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SOCIESC – SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SANTA CATARINA
IST – INSTITUTO SUPERIOR TUPY
CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA
AVALIAÇÃO DO USO DE PROGRAMAS CAD NO PROJETO DE MOL DE PARA
TERMOPLÁSTICOS NA REGIÃO NORDESTE DO ESTADO DE SANT A
CATARINA
SILVIO RICARDO BENEDITO
JOINVILLE
2010
ii
SILVIO RICARDO BENEDITO
AVALIAÇÃO DO USO DE PROGRAMAS CAD NO PROJETO DE MOL DE PARA
TERMOPLÁSTICOS NA REGIÃO NORDESTE DO ESTADO DE SANT A
CATARINA
Dissertação apresentada ao Programa
de Pós - Graduação em Engenharia
Mecânica do Instituto Superior Tupy,
como requisito para a obtenção do
título de Mestre em Engenharia
Mecânica. Orientador: Prof. Dr. Adilson
José de Oliveira.
JOINVILLE
2010
iii
SILVIO RICARDO BENEDITO
AVALIAÇÃO DO USO DE PROGRAMAS CAD NO PROJETO DE MOL DE PARA
TERMOPLÁSTICOS NA REGIÃO NORDESTE DO ESTADO DE SANT A
CATARINA
_____________________________
Prof. Dr. Adilson José de Oliveira (Orientador)
Instituto Superior Tupy
______________________________
Prof. Dr. Adriano Fagali de Souza
Instituto Superior Tupy
______________________________
Prof. Dra. Izabel Cristina Zattar
Universidade Federal do Paraná
iv
Dedico este trabalho a todos que me auxiliaram
nos momentos difíceis e entenderam a
importância do mesmo. Ao Prof. Dr. Adilson
José de Oliveira, pelo esforço e contribuição
nas orientações do trabalho, e em especial, a
DEUS, à minha companheira e esposa Miriam
e filhos Rafael e Guilherme pela compreensão
e carinho demonstrados durante esta jornada e
igualmente aos meus pais Rosa Ma e Benedito.
v
RESUMO
Os termoplásticos possuem baixa densidade são isolantes térmicos e elétricos, resistentes ao impacto, facilmente moldáveis, altamente recicláveis, possuem baixo custo, e, portanto, além de apresentarem uma larga faixa de aplicação, promovem uma crescente demanda. Consequências do crescimento da demanda por produtos termoplásticos são a necessidades de especificações cada vez mais restritas, formas atrativas e redução no tempo de introdução no mercado. A integração do processo de desenvolvimento baseado em programas de computador – projeto e manufatura - é um dos requisitos para atender aos crescentes demandas. O objetivo desta pesquisa é determinar como programas CAD (projeto auxiliado por computador) são utilizados no projeto de moldes de injeção para termoplásticos na região nordeste Santa Catarina, segundo maior centro de projeto e produção de moldes no Brasil. A metodologia de pesquisa constitui-se de uma avaliação de campo realizada através de entrevistas nas empresas baseada em questionários. A comparação entre estado da arte em programas CAD e a real aplicação no setor de projeto das ferramentarias demonstrou que a cultura de projeto e a experiência profissional são barreiras para aplicação de técnicas de modelamento 3D em todas em fases do projeto. Identifica-se também que a subutilização de programas CAD e a carência de qualificação específica podem limitar a redução no tempo de projeto e na competitividade das empresas.
Palavras-chave : Termoplásticos. Molde de injeção. Projeto de molde. Programas CAD.
vi
ABSTRACT
Thermoplastics have low density, are thermal and electrical insulation, have high impact resistance, are easily processing, have high recycling and low cost, and so on, present a wide range of application and growing demand. This growing demand for thermoplastic products consequently causes the need to increasingly narrow specifications, aesthetic forms and reduction in time to market. The integration of the design and manufacturing development based on computer programs is one of requirement to support the growing to comply with requirements. The objective of this research is determinate as CAD programs (Computer-Aided Design) are used in the thermoplastic mold design in the northeast of Santa Catarina State, which is the second largest center for design and production of molds in Brazil. The research methodology consisted of a field survey conducted through interviews on company based on questionnaires. A comparison of state of the art CAD programs and the real application in the mold design department has shown that design culture and personal experience are barriers to implementation of 3D modeling techniques in all phases of the mold project. It also identified that underuse of the CAD program and the lack of specific skills may limit the reduction in design time and on business competitiveness.
Keywords : Thermoplastic. Injection mold. Mold design. CAD program.
vii
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 2.1 – Injeção do material plástico no molde ................................................... 5
Figura 2.2 – Estrutura básica do molde de injeção.................................................... 7
Figura 2.3 – Molde de três placas ............................................................................. 8
Figura 2.4 – Molde de partes móveis ........................................................................ 9
Figura 2.5 – Molde com núcleo rotativo..................................................................... 9
Figura 2.6 – Fluxo das atividades relacionadas com o projeto do molde ............... 11
Figura 2.7 – Sistema de injeção convencional e sequêncial ...................................14
Figura 2.8 – Modelo 3D destacando linha de solda................................................. 15
Figura 2.9 – Desenho 2D sem associatividade ....................................................... 17
Figura 2.10 – Modelamento por superfície .............................................................. 22
Figura 2.11 – Molde de injeção simplificado............................................................ 24
Figura 2.12 – Representação tipos de base de molde ............................................ 27
Figura 2.13 – Pinos de injetores .............................................................................. 27
Figura 2.14 – Linha guia do sistema de refrigeração............................................... 31
Figura 2.15 – Sistema de refrigeração ................................................................... 31
Figura 2.16 – Módulo do projeto de partição ........................................................... 32
Figura 2.17 – Ranhuras do pneu, tamanho pequeno, médio e grande ................... 33
Figura 2.18 – Configuração do posicionamento dos sulcos .................................... 34
Figura 2.19 – Especificações do projeto de um padrão de ranhura ....................... 35
Figura 2.20 – Modelo do pneu construído com o programa CAD 3D...................... 35
Figura 3.1 – Sequência das atividades para metodologia da pesquisa .................. 42
Figura 3.2 – Produto saboneteira ............................................................................ 43
Figura 3.3 – Grupo de perguntas ............................................................................ 45
Figura 3.4 – Corpo-de-prova de tração ................................................................... 46
Figura 3.5 – Travessas ........................................................................................... 46
Figura 3.6 – Hélice ................................................................................................. 47
Figura 4.1 – Número de ferramentarias por ramo de atuação ................................ 48
Figura 4.2 – Número de funcionários do setor de projetos ..................................... 49
Figura 4.3 – Fases do projeto do molde no pré-projeto .......................................... 52
Figura 4.4 – Uso dos programas CAD no pré-projeto ............................................ 53
Figura 4.5 – Fases do projeto do molde - desenvolvimento ................................... 54
viii
Figura 4.6 – Fase que demanda mais tempo no projeto do molde ......................... 55
Figura 4.7 – Programa CAD utilizada no projeto do molde .................................... 56
Figura 4.8 – Motivos pelo não uso dos módulos específicos .................................. 58
Figura 4.9 – Desafios na utilização do programa CAD 2D ..................................... 60
Figura 4.10 – Necessidade do desenho 2D no projeto do molde ........................... 61
Figura 4.11 – Dificuldade na utilização do programa CAD 3D ................................ 61
Figura 4.12 – Erros mais frequentes no projeto do molde .......................................64
Figura 4.13 – Futuro e inovações tecnológicas ...................................................... 64
Figura 4.14 – Projeto do molde do produto 1 ......................................................... 66
Figura 4.15 – Análise de ângulo de inclinação ....................................................... 68
Figura 4.16 – Operação booleana de subtração do produto na cavidade .............. 68
Figura 4.17 – Operação booleana de subtração para cavidade fixa ...................... 69
Figura 4.18 – Operação booleana de subtração para cavidade móvel .................. 70
Figura 4.19 – Análise de inclinação ........................................................................ 71
Figura 4.20 – Análise da linha de fechamento ........................................................ 72
Figura 4.21 – Superfície de fechamento ................................................................. 73
Figura 4.22 – Ferramenta tooling splite .................................................................. 74
Figura 4.23 – Cavidade móvel e Fixa extraídas ..................................................... 74
Tabela 2.1 – Atividades propostas para as fases do projeto ................................... 10
Tabela 2.2 – Comparativo entre modelagem de superfície e de sólidos. ............... 23
Tabela 2.3 – Comparação do tempo de modelamento ........................................... . 39
Equação 3.1 - Tamanho da amostra ...................................................................... 44
Tabela 3.1 – Valores de confiança .......................................................................... 45
Tabela 4.1 – Análise e comparação entre métodos ................................................ 75
ix
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
B-rep – Boundary representation
CAD – Desenho (projeto) auxiliado por computador
CAM – Manufatura auxiliada pelo computador
CAE – Engenharia Auxiliada por Computador
CAI – Inspeção Auxiliada por Computador
CNC – Comando Numérico computadorizado
CSG – Constructive Solid Geometry
DIN – Deutsches Institut für Normung. (Instituto alemão de normas técnicas)
IGES – Initial Graphics Exchange Specification
PDF – Portable Document Format
PMJ – Prefeitura Municipal de Joinville
x
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ..........................................................................................................1
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................ .........................................................4
2.1 GENERALIDADES.................................................................................................4
2.2 CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO DE INJEÇÃO DE TERMOPLÁSTICOS....4
2.3 CONCEPÇÃO E PROJETO DE MOLDES PARA TERMOPLÁSTICOS ................6
2.4 DESAFIOS DO PROJETO DE MOLDES PARA INJEÇÃO..................................12
2.5 SISTEMA CAD NO PROJETO DO MOLDE.........................................................15
2.5.1 Práticas de modelamento em sistema CAD 3D ............................................21
2.5.2 Recursos nos programas CAD 3D para projeto de moldes .........................25
2.5.3 Implantação dos programas CAD 3D nas indústri as de molde ..................36
3 METODOLOGIA APLICADA............................. .....................................................38
3.1 MÉTODO DE PESQUISA ADOTADO..................................................................38
3.2 DETERMINAÇÃO DA POPULAÇÃO E AMOSTRA .............................................39
3.3 FLUXOGRAMA DAS ETAPAS DESENVOLVIDAS..............................................41
3.4 INSTRUMENTO DE COLETA DE DADOS E ABORDAGEM DA EMPRESA ......44
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES.......................... ..................................................48
4.1 GENERALIDADES...............................................................................................48
4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS FERRAMENTARIAS (Perguntas grupo 1) .................48
4.3 CARACTERIZAÇÃO DO PROJETO DO MOLDE (Perguntas grupo 2) ...............50
4.4 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO (Perguntas grupo 3).................................55
4.5 DESAFIO E PERSPECTIVA NO PROJETO DO MOLDE (Perguntas grupo 4) ...59
4.6 APLICAÇÃO DO MÓDULO DE AUXÍLIO AO PROJETO DO MOLDE................67
4.6.1 Modelamento Manual ......................................................................................67
4.6.2 Modelamento com Módulo de Auxílio ...........................................................71
4.6.3 Análise da Aplicação e Comparação dos Métodos ......................................75
5 CONCLUSÕES.......................................................................................................77
5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ...................................................78
REFERÊNCIAS..........................................................................................................79
APÊNDICES ............................................................................................................ 85
1
1 INTRODUÇÃO
Os termoplásticos são moldáveis a quente e possuem baixa densidade, boa
aparência, são isolantes térmicos e elétricos, resistentes ao impacto, possuem baixo
custo e, portanto, apresentam uma larga faixa de aplicações. Na indústria
automobilística, por exemplo, existe uma tendência a substituição de componentes
metálicos por termoplásticos – normalmente reforçados com fibras – em função da
redução de massa e da facilidade de reciclagem. No Brasil, o consumo de
termoplásticos aumentou gradativamente ao longo da última década. O consumo
cresceu a uma taxa média de 3,6% ao ano e o número de empregados no setor
aumentou 6,1% ao ano no período de 2000 a 2008. O setor alimentício, construção
civil, embalagens, agrícola, utilidades domésticas, higiene e limpeza, calçados,
eletroeletrônico, cosmético, automobilístico e brinquedos são, em ordem
decrescente, os principais segmentos que demandam produtos termoplásticos
(ABIPLAST, 2008; FERNANDES e DOMINGUES, 2007; MARKARIAN, 2007;
SPINACÉ e DE PAOLI, 2005).
Uma consequência do crescimento no segmento é a necessidade de produtos
com especificações cada vez mais restritas além de formas mais atrativas ao
consumidor. Esta realidade reflete diretamente na indústria de moldes para injeção
de termoplásticos, a qual, segundo Mascarenhas (2002), é a responsável por 32%
dos produtos termoplásticos produzidos no país. Especificações dimensionais mais
estreitas normalmente limitam o número de ciclos ao qual o molde para injeção é
submetido antes de manutenção. Formas atrativas estão associadas às curvas e às
superfícies complexas, ou seja, quando o raio de curvatura se altera ao decorrer da
entidade, de maneira não uniforme. Nestes casos, cada ponto da geometria possui
um raio de curvatura distinto e independente dos adjacentes. Estas curvas também
não podem ser representadas simplesmente com entidades tais como círculos, raios
e retas (SOUZA e ULBRICH, 2009; RADZEVICH, 2008).
A realidade dos projetos de moldes para injeção de termoplásticos envolve a
combinação de complexos componentes mecânicos, elétricos, pneumáticos e
hidráulicos com o objetivo de atender aos requisitos dos produtos. Ainda, pequenas
diferenças na forma do produto – tais como uma reentrância ou um furo lateral –
podem promover significativa alteração do projeto. A quantidade, a taxa de produção
e o material do componente injetado também têm forte influência na concepção do
2
molde de injeção. O projeto do molde é uma tarefa subjetiva e depende muito da
experiência e da atualização tecnológica dos responsáveis. Outro desafio no
segmento é a escassez de literatura confiável sobre metodologias de projeto de
moldes para injeção de termoplásticos (JONES, 2008).
O tempo de projeto e construção do molde de injeção é, em muitos casos, o
fator preponderante para que uma ferramentaria – empresa responsável pelas
etapas mencionadas – receba um pedido de compra, inclusive em relação ao preço.
Uma forma de reduzir os esforços, evitar equívocos de projeto e, assim, minimizar o
tempo de disponibilidade dos moldes de injeção no mercado é a integração da
cadeia produtiva com programas de computadores. Especificamente na área do
projeto, esta integração refere-se à utilização de programas CAD e CAE (Projeto
Auxiliado por Computador e Engenharia Auxiliada por Computador,
respectivamente). Em muitos países, a aproximação entre fornecedores de CAD e
usuários já é realidade. No Brasil, as características do mercado são distintas. O
setor de ferramentarias é muito pulverizado, pois, estima-se existirem mais de duas
mil empresas do ramo. Dessas, muitas ainda estão na época de programas de CAD
de duas dimensões e não demonstram tanta disposição para investir em soluções
atualizadas. O projeto 3D pode proporcionar vantagens como: geração de vistas
automáticas, alterações de projeto de forma mais simples, compartilhamento e
integração de informações com demais áreas da empresa, além de um suporte
adequado a utilização de curvas e de superfícies complexas (SANT’ANNA, 2009;
SIQUEIRA, 2008).
Os três principais centros do país para projetos e produção de moldes,
matrizes e ferramentas direcionadas à indústria de transformação de termoplásticos
são: a região do ABCD, no estado de São Paulo; o nordeste de Santa Catarina; e a
região serrana do Rio Grande do Sul, nessa ordem. Em Santa Catarina, são 450
razões sociais e 3600 trabalhadores (DIHLMANN, 2009). Contudo, um reduzido
número de ferramentarias tem infraestrutura para realizar projetos de moldes para
termoplásticos, e informações da utilização de programas CAD para esta atividade
são restritas. Diante deste contexto esta região torna-se um excelente campo para
pesquisas e investigações, pela sua representatividade dentro deste universo das
indústrias de moldes.
3
Dentro deste contexto o objetivo desta pesquisa é determinar como
programas CAD são utilizados no projeto de moldes de injeção para termoplásticos
na região nordeste de Santa Catarina.
Como objetivos específicos, têm-se:
a) Determinar os desafios da utilização de programas CAD 2D e 3D no projeto
de molde para termoplásticos;
b) Identificar as dificuldades envolvidas com a transição do projeto de molde
em programas CAD 2D para 3D;
c) Identificar a utilização de recursos exclusivos para projeto de molde para
termoplásticos em programas CAD 3D.
Esta dissertação está estruturada em cinco capítulos descritos a seguir. O
primeiro capítulo apresenta a introdução, na qual se contextualiza o estudo
representando o cenário da indústria de moldes de injeção de termoplásticos na
região nordeste de Santa Catarina e as principais características da problemática
que abrange o tema, os objetivos gerais, específicos e a organização do documento.
O segundo capítulo trata-se de uma revisão bibliográfica na qual são apresentadas
as principais tecnologias e ciências envolvidas na manufatura de moldes de injeção
de termoplásticos, o estado da arte da tecnologia CAD e a relação com as atividades
de projeto. No terceiro capítulo descrevem-se à metodologia aplicada nas etapas de
desenvolvimento da pesquisa de campo, os critérios de avaliação, os procedimentos
e os recursos empregados na execução desta atividade. O quarto capítulo apresenta
os principais resultados e as discussões as quais foram comparadas ao referencial
teórico da pesquisa apresentada anteriormente e finalizando este capítulo um
comparativo entre o os métodos de modelamento manual versus modelamento com
módulo de auxílio ao projeto. Na sequência apresentam-se as considerações finais
da dissertação no quinto capítulo, destacando-se as conclusões finais do trabalho.
Os aspectos importantes são evidenciados, além de sugestões para futuros
trabalhos. Por fim são listadas as referências bibliográficas desta dissertação e ao
final, encontram-se no apêndice as informações adicionais para documentação e
esclarecimentos.
4
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Durante este capítulo apresentar-se-ão algumas considerações gerais sobre o
processo de injeção de termoplásticos, moldes de injeção e particularmente sobre
seu projeto, concepção e as questões que norteiam o seu desenvolvimento.
2.1 GENERALIDADES
Para o projeto de moldes para injeção de termoplásticos normalmente é
caracterizado por profissionais com larga experiência, tipicamente treinados durante
anos em ambientes com demais profissionais com ampla dedicação à área de
conhecimento. Referências sobre metodologias de projeto de moldes de injeção
para termoplásticos são escassas, a área é caracterizada pelo empirismo e pelo
senso de coerência. Estes atributos aumentam o tempo de desenvolvimento e têm
implicações diretas nos prazos e custos finais do ferramental (MA, 2003 e TONG;
CHU , 2005; TANG et al. 2006).
