Das Fundações à Inovação: O Passado, Presente e Futuro da Manufatura

Muitas vezes pensamos em manufatura em termos das últimas tendências e tecnologias. No entanto, devemos lembrar que a manufatura é construída sobre camada após camada de desenvolvimentos e conquistas anteriores que expandiram nosso conhecimento do processo de manufatura. Aqueles que usam as tecnologias de manufatura de hoje podem não perceber, mas as ferramentas que usam são possíveis pelas gerações de desenvolvedores de tecnologia que vieram antes deles.

Com isso em mente, tenho pensado em algumas das coisas que encontrei ao longo de minha longa carreira na manufatura. É notável o quão longe chegamos na manufatura nos últimos 40 anos. Soluções de manufatura de hoje não existiam anos atrás, então nossa abordagem para resolver problemas era muito diferente então. Ao passar por algumas das coisas que prometi reduzir ou eliminar no meu porão, encontrei uma peça de aço inoxidável que me lembrou de uma experiência importante que tive muitos anos atrás.

No início dos anos 1980, o uso de pequenos computadores em oficinas de máquinas estava apenas começando. Eu estava determinado a me juntar àqueles que estavam aplicando computadores ao processo de manufatura. Isso foi antes de computadores pessoais IBM estarem disponíveis; convenci minha esposa que se eu pudesse comprar um computador Apple II+, eu poderia ganhar dinheiro criando programas NC para donos de pequenas oficinas de máquinas na minha área.

Depois de conseguir o computador Apple, eu não tinha ideia de como faria minha previsão funcionar. Naqueles dias, todos os pequenos computadores eram usados principalmente para jogos e contabilidade. Havia quase nenhum programa de computador para manufatura. Então, em agosto de 1982, fui comissionado para escrever um programa NC para Pesquisa do Instituto de Tecnologia de Illinois em Chicago.

Este programa seria parte de uma demonstração de célula de trabalho para executivos da GM, Ford e Chrysler. O plano era criar a célula e então atrair os executivos para testemunhar sua operação após participarem da IMTS 1982, também em Chicago. Eu escreveria quatro programas para produzir válvulas, incluindo o caule e a cabeça de cada uma.

A célula consistia de um torno CNC, uma estação de têmpera por indução, uma estação de inspeção (go/no-go), um robô montado no chão e uma estação de limpeza. Até esse ponto, eu não tinha usado meu computador para escrever nenhum programa, incluindo programas NC manuais. Também não sabia como entregaria o programa acabado além de usar uma impressão, e não tinha uma impressora — que na época era um item muito caro (consegui adicionar uma seis meses depois após economizar). Eu tinha, no entanto, duas unidades de disquete de 5¼" no meu sistema para que eu pudesse salvar o que escrevia.

Este projeto foi liderado pelo falecido Dr. Keith McKee e vários de seus colegas. Devo admitir que eles eram muito mais avançados no uso do computador Apple do que eu. Eles tinham equipado um Apple como o meu, mas com várias adições aos backplanes na placa-mãe. Criaram chaves nas placas que instalaram nos backplanes, e foram capazes de controlar os interruptores liga-desliga de todas as máquinas na célula. Também, como o computador deles era como o meu, eu poderia entregar disquetes para minha parte do contrato.

Naquele ponto, pensei que todos meus problemas estavam resolvidos. Mal sabia o que estava por vir. Na época, eu tinha passado vários anos na manufatura, mas tinha acabado de começar a escrever programas NC e apenas em um tipo de máquina, um torno Cincinnati Cinturn. De forma alguma se assemelhava à máquina que eles queriam que eu programasse — um torno Takasawa bem usado com um velho controle FANUC. O controle FANUC ocupava tanta área quanto a máquina. Era um longo caminho dos controles modernos que geralmente residem dentro do pendant de uma máquina. Por maior que fosse o controle, eu ainda só podia ver um bloco de informação por vez. Você pode imaginar quão longo e tedioso seria solucionar problemas de um programa nessa máquina. Isso era apenas o começo dos meus problemas de programação.

Aprendi rapidamente que não havia nenhum código G que eu pudesse emitir que criasse uma curva parabólica. No início, pensei que poderia juntar um monte de interpolações circulares que seriam suficientes. Sem chance. O que descobri foi que este velho controle FANUC não me permitiria emitir interpolações circulares sucessivas. Ainda assim, consegui completar os três primeiros programas após muita correção. O nariz dessas peças tinha curvas simples e respondia a comandos de código G.

Foi a quarta peça que nos deu grandes dores de cabeça. A curvatura da cabeça nesta peça se assemelhava a uma parábola. Minha abordagem foi fazer algumas pequenas aproximações para a curva parabólica. Talvez eu pudesse fazer posições ao redor da curva em intervalos de 0,001" (0,0254 mm) que seguiriam de perto a curvatura. Oh, como eu ansiava por algum tipo de software que pudesse fazer esses cálculos para mim.

Na época, havia um programa de software para computadores Apple chamado VisiCalc. No entanto, era um programa de planilha usado principalmente para contabilidade e foi o precursor do Lotus 123 e Microsoft Excel.

Estávamos ficando sem tempo para completar o projeto, e eu ainda não tinha conseguido produzir um programa viável para a válvula com nariz parabólico. O velho controle FANUC ficava louco quando encontrava os arcos de código G. Em desespero, recorri ao software VisiCalc para resolver meu problema. Usando a fórmula para esta parábola, consegui carregá-la em uma célula e replicar as posições X e Z. Isso resolveu meu problema, e completamos o projeto no prazo.

Me perguntei se o software CAM de hoje poderia resolver meu problema de muitos anos atrás. Descobri que o software Geopath tinha provisões para formas — e uma delas era uma parábola. Revisitei o desenho de quase 40 anos, conectei o ponto focal e o comprimento no software e voilà! Retornou a forma exata no desenho. Carreguei esta forma no Mastercam e criei um programa imediatamente.

Reviver minha experiência de muito tempo atrás me lembra o quanto progredimos desde então. O que me levava dias para fazer naquela época agora leva minutos.

Ao longo de minha carreira na manufatura, ocupei muitas posições, incluindo torneiro, supervisor NC, chefe de departamento e gerente de operações. Meu trabalho atual é como professor titular de tecnologia de manufatura no Richard J. Daley College em Chicago, onde abrimos um novo centro de tecnologia de manufatura de US$ 35 milhões pouco antes da pandemia. O centro está cheio de equipamentos e laboratórios modernos de manufatura, usinagem e soldagem. Aqui, ajudo meus jovens alunos a aprender em equipamentos que dificilmente poderiam ter sido sonhados 40 anos atrás.

Mas esse equipamento — e as novas habilidades de nossos alunos — são construídos sobre os incontáveis milhões de projetos de desenvolvimento como aquele que produziu minha válvula parabólica. A tecnologia de manufatura tem uma história rica neste país, da qual todos podemos nos orgulhar.