncias muito apertadas é sempre desafio, mas a complexidade é determinada não só pelas tolerâncias requeridas, mas também pelos materiais usados e número de características da peça.

Onde Peças de Precisão São Necessárias?

Componentes de ultraprecisão são necessários em indústrias como aeroespacial, odontologia, mecanismos de fluidos, medicina, esportes e tecnologia. Vemos maior movimento rumo a maior precisão e ultraprecisão no campo médico, pois peças médicas tornam-se menores e mais complexas.

Cada oficina de usinagem CNC tem capacidade para fazer peças de alta precisão. Mas para peças muito complexas e precisas, maquinário sofisticado é necessário para fazê-lo eficientemente. Além disso, embora um mecânico qualificado possa fazer peça de alta precisão, consideramos importante incorporar precisão em todo processo de manufatura, da primeira consulta do cliente ao controle de qualidade final antes do produto chegar ao mercado.

Usinagem avançada é muito mais que criar peça que atende requisitos. A ideia é garantir que o plano inicial seja projetado para criar produto funcional da forma mais eficiente e precisa possível, e integrar verificações de garantia de qualidade ao longo do processo para garantir que todos os envios finais atendam necessidades do cliente.

Tudo descrito até aqui alinha-se aos Princípios do Contrapeso: Teoricamente uma máquina perfeitamente simétrica, perfeitamente formada, perfeitamente rígida tem elegância que não se deve aspirar em engenharia. Toda essa perfeição custa dinheiro. Às vezes a solução mais lucrativa é introduzir imperfeições. Dada a incapacidade de obter máquina perfeitamente formada e perfeitamente rígida, pode ser melhor introduzir pequena quantidade de conformidade controlada no sistema, de forma que alivie tensões enquanto impacta minimamente o desempenho.

A Escala da Engenharia de Precisão

É difícil quantificar o que "precisão" significa em "engenharia de precisão". Concordar em definição única não é crítico, mas a orientação de muitos especialistas oferece visão valiosa sobre prática de engenharia de precisão, incluindo efeitos que precisam ser abordados.

Anteriormente, descrevi máquina-ferramenta ou instrumento de precisão como tendo nível de precisão "muitas ordens de magnitude menor que o tamanho da máquina ou instrumento em si" ou "Posicionamento e estabilidade com dimensões muito pequenas, tipicamente menos de 1 µm".

No Livro de Engenharia Optomecânica, Daniel Vukobratovich define: Estrutura rígida é onde "deflexão por peso próprio é menor que tolerância de alinhamento". Esta preocupação com deflexão por peso próprio sugere axioma: Quando efeitos que normalmente ignoraria são significativos, você atua no campo de engenharia de precisão. Alguns destes efeitos incluem:

• Deflexão por peso próprio
• Expansão térmica diferencial
• Armazenamento de energia na forma de tensão que pode ser liberada e causar erros de alinhamento devido a choque, vibração ou flutuações de temperatura

Em muitas empresas, pesquisam estes e outros efeitos, bem como formas de eliminar, mitigar ou compensar através de cursos de treinamento e artigos extensos como este.

Economia e Engenharia de Precisão em Larga Escala

Agora que definimos escala precisa, deve-se notar que aplicação de princípios e técnicas de engenharia de precisão não se limita a tais escalas. Em algumas empresas, ajudaram ampla gama de clientes em indústrias não tradicionalmente consideradas manufatura de precisão por:

• Afiando ferramentas e fixadores usados em produção (frequentemente com automação e robótica) para melhorar vazão e rendimento.

• Implementando intercambiabilidade de mudanças de design e peças de reposição em produção e campo para aumentar flexibilidade do produto, assistência técnica e vendas de aftermarket e upgrades.

Lembro de engenheiro muito conhecido dizer: "qualquer um pode projetar ponte que não cai". Este ditado é sobre ter conhecimento para não superdimensionar solução. Sobre conhecimento de materiais e técnicas de construção disponíveis e entendimento de trade-offs e efeitos dessas escolhas. É sobre economia.

Se o problema é de engenharia de precisão depende se ferramentas e técnicas que constituem prática de engenharia de precisão são forma economicamente viável de atingir metas de design. Isso envolve considerar custo financeiro referente a desenvolvimento, produção e suporte, assim como precisão, peso e rigidez.

Engenharia de precisão sozinha fornece gama de soluções para cada problema, como estabilidade de fixação, desde fixações cinemáticas a quasi-cinemáticas a simples conjunto de três inserções e projeções usinadas separadas por distância adequada. Qual solução é apropriada depende da aplicação.

Assim como engenheiro mecânico trabalhando com sistemas complexos beneficia-se de entendimento de eletrônica e engenharia de controle (e vice-versa), entender princípios de engenharia de precisão e sua aplicação beneficia qualquer técnico, engenheiro ou gerente envolvido em criar sistemas complexos.