O suporte de programas CAD pode auxiliar em muitas atividades desde a
concepção ao detalhamento do ferramental, minimizando esforços e reduzindo o
tempo de finalização do projeto. Além disso, promove a integração da cadeia
produtiva, tanto com áreas de simulação e, principalmente, com a área de
manufatura. O objetivo deste capítulo é discorrer sucintamente sobre o projeto de
molde para termoplásticos e como variáveis geométricas, quantidade e taxa de
produção além do material injetado têm influência na sua concepção. Suportado
com estas informações, descreve-se recursos de programas CAD específicos para a
atividade, com o propósito de minimizar o tempo e o custo do projeto, e
consequentemente, de toda a cadeia produtiva.
2.2 CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO DE INJEÇÃO DE TERMOPLÁSTICOS
A injeção de termoplástico possibilita, em uma única operação, a confecção
de produtos de formas complexas e com um processo amplamente automatizado.
Além disso, produtos injetados podem ter os mais diferentes tamanhos, desde
microcomponentes para instrumentos de alta precisão até pára-choques de veículos
(STOECKHERT E MENNIG, 1998).
5
A injeção de termoplásticos é um processo intermitente e que segue um ciclo
definido por quatro fases principais: preenchimento, recalque, resfriamento e
extração. A fase de preenchimento inicia-se com o abastecimento do funil da injetora
com o polímero e aditivos apropriados, os quais serão aquecidos e injetados no
molde, conforme mostra a figura 2.1. Consequentemente, a cavidade, a qual define
a geometria do produto, é preenchida com o polímero no estado viscoso. Após o
preenchimento da cavidade, começa a fase do recalque, na qual é aplicada uma
quantidade adicional de polímero na cavidade, também no estado viscoso e sob
pressão, com o objetivo de compensar a contração durante a solidificação. Esta fase
é seguida pelo resfriamento, na qual a cavidade é refrigerada até que o produto
injetado tenha rigidez suficiente para ser removido. Finalmente, a última fase do
processo é a extração, quando o molde é aberto e o produto é extraído da cavidade.
Assim o molde pode ser fechado e inicia-se um novo ciclo (TANG et al, 2006;
MANRICH, 2005).
Figura 2.1 - Injeção do material plástico no molde
Fonte: Adaptado de Shoemaker (2006).
O processo de injeção de termoplásticos é uma combinação de variáveis de
tempo, temperatura e pressão. Segundo Jones (2008), torna-se improvável a
realização de um projeto de molde eficiente sem conhecimento em quatro áreas
principais: materiais termoplásticos, processos de injeção, técnicas de manufatura
do ferramental e funcionamento das máquinas-ferramenta para injeção. Apenas para
fornecer uma idéia da dificuldade do projeto de moldes para injeção,
6
comercialmente, existem mais de mil diferentes classes de materiais termoplásticos
com uma ampla variedade de características de processamento (TADMOR e
GOGOS, 2006).
2.3 CONCEPÇÃO E PROJETO DE MOLDES PARA TERMOPLÁSTICOS
Como em qualquer outra área de desenvolvimento de projeto, os requisitos
para permanência das empresas no mercado são a melhorias contínuas nos
processos, aumentos da eficiência, produtos e serviços de qualidade e redução do
tempo de projeto e processo do produto. O tempo de produção de um ferramental
completo é um dos desafios da área moldes de injeção. Segundo Dihlmann (2009),
o molde de um painel de um automóvel, por exemplo, precisa ser encomendado com
um ano de antecedência.
A concepção do projeto de moldes para injeção de termoplásticos é
fortemente influenciável pelas características geométricas do produto e também pela
produção estimada. Segundo Jones (2008), produtos com tolerâncias estreitas
requerem uma maior atenção na definição da quantidade de peças a serem
produzidas. Em geral, quanto maior o número de cavidades, menor vai ser o controle
geométrico do produto final. Essas variações ocorreram por aumento demasiado na
pressão, temperatura, canais de alimentação entre outros. Muitas vezes a
quantidade estimada de produtos são maiores que as possíveis, apenas para atrair
o possível cliente. Todas as informações devem ser criteriosamente estudadas, pois
por intermédio dessas definições será realizada a escolha do tipo de molde
necessário.
Os moldes de injeção estão aqui relacionados de acordo com a norma DIN
E1670, com a seguinte denominação “Moldes de Injeção e Compressão de
Componentes”. Com as suas nomenclaturas de: molde de duas placas, moldes de
três placas ou placa flutuante, molde com partes móveis, moldes com canal quente,
moldes sanduíche e moldes com núcleo rotativo. CENTIMFE (2003) e GASTROW
(1990).
Segundo Jones (2008), os moldes de duas placas são mais simples,
compostos da parte móvel e da fixa, e são os mais utilizados. A placa com as
cavidades é presa, ao lado fixo da máquina injetora e a outra com os machos, ao
lado móvel. Podem ser utilizados todos os tipos de entrada. É conveniente para
7
injetar grandes áreas, promove facilidade de desenvolvimento, custo mais baixo
comparado com os outros tipos de moldes. Durante a etapa de projeto deve ser
analisada toda a possibilidade de utilização do molde de duas placas, antes de
serem considerados outros projetos mais complexos. A figura 2.2 mostra a estrutura
básica do molde nas quais os componentes estão representados na sua estrutura de
montagem.
Figura 2.2 - Estrutura Básica do Molde de Injeção Fonte: Adaptado de Harada (2004).
Os moldes de três placas, além das tradicionais placas fixas e móveis,
apresentam uma terceira placa central também conhecida como flutuante. Esta
placa tem como função separar o canal de distribuição do componente injetado e
consequentemente não necessita da etapa posterior de retirada do canal de
alimentação do componente injetado. Este tipo de molde é utilizado para
componentes com necessidades de múltiplos pontos de injeção, auxiliando o
equilíbrio do fluxo. Como desvantagem, destaca-se o maior custo de produção e
maior manutenção quando comparado ao molde de duas placas. Este tipo de molde
não é indicado para componentes de grandes dimensões devido à necessidade de
um maior curso de abertura do molde. A figura 2.3 mostra um exemplo de molde de
8
três placas, onde se percebe os canais de alimentação separado do produto pela
placa intermediaria, (HARADA, 2004; JONES, 2008).
Figura 2.3 - Moldes de três placas Fonte: Provenza (1993).
Além dos tipos de moldes existentes e relacionados anteriormente, existem
dispositivos auxiliares que contribuem no projeto e fabricação dos moldes de injeção
de termoplásticos, possibilitando alguns tipos de peças de serem produzidas por
este processo.
Moldes com sistemas auxiliares de gavetas são utilizados quando possuem
componentes que se movimentam em direções diferentes da abertura do molde. São
aplicados quando há reentrâncias e cavidades nas peças a serem moldadas
dificultando a extração do produto da cavidade. Um exemplo de moldes com partes
móveis é apresentado na figura 2.4. As setas indicam o sentido de abertura das
gavetas. Como vantagem principal pode-se obter geometrias com variados detalhes
(reentrâncias ou rebaixos). Já o custo de manutenção mais elevado é uma
desvantagem quando comparado com molde de duas ou três placas que não
possuem este dispositivo (PROVENZA, 1993).
9
Figura 2.4 - Moldes com partes móveis Fonte: Adaptado de Sacchelli (2007).
Os moldes com dispositivo auxiliar de extração por núcleo rotativo são
utilizados para componentes injetados que possuem regiões com roscas. O
movimento rotativo do macho forma a rosca pretendida no produto conforme mostra
no detalhe da figura 2.5 A. Depois, no detalhe B, o macho realiza um movimento de
rotação contrária liberando o produto. Os sistemas de acionamentos utilizados são
do tipo de cremalheira ou engrenagens planetário (PROVENZA, 1993).
Figura 2.5 - Moldes com núcleo rotativo Fonte: Adaptado de Provenza (1993).
Contudo, além dos tipos de moldes e dispositivos auxiliares registrados
anteriormente, é importante comentar sobre os componentes funcionais e de
suporte. Conforme Altan (apud OLIVEIRA, 2007, p. 05), os componentes funcionais
10
são os que fazem parte das cavidades e insertos de um molde. Estes estão
relacionados diretamente com as formas dos produtos a serem produzidos. Com
isso quanto mais complexa a geometria do produto a ser injetado, maior será o
tempo dedicado a estes componentes. Já os componentes de suporte são os que
auxiliam e asseguram o perfeito funcionamento e montagem do mecanismo de
injeção, alinhamento, aquecimento e resfriamento do molde, podendo estes serem
produzidos por componentes padronizados. Portanto o tempo de fabricação de um
molde é concentrado principalmente no projeto e fabricação dos componentes
funcionais.
Sobre as fases que compõe o projeto do molde de injeção, vários autores têm
proposto modelos para orientação, conforme observado na tabela 2.1. Entretanto, de
acordo com Sacchelli (2007), não existe convergência sobre as fases que devem ser
seguidas no desenvolvimento do projeto de moldes de injeção de termoplásticos.
Tabela 2.1 - Atividades propostas para as fases do projeto.
Fonte: Sacchelli (2007).
11
Sacchelli (2007) propõe um modelo de referência sistematizado para
desenvolvimento integrado de moldes de injeção de termoplásticos. A estrutura
sugerida relaciona as etapas desenvolvidas durante a execução do projeto do
molde, distribuídas através do projeto informacional, conceitual, preliminar e o
detalhamento. A figura 2.6 representa o fluxograma das atividades desenvolvidas
nas fases de projeto. Durante a etapa do projeto informacional são analisadas as
necessidades do cliente, identificando características do produto e da máquina de
injeção. Nesta etapa ainda estão adicionadas a inspeção e análises de projetos
similares, estabelecendo as especificações de projeto (número de cavidades, tipo de
molde entre outros). Na sequência, tem-se a fase conceitual com a definição da linha
de partição, os sistemas e o leiaute das cavidades. A fase do projeto preliminar é
caracterizada pela realização do projeto dos sistemas - alimentação, refrigeração,
extração e saída de gases. Complementando este ciclo de atividades, encontra-se a
etapa de detalhamento, ocorrendo às distribuições das projeções - vistas, cortes,
secções, das cavidades e demais sistemas e componentes.
Figura 2.6 - Fluxo das atividades relacionadas com o projeto do molde Fonte: Adaptado de Sacchelli (2007)
12
2.4 DESAFIOS DO PROJETO DE MOLDES PARA INJEÇÃO
No segmento da indústria de moldes de injeção tornou-se necessário
acompanhar a evolução do mercado, no qual, o tempo de entrada do produto com
redução nas etapas de desenvolvimento são requisitos fundamentais para a
sobrevivência dessas empresas – denominadas ferramentarias. A redução do tempo
para a etapa de projeto tem se tornado maior desafio (THERRIEN, 2009).
Com o objetivo de minimizar o tempo de desenvolvimento no segmento de
moldes de injeção, Kimura et al. (2004) e Nakao et al. (2002) descrevem
metodologias aplicadas em casos reais, no projeto e na manufatura de moldes de
injeção, para aparelhos de telefones celulares. Entre as atividades propostas estão:
a) métodos para rápida e eficiente recuperação de soluções técnicas aplicadas em
projetos anteriores; b) padronização de etapas do projeto; c) automatização de
atividades de detalhamento de projetos e minimização do tempo demandado em
atividades inter-relacionadas por problemas de comunicação. Os resultados foram
avaliados na complexidade da real aplicação industrial, e mostrou uma redução
substancial do tempo para levar o molde a produção. A aplicação do processo
baseado na decisão relacionados ao projeto reduziu em torno de 9% o número de
operações nessa etapa.
Desafios técnicos também demandam novos conceitos e quebras de
paradigmas no projeto, manufatura e processamento na injeção de termoplásticos.
Um exemplo é a espessura de parede cada vez menor nos produtos. Por um lado, a
utilização de menores espessuras nos produtos promove vantagens significativas
como economia de material, redução nos custos de produção e na massa do
produto. Entretanto, sob o ponto de vista de processo, a redução da espessura da
parede do produto resulta em uma maior dificuldade de preenchimento da cavidade.
Esta dificuldade está relacionada à solidificação de uma parte do termoplástico, o
qual faz o primeiro contato com a superfície da cavidade, e restringe a passagem do
restante do material, ainda no estado viscoso, o qual deve preencher as demais
regiões da cavidade. Este fato promove maiores taxas de cisalhamento no material
injetado e, consequentemente, elevadas tensões na peça (SONG ET AL., 2007).
Spina (2004) descreve que a produção de produtos com paredes finas requer
elevadas pressões de injeção e força de fechamento do molde, fatores que tornam
processamento ainda mais difícil. Além disso, múltiplos pontos de injeção são
13
necessários para processamento de produtos com paredes finas e formas
complexas. A presença de múltiplos pontos de injeção promove, em consequência, o
surgimento de linhas de soldagem no produto. Atribui-se às linhas de soldagem a
redução da resistência mecânica e o incremento das tensões residuais. Diante das
referidas dificuldades, Javierre et al. (2006) descreve que o projeto do sistema de
alimentação deve ser alterado. Ao contrário dos tradicionais canais de alimentação
“frios”, deve-se utilizar canais de alimentação “quentes”. Neste sistema, o
termoplástico circula em sistemas de alimentação aquecidos – interna ou
externamente – de tal modo que a redução de temperatura não se torne significativa
para o processo. Este sistema é mais dispendioso e complexo do que os canais de
alimentação frios, mas promove as seguintes vantagens: a) eliminação da variação
de temperatura no canal de alimentação; b) queda de pressão no sistema de
alimentação é baixa; c) maior liberdade para a localização de pontos de injeção; d)
eliminação de resíduos de materiais provenientes de canais de alimentação.
Entretanto, mesmo com o sistema de alimentação com canais “quentes”, o
material injetado circula livremente para o preenchimento da cavidade. O fluxo de
material no preenchimento da cavidade pode tornar-se turbulento e promover
características indesejadas no produto. Como alternativa, pode-se modificar os
bocais de injeção com a introdução de válvulas e obstruções. Com a utilização de
um sistema de controle, o fluxo de material na cavidade pode ser controlado
utilizando a abertura e fechamento das válvulas ao longo do ciclo de injeção. O
principal objetivo deste recurso é a eliminação de linhas de soldagem e a geração de
fluxo unidirecional durante o preenchimento. A figura 2.7 representa os sistemas de
injeção convencional e o sequencial. Na representação da figura superior observa-
se que na região do ponto de injeção o preenchimento é radial, este tipo de situação
pode causar o empenamento da peça. Os pontos centrais terminam seu
preenchimento antes das extremidades, a um encontro de fluxo causando linha de
solda no produto. Observa-se na figura 2.7 (inferior) o padrão de injeção é
sequêncial, verifica-se que o preenchimento é linear, eliminando o defeito de
empenamento. Neste processo não há colisão de fluxo, eliminando os defeitos de
linha de solda.
14
Figura 2.7 - Sistema de injeção convencional (superior) e sequênciada (inferior) Fonte: Javierre et al. (2005).
A determinação da forma dos canais de alimentação e pontos de injeção são
outros elementos para otimização no projeto, principalmente nos moldes com canais
de alimentação “frios”. O comprimento e o diâmetro do canal devem ser mantidos
nos valores mínimos possíveis de forma economizar material injetado. Entretanto, a
determinação deste valor mínimo deve considerar a queda de pressão de injeção na
cavidade e taxa de resfriamento de modo evitar a solidificação no canal. Valores
padronizados em função da espessura de parede média da peça são utilizados para
dimensionamento do diâmetro do canal. Novamente, a adoção destes valores está
baseada em conhecimento empírico e com grande possibilidade de
dimensionamento excessivo. Por outro lado, a função do ponto de injeção é permitir
que o material injetado entre na cavidade e evite que o componente não tenha
rebarbas e defeitos superficiais advindos do fluxo. A dificuldade no caso do ponto de
injeção é a determinação da melhor localização em relação à geometria da peça.
Fatores como a eliminação de “jatos diretos” (quando o polímero no estado viscoso
não entra em contato com as paredes e consequentemente vai para o fundo da
cavidade formando defeitos), marcas de injeção na peça, pontos de separação de
fluxo e linhas de solda na peça devem ser considerados (MANRICH, 2005).
Simulações do fluxo de material na cavidade normalmente promovem uma ideia do
comportamento diante de diferentes configurações.
15
2.5 SISTEMA CAD NO PROJETO DO MOLDE
O projeto e fabricação de moldes de injeção é um processo oneroso muitas
vezes determinado pelo empirismo, incluindo alterações repetidas do ferramental.
Para alterar esta situação tem-se procurado apoio aos programas CAD, para
aprimoramento do processo (TANG et al, 2006).
De acordo com Isaza (2008) e Silva (2001), muitas ferramentas de
complemento – CAE e CAM, não são perfeitamente interligadas ao CAD. Com isso,
a implantação acarreta uma dispendiosa transferência de dados, fato que ocasiona
muitas vezes erros, os quais comprometem a fabricação do produto final. O uso
interligado dessas tecnologias com um perfeito sincronismo é de vital importância
para seu bom funcionamento, evitando desta forma atrasos e gastos associados aos
retrabalhos no desenvolvimento de moldes.
Os sistemas CAE, utilizados no auxílio de projetos de moldes de injeção,
reduzem consideravelmente eventuais erros que podem ocorrer durante o
preenchimento das cavidades dos moldes de injeção (PINTO, 2002). Para a
realização desta simulação a presença do modelo CAD 3D da peça injetada,
auxiliará neste desenvolvimento. Como exemplo desta aplicação, Mascarenhas et al.
(2003) analisa alguns problemas que possam ocorrer durante o preenchimento da
cavidade do molde. A figura 2.8 ilustra uma análise de preenchimento, destacando
um defeito de linha de solda na peça. Este defeito sugere que o ponto de injeção
não está localizado em um local que possa comprometer a qualidade do produto.
Figura 2.8 - Modelo 3D destacando linha de solda
Fonte: Adaptado de Mascarenhas et al (2003).
16
O exemplo apresentado na figura 2.8 evidencia a vantagem de utilizar o
modelamento no sistema CAD 3D, já que com sistema CAD 2D não há possibilidade
de fazer essa simulação, pelo fato do mesmo não possuir as características de
volume e massa na sua estrutura.
Segundo Penna (2008, p. 125), um dos recursos importantes disponíveis em
alguns programas CAD, e que contribuem para o projeto e manufatura dos moldes
de injeção, é a possibilidade de comparação de geometrias geradas por ele com as
importadas por máquinas e equipamentos de medição 3D. Isto permite, por exemplo,
que se tenha um controle dimensional dos moldes. Devido ao elevado custo de
produção é importante que cada fase da sua produção seja detalhadamente
controlada. Com este recurso de comparação de geometrias há possibilidade de
verificar se o molde que esta sendo manufaturado está conforme as especificações
e tolerâncias requeridas no projeto. Diante dessas informações percebe-se a
importância de um modelamento 3D e o uso desta tecnologia dentro do processo
produtivo.
Já os programas CAD 2D, conforme Pahl (2005), têm por características
utilizarem combinações de elementos simples tais como pontos, linhas e
circunferências. Estes programas são os pioneiros na era CAD e conhecidos por não
terem nenhuma associatividade entres as vistas construídas. Por exemplo, qualquer
alteração feita em umas das vistas do desenho técnico não haverá alteração
automática nas demais vistas. Contudo, estes programas têm sido utilizados na
elaboração de desenhos de circuitos, projetos de circuitos integrados e diagramas
nos quais não há necessidade de informações volumétricas.
Segundo Foggiatto et al. (2008), os programas CAD 2D foram projetados para
suprir a deficiência que existia no desenho manual que era um processo moroso e
de difícil reaproveitamento de dados. Este sistema vem sendo utilizado ainda nos
dias de hoje, muitas vezes de forma errônea, tendo uma abordagem similar ao
processo manual. A figura 2.9 representa um desenho 2D formado por linhas e não
há uma associação entre elas, características dos desenhos 2D. Realizada uma
alteração na peça na medida de 60 que passa para 50, o que promove a
necessidade de modificar os elementos de forma individual por não haver uma
associatividade entre eles.
17
Figura 2.9 - Desenho 2D sem associatividade
Segundo Souza e Ulbrich (2009), os programas CAD podem ser classificados
em função da sua possibilidade de aplicação, sendo de cunho tecnológico e de
grande valia para entendimento desta tecnologia: a) programa CAD de pequeno
porte são mais específicos para uso em representações geométricas em 2D não
necessitando a comunicação com outro sistema Cax, podendo citar CAM (Computer
Aided Engineering), CAI (Computer Aided Inspection). As geometrias criadas por
esta classe são de baixa ordem: círculos, retas, raios devido sua simplicidade
matemática para representação. É um programa que depende muito da habilidade
do usuário, utilizado como uma prancheta eletrônica. b) programa CAD de médio
porte entre suas principais características é a realização de geometrias em três
dimensões (perspectivas). Esta classe de programa permite obter informações
objetos como: volume, massa, centro de gravidade. Possibilidade de comunicação
com outros programas e geração de sistema de engenharia em 2D (vistas),
diretamente do modelo 3D. Podem-se considerar umas das classes que mais tem se
desenvolvido nos últimos tempos, segundo os autores. São programas
independentes de outros módulos e que permitem a comunicação com outros
programas Cax. Como um exemplo desta integração tem-se a conversão do
modelamento 3D para o CAM, gerando as trajetórias para a usinagem em máquinas
CNC. Este sistema dependendo do seu desenvolvimento pode possuir
características de modelamento paramétrico e associativo. c) programa CAD de
grande porte são os programas mais robustos e englobam todos os recursos dos
dois programas anteriores. São desenvolvidos por grandes corporações, em geral
estes programas são compostos por vários módulos que envolvem CAD, CAM, CAI,
18
CAE enfim a cadeia Cax. Outra característica importante deste programa é o recurso
de modelamento híbrido. Permite o uso da técnica de modelamento em sólidos ou
superfícies no mesmo ambiente proporcionando uma maior versatilidade durante
esta etapa de projeto.
Os programas CAD 3D surgiram com a necessidade de suprir as deficiências
nos programas 2D devido à grande similaridade com a metodologia utilizadas no
processo manual. A forma na concepção do projeto mudou relativamente,
necessitando das empresas um investimento em treinamento e equipamento. No
entanto, a versatilidade do modelamento 3D traz alguns benefícios: visualização e
rotação do projeto, criação de famílias de peças, detecção de colisão e
interferências, modelamento de movimento e animação, cálculos de propriedades de
massa e volume, suporte à análise pelo método de elementos finitos e suporte a
geração de trajetórias de ferramentas para máquina CNC (FOGGIATTO, et al. 2008)
e (SOLIDWORKS CORPORATION, 2006).
Como acontece em todas as novas situações e transformações, não é
diferente no meio tecnológico. Normalmente as mudanças de programas CAD nas
ferramentarias, também podem trazer certos desconfortos que precisam ser
superados no decorrer do processo. Para Galvão (2007, p. 20) é aceitável que a
desconfiança surja sempre que existe uma abordagem a uma nova tecnologia, pois
a sua introdução implica sempre mudança, quer na organização ou entre os
processos de produção.
Contudo, esta mudança de paradigmas tem que existir, para competir de
forma eficaz no mercado atual da indústria de moldes de injeção, tanto no âmbito
nacional como internacional. Para tanto é imprescindível utilizar todos os recursos
disponíveis de tecnologia, ou seja, os recursos atuais de suporte à fabricação (toda
cadeia CAD/CAE/CAM/CNC/CAI). A utilização da ferramenta CAD 3D pode agilizar o
processo de fabricação tanto do produto como o ferramental. No programa CAD 2D
há uma dificuldade de visualização, os projetos são modificados e reinterpretados
durante a etapa de concepção do produto. Entretanto, na execução do projeto CAD
3D, os projetistas e engenheiros podem após o modelamento gerar as vistas de
formas bem mais simplificada. E estas ajudarão na documentação do projeto ao
longo de sua criação (CHANG, et al, 2006) e (SCHMITZ, 2008).
19
Segundo Galvão (2007), os benefícios da implantação do projeto CAD 3D
ultrapassam o próprio projeto, interferindo na concepção final do produto, como
descreve a seguir:
a) Placas 3D: o processo de furação deixa de ser manual ocupando um
elemento humano e passa a ser automatizado em máquinas CNC;
b) Redução progressiva do desenho em papel pela criação de uma única
base de dados, evitando o uso de cópias desatualizadas durante o
processo de produção;
c) Postos de consulta e controle: os terminais visualizadores possibilitam o
acesso às informações do molde, sem investimento adicional, uma vez
que a maioria dos programas CAD traz consigo estes recursos.
d) Projetar e modelar para a fabricação: agilidade no processo de fabricação
do molde.
A verdadeira vantagem do projeto de molde CAD 3D só é verificada após o
reajuste e adaptação dos processos restantes de fabricação, de forma a
potencializar, ao máximo, a modelamento tridimensional (3D) de todos os
componentes do molde (GALVÃO, 2007)
A utilização de bibliotecas interligadas com todo o processo de fabricação de
moldes tem resultado numa redução significativa de tempo de produção. Esse
gerenciamento pode ser feito por programas auxiliares ao modelador padrão
(programas para fabricação) (KONG et al., 2003).
O recurso de criação de bibliotecas “on-line” agiliza e economiza de maneira
muito significativa a criação de projetos 3D, baseados em padrões e normas
industriais ou em catálogos de fabricantes. A parametrização é outro fator importante
neste processo de fabricação. Ao alterar qualquer peça de uma série de produtos
amarrados ao mesmo projeto, automaticamente terão suas medidas ou formas
ajustadas (SCHMITZ, 2008).
As vantagens do uso do sistema CAD 3D, em comparação ao sistema CAD
2D, conforme Galvão (2007) e Schmitz (2008) são relatadas a seguir:
a) Agilidade no processo de alteração de projeto: Os programas de
modelamento (3D), na sua maioria, oferecem uma associação
paramétrica, que permite que todos os componentes de projetos que
fazem parte de qualquer interferência estejam relacionados. No momento
em que é realizada uma alteração em qualquer componente, será
20
automaticamente alterada em todos os componentes associados. O uso
do projeto parametrizado tem sido utilizado pelas indústrias de moldes
para a projeção de formas complexas, auxiliando nos pedidos de
alterações de engenharia. A parametrização funciona como uma planilha
numérica, ao armazenar as associações entre os componentes de
projetos e tratá-los como equações matemáticas. Portanto, ao fazer
qualquer alteração, o sistema automaticamente executa de maneira muito
semelhante a uma planilha que recalcula qualquer alteração numérica;
b) Automatização do desenho (criação de vistas e seções, listas de peças):
Diminui a necessidade de detalhar e cotar os desenhos a 2D, pois todos
os componentes do molde podem ser executados em 3D (quantas vezes
acontece que um molde já está em fase de acabamento e ainda estão
finalizando desenho 2D, para efeito de documentação);
c) Visualização e rotação do projeto: o entendimento de um desenho 3D se
torna mais lógico devido a possibilidade de manipulação e visualização do
componente ou montagem;
d) Criação de famílias de peças: o uso de bibliotecas ajuda no
desenvolvimento do projeto do molde, juntamente com a utilização de
componentes padrões;
e) Dimensionamento e cálculos: analisar possíveis colisões e interferências
através de movimento e animação. Cálculos de propriedades de massa,
volume e análise de elementos finitos, podendo verificar possíveis pontos
de fragilidade no produto ou no molde;
f) Capacidade de gerar caminhos de máquina CNC: a redução de tempos na
fase de programação CNC.
A vantagem de visualização também é comentada por Korn (2006) e Siqueira
(2008). Para auxiliar na visualização do programa projeto CAD 3D, as empresas
podem fazer uso do formato “Portable Document Format” (PDF). Estes programas
são fornecidos pela empresa Adobe Systems Incorporated. A partir da versão 7.07
pode-se ter a visualização de um arquivo CAD 3D, com a extensão PDF. Com este
recurso, clientes podem ter em seus computadores detalhes de seus projetos em
3D, sem a necessidade dos programas CAD de origem. As trocas de informações
nas fases iniciais de concepção do molde podem ser de grande ajuda para evitar
erros futuros. O repasse ao cliente de informações pode ser realizado via internet,
21
através de comentários incluídos nos próprios arquivos PDF. A facilidade de
visualização em 3D pelo cliente para o entendimento de detalhes do projeto é um
fator importante a ser observado. O criador deste arquivo PDF, pode ter o controle
de informações como: ferramentas de medir, transparência para visualizar
montagens internas, utilização de comentários em forma de notas, data de validade
e visualização rotacionada. Com este último recurso permite-se analisar o produto
de qualquer ângulo, facilitando qualquer posição de verificação de detalhes. A
agilidade de alterações e correções sugeridas pelo cliente torna-se muito mais
eficientes.
Para empresas fabricantes de moldes de injeção que trabalham no sistema
CAD 2D, há vários motivos importantes a serem considerados para que optem por
fazer a execução do projeto utilizando os programas CAD 3D. O projeto do molde
para peças com geometrias complexas em programas 2D, exige um tempo
relativamente maior quando comparado com o sistema 3D. Muitas vezes torna-se
quase que impossível a sua realização devido à complexidade do produto. Outro
fator determinante, principalmente quando se fala em retrabalho, é a associatividade
e parametrização. Uma das características importantes do projeto no programa CAD
3D á associatividade bidimensional e a parametrização. Na primeira tem-se a
característica que todos os elementos de um modelo estejam associados ou
conectados. O mesmo ocorre no projeto parametrizado, armazenando todas as
características e dimensões como parâmetros de projetos. Desta forma, ocorre uma
maior flexibilidade em uma eventual alteração durante a etapa de desenvolvimento
do molde. Com essas características citadas anteriormente as alterações serão mais
rápidas e precisas (SOLIDWORKS CORPORATION, 2006).
2.5.1 Práticas de modelamento em sistema CAD 3D
Segundo Galvão (2007), podem ser analisadas principalmente três práticas
de modelamento utilizando os programas CAD 3D, aplicadas nas indústrias de
moldes (superfície, sólido e híbrido). As escolhas destas práticas dependem da
habilidade do usuário, complexidade e forma da peça e também liberdade de
criação. As empresas devem realizar uma avaliação sobre as características dos
programas para a sua utilização. Outro fator importante, e merece uma atenção
especial, é a necessidade de flexibilidade imposta pelas próprias características dos
22
moldes e diversidade de modelos do cliente. Estas práticas de modelamento 3D
descreve-se a seguir.
O modelamento geométrico da peça através de superfície utiliza formulações
matemáticas que permitem uma criação livre, exigidas nas formas complexas. Como
exemplo de modelamento de superfícies pode ser analisado a figura 2.10, que
possui curvas complexas, indicadas neste tipo de modelamento. De acordo com
Rutkauskas (2005), este tipo de modelamento geralmente não é paramétrico, ou
seja, conforme definido anteriormente, não é possível alterar a peça apenas
modificando um parâmetro ou uma determinada dimensão da peça.
As geometrias criadas em um modelador de superfície não possuem
espessura (a geometria é uma casca). Com estas características objetos modelados
com estas técnicas, podem ser fechados, mas em seu interior não há informações
matemáticas. Diante dessa situação, durante o modelamento podem ocorrer erros
ao serem analisados com outras peças ao seu redor, pelo fato da não possuírem
informações internas (SOUZA e ULBRICH, 2009; RUTKAUSKAS, 2005).
Figura 2.10 – Modelamento por superfície Fonte: Rutkauskas (2005).
A técnica de modelamento sólido é representada principalmente por duas
técnicas: CSG (Constructive Solid Geometry) e a B-Rep (Boudary Representation). A
representação interna de um objeto sólido é normalmente utilizada para classificar o
programa, é através desta que ocorre o armazenamento do modelo (SILVA, 2006).
23
A técnica de modelamento por CSG, é caracterizada pela construção do
objeto sólido por elementos primitivos (cilindros, cones, esferas, blocos e outros)
com a utilização das operações booleanas (adição, subtração e intersecção entre os
objetos). Durante o modelamento com esta técnica a um registro dessas operações
realizadas através da árvore de construção (histórico de criação). Esta estrutura
criada durante esta etapa auxilia em caso de alteração, pode-se retornar a uma
etapa anterior de modelamento, alterando alguma operação (FOGGIATTO et al.,
2008; LEE, 1999).
Na representação B-Rep, o modelamento ocorre através das superfícies
que o delimita (fronteira), que são formadas por: vértices, pontos que representam
vértices, arestas composta de dois ou mais vértices, faces e outros. O programa
realiza um procedimento, interno para validar as entidades geométricas, formando o
modelo. Desta forma esta técnica possui mais informações se comparado ao
modelamento CSG, permitindo maior flexibilidade quanto à forma do modelo a ser
projetado. Contudo este modelamento requer um banco de dados com uma maior
capacidade (SOUZA e ULBRICH, 2009; SILVA, 2006).
Para representar algumas características dos modeladores de superfícies e
sólidos, Silva (2006), apresenta alguns comparativos conforme tabela 2.2.
Tabela 2.2 – Comparativo entre modelagem de superfície e de sólidos. Modelagem de superfícies Modelagem de sólido
Mais flexível no modelamento de geometrias complexas (manipulação dos pontos de controle)
Facilidade do manuseio /aprendizagem
Capacidade de modelagem interativa Parametrização e associatividade dos modelos
Rápida criação e atualização de componentes complexos
Rápida criação e atualização de montagens (assemblies)
Excelentes para criação estética e ergonômica de modelos complexos
Excelentes para criação de modelos funcionais
Fonte: Adaptado de Silva (2006)
O modelamento híbrido apresenta características comuns dos modeladores
de sólidos e de superfícies. Segundo Souza (2004) programas híbridas possuem
como principal característica a utilização de complexos algoritmos matemáticos,
possibilitando usufruir os recursos das duas classes de programas.
24
Devido à necessidade de se criar produtos com formas complexas, os
programas CAD utilizando as técnicas dos modeladores híbridos são os mais
empregados no setor de moldes, os quais associam a facilidade e a rapidez do
modelamento sólida à flexibilidade das superfícies (GALVÃO, 2007).
Segundo Rutkauskas (2005), este tipo de modelamento é aplicado no projeto
na indústria automotiva e permite que alterações sejam realizadas com destreza.
Segundo o autor o uso do modelamento híbrido se justifica em peças com
geometrias que alternem estas formas complexas, como na indústria automobilística,
aeroespacial, linha de produtos eletrônicos, eletrodomésticos. Tendo como o uso
desta tecnologia na aplicação de projetos de moldes, pelo fato do mesmo ter alguns
produtos com formas complexas na sua geometria. Esta tecnologia permite a
combinação dos dois programas e flexibilidade de formas, devido à superfície neste
sistema ter ao seu lado a integridade da parametrização. Sendo que esta situação
não é possível utilizando unicamente a técnica do modelamento por superfície.
A Figura 2.11 representa um modelo simplificado de molde de injeção
destacando a parte da cavidade e o produto, Estas situações geralmente são
exigidas das formas complexas.
Figura: 2.11 - Molde de injeção simplificado
Com o aprimoramento dos programas CAD, Rutkauskas (2005) afirma que as
práticas de modelamento por sólido e modelamento híbrido têm sido utilizadas com
uma determinada frequência para peças da linha automotiva, por permitir uma maior
interação com o modelo. Outro fato importante é a parametrização geométrica, tendo
em vista que está prática poderá ajudar em um reaproveitamento do modelo
geométrico.
25
2.5.2 Recursos nos programas CAD 3D para projeto de moldes
As empresas que desenvolvem os programas CAD 3D, tratam os recursos
tecnológicos para aplicação no projeto do molde como sendo módulo de auxílio ao
projeto. A seguir serão apresentados algumas características destes módulos e seus
desenvolvedores.
Segundo a IBM (2010), empresa desenvolvedora do programa CAD Catia,
afirma que os recursos de auxílio ao projeto de molde aceleram esta etapa de
desenvolvimento do molde. O ponto de partida do projeto está no modelo do
produto, podendo este ser importado de outro programa CAD. Neste momento a
empresa não cita informações pertinentes com a transferência de dados e qual é o
comportamento com a incompatibilidade destas operações. Critérios de projetos
como a moldabilidade do produto são analisados e auxílio a definição da linha de
partição e direção de extração do produto é realizada com orientação de cores para
as cavidades. A criação do macho e cavidade é realizada através da geometria do
produto, registrando o fato do dimensionamento através da contração do material.
De acordo com a empresa, outro procedimento para promover ganhos na etapa de
projeto do molde é a utilização de componentes padronizados. A utilização de base
padrão através de catálogo com relação aos principais padrões de mercado (DME,
EOC, HASCO, RABOURDIN, MISUMI, PEDROTTI entre outros). O modelo padrão
definido como “Mold Base” permite o gerenciamento pelo projetista dessas
atividades, exemplificando a remoção de determinada associação entre determinado
parâmetro (alteração da espessura do núcleo). Neste caso, também não há uma
explicação detalhada de como ocorre esta atualização do projeto, mais é um dado
importante para o ganho em produtividade. Este padrão suporta alojamento dos
principais sistemas (canais, macho/cavidade, extratores e etc) e componentes
(pinos, buchas, anéis, colunas e etc). Todos estes itens estão associados aos
principias padrões como já citados anteriormente.
Conforme a PTC (2010), empresa responsável pelo desenvolvimento do
programa CAD “Pro-Engineer”, que utiliza como módulo de auxílio ao projeto do
molde de injeção denominado “CoCreate Mold Base” com o objetivo de reduzir as
tarefas repetitivas durante esta etapa de desenvolvimento do molde. A identificação
do tamanho ideal da base do molde é um exemplo citado desta padronização,
analisando como referência as dimensões do núcleo do molde (macho/cavidade).
26
Outro ponto é inserção de componentes de acordo com definições e orientações de
catálogos para o posicionamento com visualização prévia. Esses componentes
(como pinos, buchas, conexões, colunas, extratores etc.) são associados às placas
do molde e sistemas (refrigeração, extração e mecanismo) ocorrendo mudanças no
projeto a atualização ocorre de forma semi-automático, descreve a empresa. Estas
mudanças são fatores determinantes para reduzir o tempo de desenvolvimento do
projeto. No entanto, não há maiores informações como ocorre esta atualização. De
acordo com informações, há flexibilidade para adicionar componentes conforme
necessidade do cliente com padrões comerciais (DME, HASCO, RABURDIN,
FUTABA, EOC, PEDROTTI, MISUMI entre outros). Complementando estas
informações de apoio ao projeto do molde, descreve-se sobre a construção do
sistema de refrigeração com base no 3D, porém não há mais detalhes sobre este
procedimento. É importante ressaltar que o sistema de refrigeração está diretamente
ligada ao núcleo do molde, e ocorrendo qualquer alteração nesta região afetará este
sistema, sendo importante o mesmo ser associativo.
Para o desenvolvimento do projeto do molde, a ferramenta de auxílio no
programa CAD “Solid Edge” é o “Mold Tooling”. Esta inicia com o modelo da peça e
aplicação de fator de contração para o dimensionamento das cavidades e macho no
núcleo do molde. É importante ressaltar que informações deste dimensionamento
são relacionadas ao material no qual o produto será produzido de acordo com as
especificações. Conforme se descreve, a criação da linha de separação é realizada
de forma automática através da análise do produto e separação do núcleo (macho e
cavidade). O bloco deste núcleo é automaticamente definido proporcionalmente ao
tamanho da parte física (produto). As bases do molde e os componentes suportam
algumas normas internacionais tais como: DME, Futaba, LKM, Misumi, Pedrotti,
Rabourdin e outros. A figura 2.12 representa caixa de escolha da base do molde a
ser selecionada (SIEMENS, 2010).
27
Figura 2.12 – Representação dos tipos de base de molde Fonte: SIEMENS (2010).
Após a escolha do molde base, os componentes de suporte podem ser
escolhidos através de catálogos eletrônicos, como mostra a figura 2.13. Exemplos
são: parafusos, pinos injetores, colunas, buchas entre outros.
Figura 2.13 - Pinos injetores padrões Fonte: SIEMENS (2010).
28
Outro componente importante no projeto do molde são os eletrodos,
necessários para a fabricação de componentes complexos no molde de injeção.
Segundo a empresa desenvolvedora do programa CAD Solid Edge, o desenho do
eletrodo sendo associativo ao molde, há um ganho no desenvolvimento do projeto.
Isto ocorre em caso de mudança no projeto, sendo os eletrodos atualizados
automaticamente. (SIEMENS, 2010).
Segundo Manusoft Technologies Pte (2010), empresa responsável pelo
aplicativo “Imold” utilizado como módulo para projetos de moldes no programa CAD
SolidWorks, o projeto do molde inicia com o modelo do produto. A partir deste
momento existem ferramentas para checar a moldabilidade do produto, através da
verificação de ângulos de saídas e análise da direção de extração do produto.
Fazendo parte desta etapa inicial de projeto, ainda existe um assistente para definir
a linha e superfície de partição e ferramentas para fechamento de furações e
superfície de preenchimento. Com relação ao núcleo do molde, onde se encontra os
componentes funcionais, descreve-se sobre obtenção do macho e cavidade usando
a geometria da peça. Todavia, não se fornece informações de como é tratada a
contração do material, fator importante na concepção do produto final. Para auxílio
ao projeto do eletrodo, afirma a presença de ferramenta que sugere a melhor
geometria e orientação na extensão do eletrodo. Complementando essas
informações, a empresa salienta a importância das bibliotecas para acelerar a etapa
de projetos, utilização de componentes padrões como conjuntos de porta moldes,
gavetas, pinos extratores entre outros. Sendo essas bibliotecas os principais
fornecedores que incluem DME, HASCO, DMS, Futaba, Misumi, PCS, Progressive,
RABOURDIN, STRACK e etc.
Conforme a Autodesk (2010), empresa desenvolvedora do programa CAD
Inventor, com um recurso para apoio a projeto de moldes definido como Mold
design, afirma que é possível acelerar esta etapa de desenvolvimento do molde.
Através da análise do produto modelado pode-se definir a direção de separação do
produto. Neste caso a empresa não comenta sobre que tipo de análise é realizado
nesta etapa, um ponto importante é a informação quanto ao ângulo de saída do
produto, necessária para extração do mesmo. Outro fator em destaque mencionado
é o auxilio ao projeto do núcleo e cavidade, sendo um processo demorado com as
ferramentas CAD tradicionais. Com a definição da superfície de separação é
possível gerar as metades de núcleo e cavidade. Em projetos com várias cavidades
29
é possível realizar as configurações de disposição do leiaute (distribuição) de forma
circular, retangular ou variável. Comenta-se ainda sobre ferramentas de projeto de
núcleo e cavidades para criar moldes de famílias. Este último recurso tem como
características para uso em produtos com a mesma geometria, alterando apenas
proporções de tamanho. A empresa não acrescenta mais informações sobre esta
ferramenta, podendo ser um importante recurso para ganhos de tempo no projeto do
molde. O recurso de biblioteca de base de molde e componentes também é citado
como sendo um importante elemento para promover o ganho de tempo no projeto.
Alguns componentes são relacionados como exemplo: buchas, anéis, colunas,
extratores e outros. Os catálogos bases são citados, DME, Futaba, HASCO, LKM,
Pedrotti, Pólimold, Rabourdin e Strack.
Conforme a Missler (2009), empresa desenvolvedora do programa CAD
TopSolid, com módulo para auxílio ao projeto do molde definido como
TopSolid’Mold, tem contribuído para a redução do tempo no projeto do molde. Uma
análise do produto a ser fabricado é um passo importante para esta fase de
desenvolvimento, as importações de dados do modelamento geram algumas perdas
de informação. O uso de ferramentas de recuperação de dados com suporte as
principais extensões de arquivo (IGES, DXF, Catia, STEP, SAT, Parasolid) existem
no programa. Outros aspectos são referenciados para apoio do projeto, tabelas para
contração do material, auxiliam para determinar a linha de fechamento do molde e
criação do macho e cavidade. A verificação de colisão dos principais mecanismos é
outro importante aliado ao projeto do molde. Cita como exemplo os assistentes de
gaveta, sistema de refrigeração, pinos extratores e canais de alimentação.
Complementando estas informações também são descritos de forma simplificada, o
uso de bibliotecas com catálogo de fornecedores globais (Europa, Japão e Estados
Unidos) e projeto do eletrodo. Este último é relacionado alguns tópicos que segundo
a empresa, possibilitam ganhos de tempo no projeto do eletrodo: criação automática
da geometria do eletrodo, prolongamento dos ângulos se necessário, distâncias
paralelas para aberturas de descarga elétrica, detecção de colisão e outras.
Comenta-se ainda que os ganhos de produtividade são em torno de 30%.
Segundo a Siemens (2010), empresa responsável pelo desenvolvimento do
programa CAD NX, o módulo de auxílio às atividades de projeto de moldes
proporciona a criação de componentes funcionais (macho e cavidade) baseada
geometria da peça. É importante ressaltar que as dimensões dos componentes
30
funcionais não são apenas cópias invertidas das dimensões do produto. Um fator de
contração do material injetado deve ser considerado e a definição da linha de
fechamento é um fator crítico no projeto. Contudo, não há informações detalhadas
na referência sobre estes tópicos. Outro ponto importante ressaltado é a presença
de bibliotecas de componentes de suporte do molde baseadas nos catálogos dos
principais fabricantes, DME, Futaba, HASCO, LKM, Meusburger, Omni, PCS,
Progressive, Rabourdin, Strack, Superior, Universal. Os principais itens existentes
são pinos de extração, canais de alimentação, sistemas de refrigeração, entre
outros. Segundo a empresa, a biblioteca proporciona redução significativa no tempo
de desenvolvimento do projeto.
Para exemplificar os recursos no projeto de molde de injeção, Ma e Tong
(2003), realizaram um estudo de caso aplicando um módulo de CAD 3D para projeto
de sistema de refrigeração. O projeto do sistema de refrigeração tem sido utilizado
por muitos projetistas de forma não associativa, sem a utilização de recursos
específicos. Um problema decisivo na criação desses elementos de forma individual
é a frequente necessidade de modificações ao longo das fases de concepção do
molde. Essas correções são geralmente trabalhosas e demoradas, necessitando do
projetista um esforço e concentração, para evitar erros e atrasos na entrega do
produto final. Para superar essas dificuldades, há necessidade de se utilizar
programas CAD com recursos tecnológicos que atendam esta expectativa de
associatividade. Algumas funções importantes são citadas pelos autores para a
elaboração de um sistema de refrigeração integrado e associado. Partindo deste
princípio é necessário fornecer associativas ligações entre os furos de refrigeração e
as fases do molde. A primeira referência é a criação de uma linha guia conforme
demonstra na figura 2.14, usando como ponto de partida a face do plano. A direção
da linha é indicado ao sentido oposto a face de entrada, definindo esta linha como
sendo a linha 1.
31
Figura 2.14 - Linha guia do sistema de refrigeração Fonte: Ma e Tong (2003).
Após a criação da primeira linha guia, cria-se as demais linhas usando outras
faces de referência. Esses pontos criados nas faces são dinâmicos e podem ser
editados a qualquer momento. Após as linhas guias serem construídas, inicia-se a
etapa de construção dos dutos de refrigeração que são orientados pelas linhas. A
integração com outros programas são pontos importantes, citando a utilização para
análise de CAE e CAM. O sistema de refrigeração se torna um circuito associativo,
contribuindo para estas análises. A verificação de colisão permite a possibilidade de
correções no sistema de refrigeração ou nas placas do molde que estão associadas.
A figura 2.15 mostra a representação do sistema de refrigeração sendo possível
verificar através da visualização se não estão ocorrendo colisões.
Figura 2.15 - Sistema de Refrigeração
32
Kong et al (2003), desenvolveram um estudo utilizando recursos tecnológicos
para auxiliar a etapa de projeto do molde, destacando com maior ênfase ao recurso
de partição do molde. Utilizaram em seus estudos um programa CAD 3D de médio
porte, no qual o recurso específico foi instalado com objetivo de demonstrar sua
aplicação. No desenvolvimento do projeto do molde, o recurso de partição foi
responsável para auxiliar na criação do núcleo e cavidade, sendo um dos mais
importantes na utilização de apoio a ferramenta CAD para o projeto do molde de
injeção. A figura 2.16 representa a sequência de obtenção das cavidades e linha de
partição do molde.
Figura 2.16 - Módulo do projeto de partição Fonte: Adaptado de Kong et al. (2003).
33
Sequência da obtenção da linha de partição: a) entrada do produto
modelado, b) redesenhar de acordo com necessidade do processo de injeção, c)
determinação da direção das partes do molde, em geral a determinação da partição
é considerada de acordo com a geometria do produto, d) identificação dos furos,
caso exista, há necessidade de realizar o fechamento destas regiões, e) determinar
as linhas de partição e direção de extrusão, as linhas de partição são a referência
entre as duas cavidades, f) definição no tamanho da caixa, este tamanho é
determinado com relação ao tamanho do produto e os parâmetros que possam
efetivamente o tamanho do conjunto do molde, g) geração do núcleo e cavidade, as
linha de partição são utilizadas para gerar as duas metades do molde, h) simulação
da abertura do molde e verificação de eventuais interferências entre as partes das
cavidades, i) saída com a conclusão do núcleo e cavidade.
Para encurtar o tempo de desenvolvimento de projeto, Chu et al. (2005),
realizaram um estudo com aplicação de recurso de parametrização em molde de
pneu. Um cuidado importante a ser analisado em aplicação da parametrização é a
identificação do conjunto adequado de variáveis a serem aplicadas. O uso da
parametrização se caracteriza em produtos de formas similares, tendo como
variações de algumas medidas e tamanhos. A parametrização escolhida, neste caso
o pneu, formam estas características, a superfície externa do pneu é formada por
padrão de ranhuras que se repetem ao longo do perfil circular. Cada concepção de
pneus é formada por grupos de repetições destas ranhuras. A figura 2.17 representa
três tamanhos onde se verifica a similaridade da geometria.
Figura 2.17 - Ranhuras do pneu, tamanhos pequenos, médio e grande Fonte: Chu et al. (2005).
34
O módulo de construção paramétrica é constituído de duas partes: na
primeira o usuário realiza de forma interativa o perfil 2D que é necessário para a
concepção molde 3D. A segunda parte é formada pelo módulo paramétrico que
consiste em uma sequência de ferramentas para auxílio do molde em 3D. As
informações adquiridas nesta etapa são os perfis do pneu, curva guia para o padrão
das ranhuras e o perfil de cada seção transversal de cada cavidade. O número de
curvas e interpolações tem que ser o mesmo em cada passo, independente do
tamanho padrão, o posicionamento de cada sulco que deve ser mantido em cada
campo. A figura 2.18 representa a configuração do posicionamento desses sulcos
em seus devidos campos, que estão representados pelas letras.
Figura 2.18 - Configuração do posicionamento dos sulcos Fonte: Adaptado de Chu et al. (2005).
Cada padrão de ranhuras é formado por um conjunto de seções transversais,
nas quais identificam a orientação e posição dos sulcos conforme mostra na figura
2.19. A importação desses perfis é fornecida através de uma tabela, a escolha dos
grupos de posição é simplificada com este procedimento. Esta escolha é
armazenada no projeto da habilitação da ranhura se tornando parte integrante do
projeto de parametrização.
35
Figura 2.19 - Especificações do projeto de um padrão de ranhuras Fonte: Adaptado de Chu et al. (2005).
A base de dados para a formação das ranhuras padrão foram analisadas e
classificadas em várias categorias. Um total de trinta tipos de ranhuras padrão foram
cadastradas nessa base de dados. O usuário pode consultar estes dados e ficar a
par de todas as informações do processo de produção. A integração de outros
módulos de programas pode ser realizada durante a programação dos desenhos.
O sistema proposto foi implantado em uma empresa internacional, líder na
fabricação de pneus, na Ásia. Quatro modelos de pneus foram utilizados para os
testes com o sistema de parametrização de molde de pneus 3D. A figura 2.20
mostra o modelo 3D gerado pelo sistema.
Figura 2.20 - Modelo do pneu construído com o sistema CAD 3D
Fonte: Chu et al. (2005).
36
A empresa estipula que a aplicação do sistema de parametrização dos
moldes de pneus obteve uma melhora significante no tempo de execução do projeto,
e relata uma eficiência de 30%. A tarefa é realizada em um programa CAD de
grande porte, usando módulos de recursos de parametrização. Este percentual
informado não pode ser seguido como um padrão, segundo a empresa. Isto ocorre
pelo fato da complexidade do projeto do molde 3D ter uma variação de fatores como:
padrões de ranhuras, arranjo do passo e um fator muito importante, a experiência do
usuário. Alguns resultados foram destacados durante a etapa de projeto: o principal
é que os erros de modelamento são reduzidos devido a menor intervenção do
usuário, resultados da construção automática das ranhuras padrão.
2.5.3 Implantação dos programas CAD 3D nas indústri as de molde
Segundo Schmitz (2008), algumas preocupações devem ser levadas e
consideradas no momento de fazer uma análise para implementação desta
tecnologia, como: avaliação dos pacotes dos programas 3D, dificuldades técnicas e
culturais, associação às ferramentas e programa de apoio que são vitais no sucesso
desta mudança.
A biblioteca interligada com todo o processo de fabricação de moldes deve
ser contemplada com itens padronizados, como: buchas, pinos, parafusos, guias que
compõe um molde. Inclusive deve conter além do 3D todos os dados de medidas e
tolerâncias (KONG et al., 2003).
Atualmente se observa que as grandes e médias empresas, principalmente
nos setores automobilístico e aeronáutico, apresentam um alto grau de utilização e
investimento nas ferramentas de CAD/CAE/CAM, sendo que em determinados
casos o processo do projeto do produto é praticamente todo desenvolvido através de
modelos geométricos 3D, (NITSCHE e ROMEIRO FILHO, 2002). No caso das
pequenas empresas, esta é uma realidade ainda muito distante. Elas, quando muito,
estão iniciando o processo de desenvolvimento de produtos via sistema CAD 2D e
desconhecem o potencial competitivo da geração de modelos geométricos em 3D.
Na escolha de programa para a realização de um trabalho, as empresas
devem realizar uma avaliação sobre as características dos programas. De acordo
com Galvão (2007, p. 22), ter especial atenção à necessária flexibilidade imposta
pelas próprias características dos moldes e diversidade de modelos do cliente. A
37
melhor opção incide sobre os programas híbridos (combinação dos dois programas),
os quais associam a facilidade e a rapidez do modelamento sólida à flexibilidade das
superfícies. Verificar em detalhes, a curva de aprendizagem e tipo de suporte dado
pelo representante da marca. Pedir referências de clientes exigentes e,
eventualmente, entrar em contato para avaliar o seu grau de satisfação.
Em uma ferramentaria, a parte de projetos é apenas uma parte inicial do
processo de fabricação, no qual o projetista procura atender às necessidades deste
processo. Assim, para Galvão (2007, p. 20) “quanto mais curta for esta etapa e mais
integrada estiver no todo, que é a produção, maior será a eficiência do processo”.
Mas é importante ressaltar que os custos de manufatura do molde estão diretamente
relacionados com a concepção do ferramental na fase de projeto, qualquer descuido
nessa etapa pode comprometer a fabricação e o funcionamento do molde.
Normalmente, o projeto a 2D tem início com uma fase preliminar e termina na fase
de produção dos desenhos. Simultaneamente é desenvolvido o modelamento dos
componentes moldantes ou que precisam de usinagem por CNC no setor de
modelação a 3D relacionado ao setor de CAD/CAM. É habitual nas empresas o uso
destas fases, porém este processo necessita de uma reestruturação. A principal
vantagem do projeto utilizando sistema CAD 3D é justamente onde tem que
aparecer o resultado, erros minimizados e agilidade no processo produtivo. As
informações são geradas dos programas CAD/CAM e são encaminhadas
diretamente para as máquinas, diminuindo a interferência direta do operador com o
processo. Alguns cuidados com a implantação CAD 3D são destacados pelo autor:
a) este processo exige uma formação adequada do projetista nas valências
de modelação a 3D e o conhecimento de processos de fabricação;
b) exige também equipamentos adequados necessitando de bons
computadores em termos de processamento de dados e de manipulação
gráfica;
c) exige, além disso, uma boa relação com o setor de fabricação;
d) exigindo-se ainda a eliminação das barreiras físicas entre o projeto e o
CAD/CAM, maximizando, desse modo, a troca de informação e
conhecimentos entre os diferentes operadores.
38
3 METODOLOGIA APLICADA
A metodologia de pesquisa utilizada constitui-se de uma avaliação de campo,
realizada através de entrevistas nas ferramentarias, baseada em questionários. Com
este procedimento pretende-se determinar a atual utilização dos programas CAD na
tarefa de realização do projeto de moldes de injeção de termoplásticos. Ao longo
deste capítulo foram definidos alguns procedimentos metodológicos, os quais aqui
serão abordados.
3.1 MÉTODO DE PESQUISA ADOTADO
O método de pesquisa empregado nesta dissertação é o “Método de Survey”,
apropriado quando se deseja realizar pesquisa quali-quantitativa (Freitas et al.,
2000). A pesquisa Survey pode ser apresentada como a aquisição de dados ou
informações sobre características, ações ou opiniões de determinados grupos de
pessoas, indicando como representante de uma população alvo, por intermédio de
um instrumento de pesquisa, normalmente um questionário.
Sobre o conceito, a pesquisa quantitativa é fundamentada na coleta e análise
de informações numéricas, dados estatísticos, que servem de base para a
quantificação dos resultados. A pesquisa qualitativa busca interpretar as informações
de forma mais profunda, a partir do comportamento e das tendências apresentadas
na análise dos dados (MARCONI E LAKATOS, 2007). No presente estudo foi
aplicada a pesquisa quali-quantitativa. Pois a mesma aborda a natureza qualitativa,
que compreende a entrevista de profundidade com os especialistas da área de
projetos e a quantitativa que procura abranger o maior número de ferramentarias.
De acordo com Freitas et al. (2000), existem alguns pontos importantes
quando o método Survey é adequado:
a) se deseja responder questões do tipo “o quê?”, “por quê?”, “como?” e
“quanto?”, ou seja, quando o foco de interesse é sobre “o que está
acontecendo” ou “como e por que isso está acontecendo”;
b) não se tem interesse ou não é possível controlar as variáveis dependentes
e independentes;
c) o ambiente natural é a melhor situação para estudar o fenômeno de
interesse. Este ocorre no presente ou no passado recente.
39
3.2 DETERMINAÇÃO DA POPULAÇÃO E AMOSTRA
Conforme Levine et al. (2000), a população consiste em um conjunto de
elementos que compartilham das mesmas características. A amostra é subdivisão
retirada deste público. A população em questão são as ferramentarias da região
nordeste do estado de Santa Catarina.
Segundo a PMJ (2009), através do relatório de cadastro municipal de
contribuintes, existem mais de 300 empresas classificadas nas atividades de:
indústria de ferramentaria, indústria de usinagem, usinagem de peças e serviços de
ferramentaria. Registrou-se um total de 98 ferramentarias que realizam a fabricação
de moldes de injeção de termoplásticos, sendo o município de Joinville o principal
pólo da região nordeste de Santa Catarina. Com essas informações foi estabelecido
contato por telefone no período de 07 de agosto a 22 de setembro de 2009,
verificando-se quais dessas ferramentarias realizam internamente o projeto e
fabricação do molde de injeção de termoplásticos. Através deste levantamento pode-
se constatar que 23 ferramentarias realizam toda a etapa de desenvolvimento do
processo, sendo empresas consolidadas no mercado de moldes, tendo em média
11,6 anos de experiências.
Nesta pesquisa o foco principal foi a área de projetos, necessitando um
cuidado todo especial para aceitação por parte das ferramentarias para a realização
dos questionamentos, pois se aborda informações de uma área estratégica. Com as
informações dos entrevistados que contemplam a população a ser investigada,
iniciou-se a estratégia para contatos e agendamentos das visitas. Para um melhor
esclarecimento realizou-se contatos telefônicos com o responsável pelo setor de
projetos das 23 ferramentarias. Os aspectos que foram abordados para
agendamentos e aceitação dos questionamentos junto às ferramentarias foram os
objetivos e a importância da pesquisa para a ferramentaria e o meio acadêmico, a
contribuição para o desenvolvimento e divulgação de novas tecnologias no processo
e a execução das atividades de projetos de moldes de injeção de termoplásticos. O
fato de não mencionar o nome do entrevistado e a ferramentaria, contribuiu para
viabilizar esta etapa do trabalho. Dessas empresas apenas uma negou-se a
participar da pesquisa, alegando excesso de atividades. Essas visitas foram
realizadas no período de 22 de setembro a 27 de novembro de 2009, com a
execução dos referidos questionamentos.
40
Diante dos dados fornecidos têm-se uma população de 23 ferramentarias e
amostra realizada em 22 delas. Através de uma abordagem estatística demonstra-se
que esta amostra é representativa para a população em questão. Quando a amostra
tem um tamanho (n) maior ou igual a 5% do tamanho da população (N), considera-
se população finita (LEVINE et al., 2000).
Com objetivo de determinar a equação para a verificação do tamanho da
amostra (n) com base na população estimada de acordo com a equação 3.1.
Equação 3.1
Equação 3.1 – Tamanho da amostra
Fonte: Levine et al. (2000).
Em que: n = Número de indivíduos na amostra
Zaaaa/2 = Valor crítico que corresponde ao grau de confiança desejado.
p = Proporção populacional de indivíduos que pertence a categoria que se pretende
estudar.
q = Proporção populacional de indivíduos que NÃO pertence à categoria que se
pretende estudar (q = 1 – p).
E = Margem de erro ou ERRO MÁXIMO DE ESTIMATIVA. Identifica a diferença
máxima entre a PROPORÇÃO AMOSTRAL e a verdadeira PROPORÇÃO
POPULACIONAL (p).
A equação 3.1 exige que se substituam os valores populacionais p e q, por
valores amostrais pˆ e qˆ. Mas se estes também forem desconhecidos, substitui-se
pˆ e qˆ por 0,5, obtendo a seguinte estimativa (LEVINE et al., 2000).
Os valores de confiança mais utilizados e os valores de Z correspondentes
podem ser encontrados na representação da tabela 3.1.
41
Tabela 3.1 – Valores de confiança
Fonte: Levine et al. (2000).
Aplicando a Equação 3.1 tem-se:
n = 23 . 0,5 . 0,5 . (1,645)² = 22
0,5 . 0,5 (1,645)² + 22 . (0,05)²
Logo se pode afirmar, com intervalo de confiança 90%, que os resultados
dessa amostra de 22 ferramentarias são representativos para essa população.
3.3 FLUXOGRAMA DAS ETAPAS DESENVOLVIDAS
A figura 3.1 mostra a sequência das principais atividades desenvolvidas
durante a etapa de pesquisa e avaliação de campo, realizada através de entrevistas
baseadas em questionário nas ferramentarias.
Na primeira etapa realizou-se um levantamento sobre o número de
ferramentarias que executam o projeto do molde e sua fabricação, tendo em vista a
importância de levantar subsídios que caracterizam a utilização dos programas CAD,
no projeto do molde de injeção de termoplásticos nas ferramentarias da região
nordeste de Santa Catarina.
Na segunda etapa realizou-se de maneira interativa e simultânea, a
elaboração das perguntas, criação dos grupos de perguntas e os modelos dos três
produtos, pois esses estão diretamente associados. Os questionamentos utilizados
durante as visitas nas áreas de projetos das respectivas ferramentarias foram
criados com o devido cuidado, para que os mesmos pudessem caracterizar a atual
realidade deste contexto. Por intermédio da criação dos grupos de perguntas
42
procurou-se reunir os questionamentos que contribuíram de forma relevante,
levando em consideração os objetivos propostos por cada grupo, os quais serão
relatados no tópico 3.4. Para o estudo e criação dos três modelos de produtos
(conforme apêndice C) observou-se neste momento as características, as quais
pudessem relatar a prática adotada pelas ferramentarias em diferentes geometrias
de produtos, durante a etapa do projeto do molde de injeção de termoplásticos.
Esses modelos virtuais realizaram-se com auxílio da ferramenta CAD, contendo
além de seus modelos a representação do desenho técnico com todas as
informações dimensionais. Os desenhos foram apresentados durante o processo de
entrevistas com o seguinte questionamento: qual a utilização dos programas CAD
2D e 3D e recursos auxiliares para a execução do projeto do molde dos modelos
propostos.
Figura 3.1 – Sequência das atividades para metodologia da pesquisa.
43
A terceira etapa trata da coleta de dados junto às ferramentarias, com auxílio
dos referidos questionários. Levando-se em consideração que estes devem ser
respondidos pelas pessoas envolvidas diretamente com o setor de projetos.
Assegurando com isso um retrato fidedigno da prática usada no cotidiano das
ferramentarias da região pesquisada.
A quarta etapa se propôs a analisar as respostas de cada grupo de
perguntas, deste modo verificando-se a coerência e coesão entre as mesmas.
Correlacionando-as com o ponto de vista crítico e literário, registrando-se com isso,
a efetiva utilização dos programas CAD, no projeto de molde, na região nordeste de
Santa Catarina, tendo como foco principal à cidade de Joinville.
Ao final, na quinta etapa realizou-se um experimento para analisar a
aplicabilidade na utilização do módulo de auxílio ao projeto do molde de injeção de
termoplástico, comparando o mesmo com o projeto no método convencional. Para a
aplicação dos métodos o produto escolhido para análise foi uma saboneteira que
apresenta uma geometria complexa, representado na figura 3.2. Esta geometria
complexa permite avaliar o comportamento do algoritmo matemático do sistema
CAD sólido reconhecendo ou não a linha de fechamento do produto sem
descaracterizá-lo. Para avaliar a eficiência dos módulos foram comparados os
seguintes parâmetros: análise de ângulo de extração, criação de superfície de
fechamento, modelamento da cavidade sendo parâmetros de entrada, e de saída o
tempo de execução. O programa CAD 3D utilizado foi um modelador sólido de médio
porte, sendo realizadas as análises dentro deste mesmo sistema, utilizando o
módulo de auxílio ao projeto disponível do CAD em questão. O equipamento
utilizado para os ensaios foi um computador com processador Core 2 Duo 6500, 4
GB de memória RAM, placa de vídeo 256 MB, 320 GB de Disco Rígido.
Figura 3.2 – Produto saboneteira.
44
3.4 INSTRUMENTO DE COLETA DE DADOS E ABORDAGEM DA EMPRESA
A pesquisa foi desenvolvida com aplicação de questionário, conforme o
Apêndice A. O envio de questionários por e-mail, apesar de ser um método usual
para pesquisas com estas características, tem um retorno pequeno (MARTINS,
2008). Por este motivo optou-se por visitas, assegurando um retorno dos
questionamentos.
O questionário foi idealizado com 4 grupos de perguntas, conforme
apresentado na figura 3.3. Cada grupo foi responsável por um determinado campo
de abordagem.
O primeiro grupo de perguntas trata de contextualizar a empresa dentro do
cenário da indústria de moldes. Fato importante neste momento foi a identificação do
ramo de atuação de cada ferramentaria. Com isso realizou-se a formação de grupos
de acordo com o ramo de atuação. Buscou-se com as perguntas do segundo grupo
entender a percepção geral do entrevistado sobre o assunto, com perguntas
voltadas ao desenvolvimento do projeto do molde. A intenção a partir deste
momento é evidenciar a necessidade do conhecimento do setor de projetos para
esses questionamentos. O terceiro grupo de perguntas está relacionado ao
detalhamento do projeto do molde. Nesta etapa, realizaram-se os questionamentos
específicos ao projeto do molde com o objetivo de avaliar o uso dos programas CAD
2D e 3D. Dificuldades e perspectivas do projeto de molde foram abordadas com os
questionamentos do quarto grupo, destacando nessa fase o futuro do projeto do
molde dentro da ferramentaria e que tem sido realizado para esse desenvolvimento.
Uma análise com o cruzamento das respostas dos grupos foi realizada com o
objetivo de confrontar informações. Com isso tem-se uma visão quanto às práticas
adotadas durante a fase de projeto do molde de injeção, e se essas estão
associadas aos desafios deste segmento de atuação.
Após o questionamento dos 4 grupos de perguntas, a etapa posterior foi
apresentada ao entrevistado os desenhos dos produtos. Através dos desenhos de
três produtos usados como modelo, foi questionada a possibilidade de execução do
projeto do molde desses produtos (Apêndice B - questionamento e grupos). Um
requisito imposto para análise da ferramentaria, é que o molde deveria ser projetado
com duas placas. Sendo assim, mantêm-se as mesmas características de projeto
para todos os modelos. Com estes modelos de produtos, permitiu-se fazer uma
45
análise e a correlação entre ferramentarias que utilizam programas CAD 2D ou 3D,
identificando o potencial desses programas na execução do projeto do molde de
injeção de termoplásticos.
Figura 3.3 - Grupo de perguntas.
A figura 3.4 mostra o primeiro produto a ser analisado pelo entrevistado.
Procurou-se utilizar no primeiro momento um produto de forma e geometria simples,
construídos por segmentos de retas e espessura de parede uniforme e constante.
Este produto tem como objetivo verificar procedimentos de projetos em produtos
46
com essas características. No Apêndice C está a representação do desenho técnico
do produto em 2D e 3D contendo suas informações dimensionais.
Figura 3.4 – Corpo-de-prova de tração
O desenho do segundo produto, conforme mostra a figura 3.5, tem uma
geometria de forma elíptica fazendo parte de uma família de peças. A geometria do
produto foi escolhida com o objetivo de oportunizar o uso dos recursos tecnológicos
dos programas CAD 3D. Procurou-se analisar, a utilização dos recursos condizentes
com as características dos produtos. O fato de ter diferentes tamanhos, mantendo-
se as mesmas características dos produtos, possibilita a utilização de recursos
associativos e paramétricos com o sistema CAD 3D. A representação do desenho
técnico do produto em 2D e 3D contendo suas informações dimensionais estão no
Apêndice C.
Pequeno
Médio
Grande
Figuras 3.5 – Travessas A figura 3.6 mostra o terceiro produto analisado pelo entrevistado. A escolha
deste modelo de produto se dá pela complexidade da geometria do produto. A
dificuldade de construção do projeto em 2D, foi um motivo que destacou esta
47
definição do produto. O dimensionamento do desenho técnico 2D torna-se um ponto
crítico para esse tipo de produto tornando um trabalho árduo e rotineiro. Foi
necessário o uso de tabelas para o dimensionamento de determinadas partes do
produto, conforme Apêndice C.
Figura 3.6 – Hélice
Segundo Souza e Ulbrich (2009), podem ser definidas como geometrias de
formas complexas aquelas que não são possíveis de serem representadas através
da matemática convencional, como exemplo, as circunferências, retas e curvas
simples. Fazem parte ainda dessa formas as geometrias tridimensionais primitivas,
formas cúbicas, esféricas, cilíndricas, cônicas, planas e cilíndricas. Uma curva é
considerada complexa se o raio de curvatura for um raio variável ao longo da
entidade de forma não uniforme.
Na representação do modelo da hélice, conforme a figura 3.6, identifica
através de uma “seta” o caminho que o perfil percorre forma uma curva com
variação de raio, identificando-se uma geometria complexa. Neste caso tornando-se
o dimensionamento nesta região um ponto crítico.
48
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Neste capítulo são apresentados os resultados, análise e discussões das
entrevistas realizadas, baseadas nos questionários, bem como aplicação do
comparativo dos métodos de modelamento, conforme procedimentos relacionados
na metodologia aplicada.
4.1 GENERALIDADES
Os dados coletados junto às ferramentarias foram registrados mediante aos
cuidados com informações sigilosas contidas na área de projetos. Evidenciou-se
essa preocupação durante as entrevistas, pois dificilmente podia-se conversar
somente com o projetista. Mas esse fato não causou nenhuma situação que
comprometessem os questionamentos, obtendo-se os objetivos dessas entrevistas.
Os resultados coletados baseados nos questionamentos foram avaliados e
analisados, visando estabelecer um perfil das empresas. De acordo com os grupos
de perguntas foram realizadas análises das informações e registros dos dados por
meio de figuras e tabelas. Essas informações foram comparadas com a literatura ao
longo do presente capítulo.
4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS FERRAMENTARIAS (Perguntas grupo 1)
Na primeira etapa da pesquisa realizaram-se perguntas com o objetivo de
identificar os segmentos de atuação e os números de funcionários no setor de
projetos das ferramentarias. A figura 4.1 demonstra esse panorama dos ramos de
atuação das ferramentarias.
Figura 4.1 - Número de ferramentarias por ramo de atuação.
LEGENDA:
LB= Linha Branca
Auto= Automotiva
UD= Utensílios Domésticos
49
Como se pode verificar na figura 4.1, 12 ferramentarias responderam que o
ramo de atuação é o automotivo (Auto) e linha branca (LB). Tendo como destaque
para essas empresas 80% de suas atividades de projeto se destinam ao ramo Auto
e 20% LB. Para outro grupo de 7 ferramentarias, o ramo de atuação se divide em
50% LB e 50% conexões. Por fim, em 3 ferramentarias os ramos de atuação são
representados por LB 40%, Utensílios Domésticos (UD) 30% e conexões 30%.
Com relação ao segmento de atuação, pode-se observar que as
ferramentarias não atuam em apenas um único ramo. Isto acontece pelo fato que
determinados produtos serem lançados em determinada época do ano. Trabalhando
com mais de um ramo de atuação, as ferramentarias procuram equilibrar suas
atividades durante os períodos. Como exemplos podem ser citados: lançamento de
novos modelos de automóvel, eletrodomésticos (máquina de secar roupa e
condicionadores de ar, aquecedores, ventiladores entre outros).
Nesses três grupos de empresas, destacados na figura 4.1, quanto ao
número de funcionários se dividem de forma heterogênea. A figura 4.2 mostra por
grupos a quantidade de funcionários ligados diretamente com o projeto. Pode-se
analisar que o primeiro grupo se concentra o maior número de funcionários, fato este
pelo crescente desempenho da indústria automotivo (MDIC, 2007 e DIHLMANN,
2009).
Figura 4.2 - Número de funcionários do setor de projetos
50
Com relação à caracterização das ferramentarias, pode-se verificar que o
maior número concentra-se no ramo LB+Auto 55%, para o ramo de LB+conexões
32% e por fim 13% para LB+UD+conexões. O número média de funcionário também
é maior no ramo LB+Auto, sendo que os outros ramos estão distribuídos a uma
média de 3 funcionários em cada grupo. O desempenho desse setor se dá por conta
da grande demanda da produção automotiva.
Segundo MDIC (2007), existe potencial enorme na produção de moldes de
injeção no Brasil e o setor automotivo é o maior consumidor deste serviço. Uma
estimativa da Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores –
ANFAVEA indica que o Brasil está caminhando para se tornar um dos cinco maiores
fabricantes de automóveis do mundo. Diante das referidas demandas, Dihlmann
(2009) descreve que o ramo da indústria automotiva é o mais atrativo para as
ferramentarias. Um automóvel demanda 400 moldes de injeção de termoplásticos.
Cada novo modelo exige a produção de 120 moldes por conta das alterações de
“design” de para-choque, frisos e protetores, grades frontais, lanternas, espelhos e
retrovisores, painéis, entre outros componentes.
Diante das referidas pesquisas pode-se verificar que o ramo de atuação das
ferramentarias é diversificado, contribuindo desta forma para o equilíbrio sustentável
destes segmentos, evitando redução de lucro e consequentemente diminuição no
quadro de funcionários, que pode vir a ocorrer nos períodos de baixa produção, caso
a empresa não busque projetos alternativos para manter-se estável. Contudo
percebe-se que há uma concentração de ferramentarias voltadas ao ramo de
atuação do segmento automotivo, o fato ocorre pelo crescente desenvolvimento
deste setor no contexto mundial. Sendo esse um cenário favorável para promover a
evolução tecnológica que tão necessária se faz para manter a competitividade. Esse
é um setor de alta demanda, e embora exija produtos de grande complexidade,
ainda é um ramo atrativo para as ferramentarias.
4.3 CARACTERIZAÇÃO DO PROJETO DO MOLDE (Perguntas grupo 2)
Quando foram questionadas sobre o “principal desafio do projeto do molde”,
91% das ferramentarias responderam que o “tempo de entrega do projeto ”, é o
maior desafio. O tempo tem sido um fator determinante para as ferramentarias
poderem atender às necessidades dos seus clientes. Em muitas dessas situações o
51
tempo está relacionado com o lançamento de um novo produto pelo cliente e diante
deste fato as ferramentarias sentem-se obrigadas em determinada situações a
aumentar a carga horária dos profissionais de projetos. Esta preocupação com o
prazo esta atrelada ao contrato de trabalho assinado com o cliente, que determina o
pagamento de elevadas multas para o atraso desses serviços.
Comparando com informações do MDIC (2007), salienta-se como limitação da
indústria de nacional, o não cumprimento dos prazos de entrega. Como hipótese
para o não cumprimento de prazos poderia ser atribuída duas questões importantes:
a) não qualificação profissional; b) o não aproveitamento dos recursos disponíveis
das ferramentas CAD.
Sacchelli (2007) afirma que a qualificação e formação dos colaboradores que
trabalham com desenvolvimento de projetos, observa-se a falta de conhecimento
técnico, acarretando com isso uma limitação de horas para trabalho onde requer
uma maior habilidade técnica por parte do desenhista ou projetista.
Segundo Nakao et al. (2002), na indústria japonesa, e Pinardi (2005), na
indústria brasileira, deve-se adotar uma metodologia de trabalho que favoreça
eficiência nesta etapa de projeto, pois as informações iniciais são importantes para a
continuidade dessa fase e um melhor relacionamento entre as partes envolvidas. A
gestão de projetos baseia-se em utilizar de forma otimizada os recursos e tempo,
buscando ganho nas atividades, envolvidas. Baseados nestas informações os
autores mencionados acreditam que estas sejam uma forma de reduzir o tempo de
entrega do projeto.
Quando os entrevistados foram questionados sobre as fases do projeto do
molde, 100% responderam que há duas fases distintas na construção e elaboração
do projeto do molde. A primeira inicia-se com a fase conhecida como pré-projeto e a
segunda é o desenvolvimento do projeto. Na fase de pré-projeto do molde é
mapeada a necessidade do cliente diante de um determinado produto. Algumas
informações são avaliadas, viabilizando ou não a produção por esse processo. Para
um melhor entendimento dessa fase, baseado nas informações coletadas durante a
entrevista, criou-se um fluxograma como mostra a figura 4.3. Essas informações não
podem ser consideradas como um padrão, pelo fato de não existir uma metodologia
aplicada para este processo.
52
Figura 4.3 - Fases do pré-projeto
Partindo da necessidade do cliente são analisadas algumas situações como:
produto a ser produzido e suas características e máquina injetora. Com a validação
dessas informações iniciais, segue-se para a construção do pré-projeto. Nesta fase é
analisado a parte estrutural do molde, pontos de injeção, extração, refrigeração e
seus mecanismos (necessidades de gaveta, núcleo rotativo e etc.). Essas
características do molde dependem muito do produto a ser produzido (furos,
rebaixos, reentrâncias e outros). Realiza-se uma avaliação (comissão interna que
depende de cada empresa) desse pré-projeto. Se não é aprovado será examinada
novamente a aprovação do produto e eventuais necessidades de mudanças no
mesmo. Caso aprovado é repassado ao cliente para sua apreciação.
De acordo com as informações de 91% das ferramentarias, esta fase de pré-
projeto leva em torno de 2 a 5 dias para ser executada, sendo apresentada para o
cliente apenas um leiaute do projeto. Esta etapa corresponde a 10% do tempo de
execução do projeto. As definições durante esta fase são importantes para a
sequência do projeto do molde, um dimensionamento ou mecanismo fora das
especificações corretas podem comprometer as fases seguintes.
53
Para a realização da fase de pré-projeto do molde, as ferramentarias foram
questionadas quanto ao uso do programa CAD utilizado nessa etapa. A figura 4.4
apresenta o resultado, identificando que o programa CAD utilizado por 91% das
ferramentarias é o programa CAD 2D e apenas 9% utilizam o CAD 3D.
91%
9%
Sistema CAD 2D Sistema CAD 3D
Figura 4.4 - Uso dos programas CAD no Pré-projeto
A utilização do sistema CAD 2D nesta etapa do projeto do molde, segundo
informações destas empresas, ocorre pela agilidade e rapidez que este programa
proporciona nessa fase. Contudo, uma hipótese para esse procedimento é por
questões culturais dos projetistas e os responsáveis pelo setor de projetos. Os
projetistas experientes utilizam este sistema CAD 2D desde o início de suas
atividades com os programas CAD. As ferramentarias que utilizam programa CAD
3D, na etapa de pré-projeto comentam dos ganhos dessa ferramenta. A principal
vantagem é visualização que esse sistema permite no momento de discutir com o
cliente o pré-projeto, sendo o entendimento e a percepção visual mais
compreensível esta etapa.
Reforçando esta hipótese cultural para a transição da utilização do programa
CAD 3D, Galvão (2007) comenta que ao ocorrerem mudanças existe certa
resistência pelas pessoas envolvidas. É aceitável que exista este desconforto a uma
nova tecnologia, pois é bem mais cômodo manter-se no que se conhece e domina
ao longo dos anos. Mas esta mudança se faz necessária para competir no mercado
atual da indústria de moldes de injeção.
54
Depois de concluído o pré-projeto inicia-se as próximas fases determinadas
como sendo a de desenvolvimento do projeto (conhecida também como fase de
detalhamento). Pode-se perceber através das respostas obtidas que não há um
consenso entre as fases de desenvolvimento. A figura 4.5 representa estas fases
baseadas nas respostas durante entrevistas. Contudo, não é possível estabelecer
uma sequência, pois algumas dessas fases são realizadas simultaneamente ou em
ordens diferentes, como será apresentado a seguir.
Figura 4.5 - Fases do projeto do molde – desenvolvimento
Na figura 4.5 pode-se observar que o ponto de partida para as fases que
compõe o desenvolvimento do projeto do molde ocorre através do modelamento das
cavidades e gavetas. Na sequência ocorre o desenvolvimento dos sistemas de
refrigeração, ventilação, extração, alimentação, mecânico e alinhamento, sendo
esses projetados em diferentes ordens, realizadas de maneira interativa e
simultânea, pois conforme comentado anteriormente é difícil estabelecer uma ordem
para o projeto do molde. Esta falta de um consenso entre as fases de projeto
55
também é abordado por Sacchelli (2007), que destaca que os projetistas atribuem
sequências diferentes para o desenvolvimento do projeto do molde de injeção de
termoplásticos. Como fase final pode-se destacar o detalhamento do projeto, tendo
como objetivo a documentação e auxílio para o processo de fabricação do molde de
injeção.
Quando questionado sobre a fase que demanda mais tempo durante o projeto
do molde de injeção de termoplásticos, obteve-se a resposta conforme a figura 4.6.
De acordo com 73% dos entrevistados é o modelamento das cavidades responsável
pelo consumo do maior tempo de projeto, 18% credita ao detalhamento (cotas,
projeções, tolerâncias) e outros 9% comenta que são os sistemas de refrigeração.
9%
18%73%
MODELAMENTO CAVIDADES
DETALHAMENTOSISTEMA DE REFRIGERAÇÃO
Figura 4.6 – Fase que demanda mais tempo no projeto do molde
4.4 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO (Perguntas grupo 3)
O objetivo principal deste grupo de perguntas está relacionado a identificar os
programas CAD empregados no projeto do molde, bem como o uso das tecnologias
e recursos para contribuir e melhorar os resultados finais do projeto do molde.
Para o questionamento realizado sobre o programa CAD utilizado pelas
ferramentarias, durante a etapa de desenvolvimento do projeto do molde (etapa
após pré-projeto), os programas CAD foram divididos em três classes: pequeno,
médio e grande porte. Esta classificação é sugerida por Souza e Ulbrich (2009),
56
sendo de grande importância do entendimento desses programas. A figura 4.7
mostra a utilização dos programas CAD por parte das ferramentarias de acordo com
o ramo de atuação.
Figura 4.7 - Programa CAD utilizada no projeto do molde
Conforme a figura 4.7, nas ferramentarias do grupo Auto + LB, 67% fazem o
uso de programas CAD de grande porte para a etapa de desenvolvimento do projeto
do molde, contra 33% que se utiliza do CAD de médio porte. Deste grupo, 85% faz
uso do programa CAD de pequeno porte, simultaneamente. Esta atividade é
realizada como instrumento de apoio durante a etapa de detalhamento do molde –
realização do desenho técnico.
No grupo de ferramentarias que pertencem ao ramo de LB+Conexões, 22%
utilizam programa de grande porte e 78% fazem o uso de programa de médio porte.
Deste grupo todas fazem o uso do programa CAD de pequeno porte,
simultaneamente, durante a etapa de detalhamento do molde. As ferramentarias que
fazem parte do ramo LB+UD+Conexões não utilizam do programa CAD de grande
porte. A utilização é concentrada no programa de médio, e a exemplo dos outros
grupos faz uso do programa de pequeno porte.
O programa CAD de grande porte tem uma maior utilização por parte das
ferramentarias que fazem parte do ramo de atuação Auto+LB. Isto ocorre
principalmente, por dois motivos: o primeiro, registra-se que as grandes montadoras
57
direcionam a utilização de determinados programas CAD. Esta indicação, de acordo
com os entrevistados, ocorre durante a contratação dos serviços; o segundo é o fato
das características dos produtos desse ramo de atuação, onde as geometrias muitas
vezes são formas complexas que dificultam a sua construção e dimensionamento.
Outro fato importante a ser ressaltado é que de todos os segmentos citados
apenas 9% das ferramentarias não utilizam o programa CAD de pequeno porte para
o detalhamento do projeto do molde. Estes 9% fazem uso dos programas CAD 3D
em toda a fase do projeto do molde ou realiza o detalhamento no próprio programa
CAD de médio e grande porte.
O total de 91% das ferramentarias faz o uso do programa CAD de pequeno
porte de todos os segmentos citados, utilizando esses programas simultaneamente
durante a etapa de detalhamento dos componentes do projeto. Fazem uso desses
programas para distribuir cotas e informações complementares ao projeto. Mesmo
sabendo que os programas CAD de médio e grande porte, possuem recursos nos
quais geram as projeções e o dimensionamento neste próprio programa. O
procedimento adotado por estas ferramentarias, é que após gerar as projeções
(vistas), corte e seções no programa de médio e grande porte transferem para o
programa de pequeno porte para realizar a tarefa de dimensionar o desenho técnico.
Como hipótese, pode-se atribuir duas situações para este procedimento: a)
dificuldade e falta de treinamento para o trabalho ser realizado no programa CAD de
médio e grande porte; b) receio da transição do projeto 2D para o 3D, envolvendo a
mudança de cultura.
Percebe-se que, mesmo tendo em mãos programa CAD de grande e médio
porte, as ferramentarias não aproveitam todo esse potencial. Conforme Souza e
Ulbrich (2009), conhecer as ferramentas CAD existentes e poder aplicá-las
adequadamente as suas necessidades é um passo muito importante para o melhor
aproveitamento desses programas e, consequentemente, reduzir o tempo de
desenvolvimento do processo produtivo.
Segundo Chad (2009), um grande desafio após implantação dos programas
CAD 3D é o treinamento das pessoas envolvidas no projeto. As pressões em
desenvolvimento e produtividade fazem com que não exista um tempo para a
atualização tecnológica. Diante desta situação as empresas adicionam a
modelamento 3D – realização do modelamento de componentes de forma
individualizada - em vez de substituir o projeto 2D por completo.
58
Outro ponto importante desta fase da pesquisa envolve o uso de módulos de
apoio ao projeto do molde. Entre as 22 ferramentarias entrevistadas apenas uma faz
uso de um módulo específico para essa etapa. Os motivos pelos quais as
ferramentarias não utilizam esses recursos estão representados na figura 4.8.
43%14%
43%
Viabilidade financeira
Desconhecimento
Viabilidade técnica
Figura 4.8 – Motivos pelo não uso dos módulos específicos
De acordo com a figura 4.8, 43% das ferramentarias atribuem a viabilidade
financeira para não utilizar os recursos específicos, outras 43% credita ao aspecto
da viabilidade técnica, este percentual conhece mais não acredita que tecnicamente
esta ferramenta possa trazer benefícios. Para outros 14% não conhece a ferramenta
e seus recursos disponíveis.
A etapa de desenvolvimento e fabricação do molde é seguida por cronograma
e cobrança com o prazo de entrega cada vez mais reduzido. Muitas das vezes estão
vinculados a multas por eventuais atrasos. Contudo, pode-se perceber quando há
necessidade de investimento tecnológico, as ferramentarias ficam com receio e
dúvida em fazê-lo. Essa análise pode ser comprovada na figura 4.8 com relação ao
uso de desses recursos auxiliares. Como exemplo desses assistentes pode-se
relacionar: criação do macho e cavidade, auxílio na direção de extração do produto,
definição da linha de partição, refrigeração, gavetas entre outros comentados
durante a revisão da literatura.
Para ressaltar a importância desses recursos, Ma e Tong (2003), realizaram
um estudo de caso aplicando um módulo de CAD 3D, para auxiliar no projeto do
59
sistema de refrigeração de moldes de injeção. Os autores destacaram como
resultados a importância do sistema de refrigeração ser projetado de forma
associativa. Neste caso, diante da necessidade de alteração durante a fase de
projeto, o sistema de refrigeração é redimensionado automaticamente. Isto ocorre
devido a associação entre as faces usadas como referência para criar esse sistema
de refrigeração, como exemplo foi utilizado as faces laterais do molde. Com o uso
desses recursos os retrabalhos serão menos dispendiosos e morosos, ajudando a
reduzir o tempo de projeto.
4.5 DESAFIO E PERSPECTIVA NO PROJETO DO MOLDE (Perguntas grupo 4)
Este grupo de perguntas teve como principal objetivo, identificar situações
que destaquem a utilização dos programas CAD 2D e 3D, levantar dados quanto a
importância, benefícios, desafios e o futuro da atividade de projeto do molde dentro
das ferramentarias.
O questionamento realizado “se ocorre alteração no projeto do molde, como
isto é tratado nessa fase?” Todos os entrevistados responderam que sempre há
alteração no projeto, geralmente mudanças propostas pelo cliente no produto ou na
concepção do molde. Essas alterações dependendo do impacto que possa causar
dentro do processo produtivo, torna-se necessário discutir com o cliente novos
prazos de entrega e valores financeiros.
As questões sobre as alterações que ocorrem durante a fase de projeto vão
de encontro com as perguntas do grupo 3, nas quais registrou-se a dificuldade em
investimentos de recursos tecnológicos por parte das ferramentarias. Cabe neste
momento um questionamento importante “será que é importante investir em recursos
tecnológicos?” Se todas as ferramentarias registraram que sempre existe alteração
na etapa de projeto, os investimentos em recursos que ajudem durante essa
atividade podem proporcionar ganhos (redução do prazo de entrega), durante esta
etapa do processo produtivo.
Quais os principais desafios na utilização do programa CAD 2D no projeto do
molde? A figura 4.9 identifica os principais desafios relatados pelos entrevistados
nas ferramentarias. A geometria da peça foi citada por 37% das ferramentarias como
sendo um ponto desafiador, para outras 36% referenciaram a visualização do projeto
como fator crítico e 27% registraram o erro de leitura.
60
27%
36%
37%
Geometria da peçaVisualizaçãoErro de Leitura
Figura 4.9 – Desafios na utilização do programa CAD 2D
Para suprir esta deficiência de visualização no projeto utilizando o programa
CAD 2D, as ferramentarias podem fazer o uso do formato ‘Portable Document
Format (PDF). A partir da versão 7.07 pode-se ter visualização PDF 3D. Com esse
recurso os clientes podem ter detalhes de seus projetos em 3D, sem a necessidade
do programa CAD nativo. As trocas de informações nas fases iniciais de concepção
do molde são fundamentais para evitar erros futuros. O responsável deste arquivo
PDF pode ter o acesso de informações como: ferramentas de medir, transparência
para visualizar montagens, utilização de comentários em forma de notas, data de
validade e visualização rotacionada. Com este último recurso permite-se analisar o
produto de qualquer ângulo, facilitando qualquer posição de verificação de detalhes.
(KORN, 2006; SIQUEIRA, 2008).
Segundo Pinardi (2005), a utilização de arquivos PDF para leitura e
visualização, é uma importante ferramenta para troca segura e confiável de
documentos eletrônicos. Independente dos programas e aplicativos usados para
gerar o arquivo PDF é compacto podendo ser visualizado e impresso por usuários
do programa Adobe Reader. Outro fator importante é que o programa Adobe pode
ser adquirido gratuitamente através do site da empresa.
Quando questionado sobre a necessidade do desenho 2D no projeto do
molde nas ferramentarias, obteve-se a seguinte resposta: para 91% das
ferramentarias é necessário o desenho 2D. Apenas 9% delas aboliram o desenho
2D e utilizam apenas o desenho 3D. A figura 4.10 mostra este panorama.
61
Durante a etapa de projeto o uso do programa CAD 2D acontece na etapa de
detalhamento do projeto, segundo relato dos 91% dos entrevistados.
91%
9%
Necessário
Não é necessário
Figura 4.10 – Necessidade do desenho 2D no projeto do molde
Quando foram questionadas sobre as maiores dificuldades que a
ferramentaria encontra para adotar por completo o programas CAD 3D no projeto do
molde obtiveram-se as seguintes respostas, conforme mostra a figura 4.11. As
ferramentarias que não utilizam o programa CAD 3D por completo relataram como
sendo as principais causas: 30% destacaram como sendo o tempo como fator
preponderante, outros 30% atribuíram a qualificação, e o fator cultural de trabalho foi
mencionado por 40% das ferramentarias. Existe certa resistência de alguns
projetistas mais experientes e que pelo domínio de um determinado programa tem
receio de realizar uma atualização tecnológica.
40%
30%
30%
Tempo disponível 6Cultura de trabalho 8Qualificação profissional 6
Figura 4.11 - Dificuldades na utilização do programa CAD 3D
62
Sugere-se que seja realizado periodicamente um treinamento com os
projetistas para atualizar os conhecimentos e apresentar novos recursos da
tecnologia CAD. Estes treinamentos seriam realizados pelos projetistas mais
experientes no programa CAD 3D ou prestadores de serviços de capacitação, nos
períodos de baixa produção.
Mesmo que o trabalho utilizando o programa CAD 3D contemple
determinadas melhorias, segundo as literaturas, há uma etapa importante que deve
ser superada que é a fase de adaptação. Sem um determinado planejamento para a
mesma, as dificuldades dessa implantação tornam-se mais evidentes. Nessa fase
experimental o tempo de projeto pode ser maior, até que se consiga todo o domínio
e segurança do uso da tecnologia implantada.
Segundo Siqueira (2008) e Galvão (2007), quando ocorrem situações de
mudanças, as mesmas trazem certos desconfortos iniciais, mesmo tendo
consciência que haverá um ganho, procura-se protelar ao máximo, com receio de
novos desafios.
Em outra pergunta elaborada buscou-se, identificar a utilização do programa
CAD 3D para o projeto do molde e qual a sua maior vantagem? Para este
questionamento foi extraída a seguinte situação: mesmo as ferramentarias não
utilizando 100% o projeto do molde em 3D, todas estão convictas que a grande
vantagem é a redução de erros. Este fator foi citado por todas as empresas. Os que
utilizam o projeto de molde 100% no CAD 3D afirmaram que, com a utilização do
programa CAD 2D existia um percentual de erro no projeto do molde de 18%. Com a
implantação da tecnologia CAD 3D este valor reduziu para aproximadamente 1%. O
principal erro destacado na fase de projeto é o detalhamento. Na conferência do
dimensionamento do projeto ocorria ausência de medidas ou erros de
posicionamento oriundo do fator humano. Outro aspecto importante referenciado
como vantagem, foi a visualização do projeto durante a fase de troca de informações
com o cliente utilizando o pré-projeto em programas CAD 3D, sendo o entendimento
mais perceptível.
Para o desenvolvimento do projeto do molde o aspecto tecnológico torna-se
um fator preponderante. Baseado nessa importância buscou-se o entendimento
através do seguinte questionamento: como é realizado o procedimento de
atualização tecnológica dos envolvidos no projeto do molde e se existe uma política
de planejamento para a mesma? Como resposta, 100% das ferramentarias não têm
63
um planejamento e política de atualização tecnológica e a preocupação com o
desenvolvimento técnico permanece em segundo plano. O que existe é um repasse
da experiência do projetista com maior conhecimento, através de diálogo, sem um
comprometimento e planejamento dos coordenadores. A atualização tecnológica se
resume aos congressos, feiras técnicas e palestras. Estes eventos são importantes,
mas provavelmente não alcancem um grau de conhecimento necessário.
Percebe-se que o tempo para a atualização tecnológica é quase que
inexistente. Para que as ferramentarias participem deste mercado tão competitivo e
globalizado, será cada vez mais necessário realizar um planejamento de
capacitação dos envolvidos no projeto do molde.
Segundo Pinardi (2005), é importante destacar que para se manter
competitivo no mercado e assegurar vantagens sobre os concorrentes, o nível de
atualização tecnológica das empresas deve ter prioridade. A necessidade da
existência de produtos cada vez mais atrativos aos olhos dos consumidores –
formas arredondadas e geometrias complexas – contribui para o avanço tecnológico.
A longevidade das ferramentarias está diretamente ligada ao nível de
desenvolvimento destas inovações.
Durante a fase de projetos podem ocorrer erros provenientes de alguns
detalhes técnicos, voltados à parte de elaboração do desenho técnico. Com o
objetivo de identificá-los foi realizado o seguinte questionamento: qual é o erro mais
frequente durante a etapa do projeto do molde? Os erros mais frequentes
destacados de acordo com os entrevistados foram: para 60% o erro foi de
detalhamento – cotas, indicação de corte, acabamento superficial e tolerâncias.
Ocorrendo durante este procedimento a necessidade de total concentração do
projetista, pois é uma atividade que depende muito da experiência e destreza. Para
outros 30% foi a interpretação – posicionamento das projeções do desenho, durante
esta fase o conhecimento técnico se torna imprescindível. Complementando, 10%
dos entrevistados evidenciaram como o erro na elaboração do sistema de
refrigeração sendo o mais frequente, principalmente quando ocorrem mudanças
realizadas ao longo do projeto, seja no produto ou na parte estrutural do molde
afetam diretamente o sistema de refrigeração. A figura 4.12 representa esses
valores.
64
10%
30%
60%
Cotagem do desenhoInterpretação do desenhoSistema de refrigeração
Figura 4.12 - Erros mais frequentes no projeto do molde Quando questionados sobre o futuro e inovações dentro das suas respectivas
ferramentarias, os entrevistados destacaram os itens identificados na figura 4.13.
Percebe-se que a mudança de cultura ainda é um grande obstáculo a ser vencido,
chegando a 46% das opiniões dos entrevistados. A importância de trabalhar com o
programa CAD 100% em 3D é o parecer de 45% das ferramentarias com
aproveitando máximo dos benefícios desta migração. O incentivo para o uso dos
programas e recursos CAD são opções de 9% das respostas. Os recursos
governamentais ou incentivos dos fabricantes dos programas CAD, com preços mais
acessíveis seria um passo importante para contribuir com avanço tecnológico
segundo essas ferramentarias.
9%
45%
46%
Mudança de cultura100% CAD 3DProgramas e recursos CAD mais acessíveis
Figura 4.13 – Futuro e inovações tecnológicas
65
Portanto, uma preocupação para com o futuro da indústria de moldes seria o
aperfeiçoamento tecnológico e a necessidade de mudança de cultura dos gestores
através de uma reorganização estratégica, bem como investimento em treinamento
e incentivo à atualização tecnológica, seria um passo importante para o futuro desse
segmento.
Segundo Costa e Gonçalves (2007), baseado em informações da indústria
portuguesa, a maior dificuldade de ocorrer estas mudanças é pelo fato dos líderes
estarem acostumados com um determinado modelo de intervenção. Este manejo
assegurava até um determinado sucesso em tempos não muito distantes. Contudo,
os autores afirmam que não é fácil propor aos gestores e líderes mudanças de
condutas que os conduziram até este patamar. Esta reorganização estratégica
implica em um grande e significativo desafio seja ela em atitude, competência ou em
novas capacidades. São citados pelos autores três fatores críticos para o sucesso:
qualificação técnica, inovação de processos e prazos de entrega.
Finalmente, para identificar e analisar a atual utilização dos programas CAD,
na a execução do projeto do molde, foram realizadas entrevistas utilizando os três
modelos de produtos (conforme apêndice B). O questionamento utilizado nesta
etapa foi a possibilidade de execução do projeto do molde desses produtos, levando
em consideração o uso dos programas CAD 2D e 3D. A seguir serão apresentados
os resultados obtidos nesta etapa:
Para o projeto do produto 1 (conforme apêndice C - detalhamento), entre 22
ferramentarias entrevistadas 14% projetariam o molde totalmente em 2D. Para
outras 77% realizariam o projeto do molde utilizando o programa CAD 2D e 3D,
sendo a fase de pré-projeto o uso do CAD 2D e para a fase de desenvolvimento do
projeto utilizariam o programa CAD 2D e 3D. E apenas 9% realizariam o projeto do
molde totalmente em programa CAD 3D, conforme mostra a figura 4.14. Pode-se
verificar neste momento que com a utilização deste projeto do produto de simples
geometria, algumas ferramentarias (14%) permanecem favoráveis a utilização do
programa CAD 2D. A justificativa para este procedimento, segundo os entrevistados
é o fato que alguns projetista tem uma elevada experiência nesta plataforma CAD.
66
14%
77%
9%
100% EM CAD 2D
CAD 2D E CAD 3D100% EM CAD 3D
Figura 4.14 – Projeto do molde do produto 1
Com relação ao produto 2 (conforme apêndice C - detalhamento), obteve-se
como resposta que 91% das ferramentarias entrevistadas o projeto do molde seria
desenvolvido utilizando o programa CAD 2D e 3D. Para outras 9% o projeto do
molde seria totalmente em 3D. Apenas uma ferramentaria destacou a possibilidade
de realizar um projeto de molde com família de peças, usando os recursos de
parametrização, já que este produto evidencia o uso deste recurso. Já os outros
95,5% não utilizaria o recursos de parametrização.
Segundo Chu et al. (2005), em um trabalho realizado com aplicação dos
recursos de parametrização no projeto de molde de um pneu, com objetivo da
redução de tempo, foi apresentado como estudo de caso em uma empresa
internacional, aplicando em quatro modelos de pneus para o projeto com o programa
de parametrização de molde em programas CAD 3D. De acordo com informações, o
programa proporcionou uma melhora significante no tempo de execução do projeto,
com uma eficiência de 30%.
Com relação ao último produto de análise (apêndice C - detalhamento), foi
obtido como respostas que 91% utilizariam o programa CAD 2D e 3D sendo CAD 2D
para realização do pré-projeto do molde. Para outras 9% utilizariam o CAD 3D em
toda a etapa do projeto.
De acordo com a geometria deste produto, a possibilidade de realizar esta
tarefa em programa CAD 2D só é viável onde não são utilizados os componentes
funcionais (macho e cavidade) que são baseados na geometria do produto. O
dimensionamento do produto em desenho 2D, é de difícil compreensão, segundo
67
informações das ferramentarias entrevistadas. Neste caso em situações onde o
programa CAD 2D não é possível realizar determinada tarefa recorre ao programa
CAD 3D.
Com a realização das entrevistas dos três modelos de produto, evidenciou-se
a existência da subutilização dos programas CAD. Os recursos auxiliares relatados
durante a revisão bibliográfica não são utilizados durante a fase de projetos. Essa
análise confirma o fato de que 95,5% não utilizariam os recursos de parametrização
para produtos de família de peças, conforme o relato anterior.
Segundo Oliveira (2009), os programas CAD utilizados pelas empresas
possuem recursos para modelamento 3D com várias características que necessitam
de conhecimentos e habilidades mais aprimoradas dos projetistas. Contudo, afirma o
autor, não adianta investir em equipamentos e programas CAD e esquecer que o
grande diferencial está na competência do projetista. A cada versão dos programas
CAD surgem novas ferramentas e recursos tecnológicos e a atualização dos
envolvidos não acompanha estas necessidades. O programa CAD 3D é uma
realidade, porém há necessidade de se reavaliar a capacitação dos envolvidos neste
contexto.
4.6 APLICAÇÃO DO MÓDULO DE AUXÍLIO AO PROJETO DO MOLDE
Para uma demonstração da importância da utilização dos módulos de auxílio
para o projeto do molde de injeção de termoplásticos, realizou-se um comparativo
para avaliar a eficiência dos recursos auxiliares para projeto de moldes versus
modelamento manual.
4.6.1 Modelamento Manual
O modelamento das cavidades, pelo método manual, foi utilizado o recurso de
operações booleanas. Esta operação não permite a análise de ângulo de extração
no produto, tornando difícil a interpretação pelo usuário quando modela a cavidade.
Neste contexto para certificar que o produto tem o ângulo necessário, o único
recurso é exportar o modelamento para o módulo de detalhamento efetuando a
análise manualmente. Neste módulo, o usuário deve efetuar cortes ou seções em
várias partes da peça, certificando que contém ângulo de extração mínimo para
68
projeto e funcionamento correto do molde. A figura 4.15 ilustra os cortes realizados
no produto em estudo, comprovando que o modelamento contém o ângulo de 1º de
inclinação. Esta operação levou 5 minutos para ser executada sendo considerado o
tempo de exportação e detalhamento.
Figura 4.15 – Análise de ângulo de inclinação.
Para modelamento da cavidade foi selecionado o plano XY paralelo à
abertura do molde. Criando um plano em Z-70mm para desenhar um retângulo com
as medidas da cavidade e através do comando ressalto base extrudado criando o
bloco que será a base para a subtração do produto. Na figura 4.16 pode-se observar
que o programa não conseguiu reconhecer o limite do fechamento devido à
geometria complexa do produto. Observa-se que existem regiões do produto que
ficaram acima e abaixo do fechamento, descaracterizando a geometria do produto
neste procedimento manual através de operações booleanas.
Figura 4.16 – Operação booleana de subtração do produto na cavidade.
69
Para modelar as cavidades por operação booleana, pelo método manual
conforme ilustra na Figura 4.17, foi necessário projetar o perfil do produto em relação
ao plano XZ para modelar o fechamento. Por meio deste perfil extrudado a partir da
referência, conforme observado na Figura 4.17a, o produto foi adicionado a esta
base, tornando um corpo único. A Figura 4.17b ilustra a cavidade no momento da
subtração dos corpos, sendo o corpo principal caracterizado pela geometria da
cavidade. O resultado desta subtração é a cavidade fixa que é apresentada na figura
4.17c. Na Figura 4.17d foi realizada uma comparação do produto, junto à cavidade
fixa modelada. Esta análise foi necessária para assegurar que não ocorreu alteração
no fechamento, fato ocorrido na figura 4.16. A criação deste fechamento e recursos
para o modelamento da cavidade demandou um tempo de 40 minutos.
Figura 4.17 – Operação booleana de subtração para cavidade fixa
70
As figura.4.18a e 4.18b ilustram as etapas do modelamento da cavidade móvel
através da operação booleana de união. Na figura.4.18c apresenta-se o
modelamento da cavidade móvel através da operação booleana união. O
procedimento de modelamento da cavidade móvel foi idêntico o da cavidade fixa o
que utilizou como referência algumas arestas e contornos já modelados
anteriormente na cavidade fixa. O tempo de modelamento foi de 20 minutos. Com a
figura 4.18d e possível observar a comparação entre o produto e cavidade.
Figura 4.18 - Operação booleana de subtração para cavidade móvel.
71
4.6.2 Modelamento com Módulo de Auxílio
No projeto do molde da saboneteira, através do módulo de auxílio ao projeto
do molde de injeção no programa CAD, efetuou-se a análise de ângulo de saída,
para certificar-se que o produto apresenta ângulo de inclinação, não comprometendo
sua extração da cavidade. A figura 4.19 ilustra a área de trabalho da ferramenta para
a análise de inclinação no módulo de projeto de molde do programa CAD modelador
sólido.
Figura 4.19 - Análise de inclinação.
Esta ferramenta de análise de inclinação verifica a existência de ângulo de saída
no modelamento do produto. Quando selecionado o ícone análise de inclinação abre
na área de trabalho a caixa de diálogo conforme ilustra na Figura 4.19, sendo
necessário selecionar, o plano de trabalho paralelo ao fechamento do molde, e
digitar o valor do ângulo menor ou igual ao ângulo a ser analisado no produto,
devem-se habilitar as faces de classificação e selecionar o botão calcular para
efetuar a análise no modelamento. O usuário visualmente identifica se o produto tem
ângulo através das cores. O valor do ângulo de extração para a análise de
inclinação pode ser modificado e calculado com os valores aleatórios a fim de
descobrir o menor ângulo empregado no modelamento do produto, caso haja
72
dúvidas na elaboração do projeto. Inclusive é possível identificar se o ângulo de
extração é negativo, ou seja, apresenta detalhes no sentido contrário à extração,
necessitando de um mecanismo para efetuar sua extração como uma gaveta
mandíbula ou pinça. Após a análise de inclinação pode-se afirmar, conforme mostra
na figura 4.19, que o produto foi modelado com 0,5 grau de inclinação. Uma gama
de cores identifica que o produto tem ângulo de extração adequado e não apresenta
a necessidade de mecanismos especiais para a extração.
Figura 4.20 - Análise da linha de fechamento.
A figura 4.20 apresenta no módulo o recurso para a linha de fechamento do
molde, sendo definido o plano paralelo à abertura do molde, digitando o valor de
analise de ângulo no produto em estudo. O sistema cria automaticamente uma linha
de fechamento em cor azul acompanhando o contorno denominado linha de
partição. Quando o produto não tem ângulo de inclinação definido, esta linha de
fechamento não é gerada automaticamente. A figura 4.21 apresenta-se a ferramenta
de partição superfície. Esta ferramenta cria a superfície de fechamento, preparando
o produto para extrair as cavidades. O sistema reconhece a linha de fechamento
73
automaticamente sendo necessário apenas definir o tamanho da área de
fechamento para abrir a cavidade.
Figura 4.21 - Superfície de fechamento.
A superfície de fechamento gerada pelo sistema acompanhou a linha de
fechamento, criada anteriormente conforme ilustrado na figura 4.20, preparando o
produto para a extração automática das cavidades através da ferramenta tooling
split. Este ícone quando selecionado abre a caixa de diálogo conforme apresentado
na figura 4.22. Para a correta utilização dessa ferramenta tooling splite, deve-se
selecionar a superfície de fechamento e clicar no ícone tooling splite quando
acionado ativa o algoritmo para iniciar o esboço, o projetista define o tamanho da
cavidade, depois de confirmado, abre na área de trabalho a caixa de diálogo
conforme indicado na figura 4.22 e o sistema reconhece a superfície de fechamento
faltando definir a espessura das cavidades.
74
Figura 4.22 - Ferramenta tooling splite.
A ferramenta tooling splite, separou as cavidades reconhecendo a superfície de
fechamento criada pelo sistema. Nesta etapa é determinada somente a espessura
das cavidades fixa 60 mm e móvel 30 mm. Na figura 4.23, apresenta-se a cavidade
móvel em (a) e fixa em (b) após a execução do comando.
Figura 4.23 - Cavidade móvel e Fixa extraídas.
75
4.6.3 Análise da Aplicação e Comparação dos Métodos
Durante o estudo, foram tomados os tempos na execução dos modelamentos
da cavidade de forma manual e utilizando recursos auxiliares ao projeto do molde de
injeção. Na tabela 4.1 apresenta as análises dos tempos obtidos em cada etapa.
Tabela 4.1 – Análise e comparação entre os métodos.
Fator analisado Tempo método Manual
(min) Tempo método auxiliar
(min)
Análise de ângulo de extração 5 2
Criação superfície de Fechamento 40 15
Modelamento das cavidades 20 10
Total 60 27
Observa-se que os tempos para análise de ângulo de extração, no módulo de
auxílio ao projeto, comparado com o método manual, reduziu seu tempo em 40%.
Isso se da ao fato, da existência do algoritmo próprio para análise do produto
ilustrado na figura 4.19, Bastando ao usuário selecionar o plano paralelo a abertura
do molde e determinar o ângulo a analisar. Na forma manual, conforme apresentado
na figura 4.15, o usuário deve mudar de ferramenta de modelamento, para
detalhamento, e executar cortes e seções manualmente no produto, para obter
informação dimensional da geometria modelada.
Na criação da superfície de fechamento, no módulo de auxílio ao projeto,
demandou 37,5% do tempo total do método manual. Nesse método o projetista deve
executar várias etapas para definir o modelamento da cavidade. Assim, torna-se
necessário criar planos, projetar contornos do produto a fim de construir a superfície
de fechamento conforme apresentado na Figura 4.17 (a).
O modelamento das cavidades no módulo de auxílio ao projeto demonstrou ser
50% mais eficiente que o modelamento manual. Um fator importante a ser
considerado é a existência de ferramentas próprias com comandos definidos, não
76
necessitando elevada experiência do projetista para modelar a cavidade. Contudo,
para o modelamento utilizando o método manual, necessitava da experiência do
projetista, em criar planos alternativos e recursos de operação booleana para
obtenção da cavidade.
O módulo de auxílio ao projeto do molde apresentou melhor eficiência para o
projeto do molde de injeção de termoplásticos, tornando um processo mais eficiente,
e demandando somente 42% do tempo total de modelamento com o método
manual.
77
5 CONCLUSÕES
Baseado nos resultados obtidos nesta pesquisa, que avaliou o uso de
programas CAD na região nordeste do Estado de Santa Catarina e a utilização e
aplicação de módulo de auxílio ao projeto do molde de injeção de termoplásticos,
pode-se afirmar que:
• Realização do pré-projeto em programa CAD 2D;
Durante a fase de pré-projeto para o desenvolvimento do projeto do molde, há
uma necessidade que esta etapa seja realizada em um curto espaço de tempo por
parte dos projetistas. Nesta fase se realizam a aprovação do projeto e confirmação
de contratação pelo cliente. Diante do domínio e agilidade do projetista esta
atividade é realiza no programa CAD 2D por 91% dos entrevistados.
• Necessidade de redução do tempo de desenvolvimento do projeto;
Fatores como qualidade, custos e prazo de entrega são fundamentais para
determinar a competitividade de uma ferramentaria. Entre os entrevistados, 91%
destacam que gostariam de reduzir o tempo do projeto para atender melhor a
demanda do mercado. Contudo, não se identifica ações focadas para minimizar o
tempo de projeto de molde nas empresas.
• Redução dos erros de projeto;
Os programas CAD 3D permitem uma melhor visualização do projeto do
molde, o funcionamento e a otimização da área do produto. As simulações da
montagem e do processo de injeção reduzem os erros de projeto e, em
consequência, o tempo de retrabalho. Os recursos auxiliares – definição da linha
fechamento, direção de extração do produto, moldabilidade do produto, criação do
macho e cavidade – são exemplos de alguns atributos que contribuem para a
redução do erro durante a fase de projeto do molde de injeção de termoplásticos.
Contudo, esses recursos não são utilizados pela maioria das empresas.
• Falta de qualificação profissional;
Com o número de programas CAD disponíveis no mercado, os projetistas não
recebem treinamentos adequados ou, ainda, não tem fundamentos para a utilização
78
dos recursos disponíveis para este trabalho. Durante as entrevistas foram relatados
casos nos quais os projetistas modelam o projeto do molde em um programa CAD e
a falta de conhecimento conduz a realizar o detalhamento em outro programa CAD
2D, promovendo redundância no trabalho.
• Resistência a mudança do projeto 2D para o 3D;
A cultura de trabalho do projeto no programa CAD 2D contribui de forma
decisiva para tornar mais difícil a transição do projeto 2D para o 3D. O
desenvolvimento do projeto do molde é uma atividade subjetiva atrelada à
experiência do profissional. Uma parcela significativa dos projetistas tem
experiências em diferentes etapas da manufatura do molde. Estas atividades
exigiram uma capacidade de leitura e interpretação de desenho utilizando a técnica
de projeções ortogonais. Desta forma, a compreensão de vantagens com a
utilização de modelamento sólida ou de superfície são evidentes, mas o esforço
necessário para esta mudança é expressivo, principalmente diante de alguns
elementos: os custos das licenças de programas, a necessidade de capacitação dos
envolvidos e treinamentos específicos. Nota-se que esta mudança ocorre em função
da exigência do mercado do que pela decisão da empresa. Esta característica torna
a mudança lenta e gradativa.
5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Conhecer melhor a atividade de projetos de moldes de injeção é uma forma
de contribuir para o desenvolvimento de uma filosofia de trabalho. Nesta linha de
pesquisa sugere-se a continuidade dos estudos com as seguintes sugestões:
• Avaliar como as alterações no produto realizadas pelo cliente entre as
fases de pré-projeto e projeto impactam no custo deste projeto diante
da utilização de programas CAD 2D e 3D;
• Avaliar o nível de integração dos programas Cax (CAD, CAE, CAM,
CAI) aplicados nas ferramentarias
• Avaliar como a experiência e a formação acadêmica influenciam na
transição de utilização de um programa CAD 2D para 3D no segmento
de projeto de moldes.
79
REFERÊNCIAS
ABIPLAST, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DO PLÁSTICO. Perfil da indústria brasileira de transformação de material p lástico - perfil 2008. Disponível em: <http://www.abiplast.org.br>. Acesso em: jan. 2010. AUTODESK (2010). Tooling and Mold Design . Disponível em: htt://images.autodesk.com/adsk/files/invpro10detailbrousp.pdf. Acesso em: 08 fev. 2010. CENTIMFE – Centro Tecnológico da Indústria de Moldes Ferramentas Especiais e Plásticos. Manual do Projetista para Moldes de Injeção de Plás tico . Marinha Grande: Centimfe, 2003. CHAD, J. The Transition from 2D Drafting to 3D Modeling Benc hmark. (2006). Disponível<em:http://www.aberdeen.com/summary/report/benchmark/RA_2D_3D_3476.asp.> Acesso em: 15 dez. 2009.
CHANG, Tien-Chien; WYSK, Richard A.; WANG, Hsu Pin. Computer Aided Manufacturing. Person Education, Inc. 3th. Edition New Jersey, 2006. CHU, Chih Hsing; SONG, Mu Chi; LUO, Vincent C. S. Computer Aided Parametric Design for 3D Tire Mold Production. Department of Computer Information Science, National Chiao Tung University, Hsinchu 300, Taiwan, 2005. COSTA, L; GONÇALVES, F. Desafios e Opções Estratégicas para a Indústria Portuguesa de Moldes. Revista O Molde , Marinha Grande, ano 20, n. 76, set. 2007. DIHLMANN, C. Mercado Ferramenteiro. Revista Plástico Moderno , São Paulo: QD Ltda., n. 415, maio 2009. FERNANDES, B. L.; DOMINGUES, Antonio J. Caracterização mecânica de polipropileno reciclado para a indústria automotiva. Polímeros, São Carlos, vol.17, n. 2, abr./jun 2007. FOGGIATTO, J. A. ; VOLPATO, N. ; BONTORIN, A. C. B. . Os projetos em CAD 3D exigem e merecem cuidados especiais. Máquinas e Metais , São Paulo: Aranda, v. 1, p. 132-147, mês 2008. FREITAS, H. et al. O método de pesquisa survey. São Paulo/SP: Revista de Administração da USP , São Paulo: RAUSP, v. 35, n.3, , p. 105-112, jul-set. 2000.
80
GALVÃO, J. Projeto de molde em 3D: a necessária reestruturação. Revista O Molde , Marinha Grande, ano 20, n. 74, jun. 2007. GASTROW, H. Moldes de inyección para plásticos : em 100 casos prácticos. Munich. Hanser, 1990. 250p. HARADA, J. Moldes para injeção de termoplásticos . São Paulo: Artliber, 2004. IBM. CATIA Mold Tooling Design 2. (2010). Disponível em: <http://www-2000.ibm.com/software/applications/plm/catiav5/prods/mtd/>. Acesso em: 18 fev. 2010. ISAZA, C. Análise integrada otimiza o projeto de moldes . Disponível em: <http://www.cimm.com.br/cimm/construtordepaginas/htm/1_1_6699.htm> Acesso em: 16 jan. 2008. JAVIERRE, C; FERNÁNDEZ, A; AÍSA, Jorge; CLAVERÍA, Isabel. Criteria on feeding system design: Conventional and sequential injection moulding . Journal of Materials Processing Technology 171 (2006) 373–384, 21 June 2005. JONES, P. The Mould Design Guide . Smithers Rapra Technology Limited: United KingdomPublished, 2008. KIMURA, F; ARIYOSH, H. I; ISHIKAWA, H.; NARUKO, Y.; Yamato, H. Capturing Expert Knowledge for Supporting Design and Manufacturing of Injection Molds. CIRP Annals - Manufacturing Technology , Vol. 53, Issue 1, 2004, P. 147-150. KONG, L.; Fuh, J. Y. H.; Lee, K. S.; Ling, L. S.; Liu, X. L.; Zhang, Y. F.; Nee, A. Y. C. A Windows-native 3D plastic injection mold design system. Journal of Materials Processing Technology , Amsterdam, v. 139 (2003) p. 81–89. KORN, D. Shops no longer need 3D CAD software to view 3D CAD models. Disponível em: <http://www.mmsonline.com/articles/an-affordable-secure-way-to-exchange-3d-cad-models (2006)>. Acesso em: 10 jan. 2010. LEE, K.W. Principles of CAD/CAM/CAE systems. Addison – Wesley Longman, Inc, 1999.
81
LEVINE, D. M.; BERESON, M. L.; STEPHAN, D. Estatística : Teoria e Aplicações. Rio de Janeiro: LTC, 2000. MA, Y. S.; Tong, T. Associative feature modeling for concurrent enginee ring integration. School of Mechanical and Production Engineering, Nanyang Technological University, 50 Nanyang Avenue, Singapore 639798, Singapore. 2003. MANUSOFT TECHNOLOGIES PTE. IMOLD, jan. 2010. Disponível em: <http://www.imold.com/. Acesso em: 13 fev. 2010. MANRICH, S. Processamento de Termoplásticos (Rosca Única, Extrusão e Matrizes, Injeção e Moldes). São Paulo: Artliber, 2005. MARCONI, Marina de Andrade; LAKATOS, Eva Maria. Metodologia científica . São Paulo: Atlas, 2007. MARKARIAN, Jennifer. Long fibre reinforced thermoplastics continue growt h in automotive . Plastics Additives & Compounding March/April 2007. MARTINS, M. J. Análise da utilização e Descarte do Fluído de Corte na Região de Joinville/SC . Dissertação de Mestrado. Sociedade Educacional de Santa Catarina – Instituto Superior Tupy, Joinville, 2008. MASCARENHAS, W.N. - Sistematização do processo de obtenção do leiaute dimensional decomponentes de plástico moldados por injeção. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-graduação em Eng. Mecânica, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2002. MASCARENHAS, W.N.; RIBEIRO, J.S.A; AHRENS, H. C.; OGLIARI, A. Aplicação de Sistemas CAE no Projeto Preliminar de Peças Plás ticas Injetadas. 2º Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação, Urbelândia, 2003. MDIC. Ministério do Desenvolvimento Industrial e Comercio Exterior. Relatório de pesquisa de Mercado Interno . Joinville, 2007. MISSLER. Disponível em: < http://www.topsolid.com.br/products/industry/description/ mold_making.asp(2009)>. Acesso em: 15 dez. 2009.
82
NAKAO, M.; YAMADA, S.; KUWABARA, M.; OTUBO, M.; HATAMURA, Y. Decision-based process design for shortening the lead time for mold design and production CIRP Annals - Manufacturing Technology , Volume 51, Issue1 ,Pages127-130, 2002. OLIVEIRA, A. J. Análise do desgaste de ferramentas no fresamento co m alta velocidade de aços endurecidos . Tese de Doutorado. Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2007. OLIVEIRA NETO, A. P. Projetistas Precisam Reaprender a Utilizar o CAD. Disponível em:<http://www.cadesign.com.br/artigos/projetistas-precisam-reaprender-a-utilizar-o-cad.html (06-2009)>. Acesso em: 12 dez. 2009. PAHL, G.; BEITZ, W.; FELDHUSEN, J; GROTE, K. Projeto na engenharia (Fundamentos do desenvolvimento eficaz de produtos, métodos e aplicações). São Paulo: Edgard Blücher, 2005. PENNA, Roberto Della. Revista Plástico Industrial. São Paulo: Arada, ano X, n. 118. jun. 2008. PINARDI, Emerson Roberto. Avaliação de Novas Tecnologias para Otimização do Desenvolvimento do Produto. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Campinas, Campinas, 2005. PINTO, UBIRATAN SCHUCH. Avaliação de Critério para a Determinação de Contratipos de Termoplásticos Aplicável em Simulaçã o da Moldagem por Injeção. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2002. PMJ – Prefeitura Municipal de Joinville. Relatório de Cadastro Municipal de Contribuintes. Joinville SC, n. 0032, 27 jun. 2009. PROVENZA, F. Moldes de Injeção. São Paulo: Pro-tec, 1993. PTC (Parametric Technology Corporation) 2010. Disponível em: <http://www.ptc.com/products/cocreate/mold-base>. Acesso em: 22 fev. 2010. RADZEVICH, S.P. CAD/CAM of Sculptured Surfaces on Multi-Axis NC Machine:The DG/K-Based Approach . San Rafael: Morgan & Claypool Publishers,2008.112p.
83
RUTKAUSKAS, M. G. Diretrizes para Otimização do Modelamento Geométric o de Peças de Carrocerias. Dissertação de Mestrado. USP, São Paulo, 2005. SACCHELLI, C.M. Sistematização do processo de desenvolvimento integ rado de moldes de injeção de termoplásticos . Tese de Doutorado. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2007. SANT’ANNA, J. P. Programas se sofisticam, preços caem, mas uso amplo esbarra na pulverização. Revista Plástico Moderno , São Paulo: Arada, n. 422, dez. 2009. SCHMITZ, B. A transição para o 3D : um guia de sobrevivência para usuários do CAD 2D. Publicado por Machine Desing. Disponível em: <http://wwwsolidword.com/lebook-brasil> Acesso em: 15 fev. 2008. SHOEMAKER, Jay. Moldflow design guide: a resource for plastics engi neers . Massashusetts USA: Hanser, 2006. SIEMENS. NX Mold Design. Disponível em: <http://www.siemens.com/plm>. Acesso em: 22 jan. 2010. SILVA, Alex Sandro de Araújo. Desenvolvimento Integrado CAD/CAM de Componentes para Turbinas a Gás . 133f. Tese de Mestrado. Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, 2006. SILVA, Emílio Carlos Nelli. CAD/CAE/CAM. Revista Mecatrônica Atual , n. 1, out/nov, 2001. SIQUEIRA, O. Considerações sobre ferramentas de projeto 3D. Revista Ferramental , Revista Brasileira da Indústria de Ferramentais, Joinville, p. 13-20, jul/ago 2008. SOLIDWORKS CORPORATION. Guia do fabricante para maximizar os ganhos de produtividade em projetos 3D. Solidworks Corporation, 2006. SONG, M.C.; LIU, Z.; WANG, M.J.; YU, T.M.; ZHAO, D.Y. Research on effects ofinjection process parameters on the molding proce ss for ultra-thin wall plastic parts . Journal of Materials Processing Technology, v. 187/188, p. 668-67, 2007.
84
SOUZA, A, F. Contribuição ao fresamento de geometrias complexas aplicando a tecnologia de usinagem com altas velocidades . Tese de Doutorado. USP, São Carlos, 2004. SOUZA, A. F.; ULBRICH, C. B. L. Engenharia Integrada por Computador e Sistemas CAD/CAM/CNC. Princípios e Aplicações . São Paulo: Artliber, 2009. SPINA, R. Injection moulding of automotive components: comparison between hot runner systems for a case study. Journal of Materials Processing Technology , v. 155/156, n. 1, p. 1497- 1505, 2004. SPINACÉ, M. A. da Silva; DE PAOLI, Marco A. A tecnologia da reciclagem de polímeros. Revista Química Nova , São Paulo, v. 28 n.1, jan./fev. 2005. STOECKHERT, Klaus; MENNIG, Günter. Mold-making handbook . 2ed. Munique: Hanser Gardner Publisher,1998. p.561 TADMOR, Zehev; GOGOS, Costas G. Principles of polymer processing . 2 ed. New Jersey:John Wiley& Sons Publisher, 2006. 961p. TANG, S.H.; KONG, Y.M.; Sapuan, S.M.; Samin, R.; Sulaiman, S. Design and Thermal Analysis of Plastic Injection Mould. Journal of Materials Processing Technology 171 (2006) 259–267. THERRIEN, C. Bridging the Gap between Part and Mold Developmen t.,Moldmaking Technology. 24/9/ 2009.
85
APÊNDICES
APÊNDICE A - Questionário de uso nas ferramentarias
APÊNDICE B - Questionário com os modelos
APÊNDICE C - Desenho técnico dos três modelos utilizados
86
APÊNDICE A
Questionário de uso nas ferramentarias
Com o objetivo de investigar o uso da tecnologia CAD 2D e 3D e as
características pertinentes a estas técnicas, dentro do setor de projetos de moldes
de injeção das ferramentarias no município de Joinville.
GRUPO 1
1.1 Nome e localização da empresa:
1.2 Dados do funcionário entrevistado:
a) Nome:_______________________________________________________
b) Função:______________________________________________________
c) Fone:_________________email:__________________________________
1.4 Número total de funcionários no setor de projetos do molde:
_________________________
1.5 Qual o principal segmento de atuação da empresa?
________________________________________________________________
GRUPO 2
2.1 Quais são os principais desafios do”projeto de molde” ?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2.2 Quais são as fases do projeto do molde?
___________________________________________________________________
87
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2.3 Qual a fase que demanda mais tempo?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2.4 De que forma o cliente encaminha as informações do produto para o projeto do
molde?______________________________________________________________
___________________________________________________________________
2.5 Qual forma mais utilizada na realização do pré-projeto do molde?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Por que razão? _______________________________________________________
___________________________________________________________________
GRUPO 3
3.1 Qual o programa CAD utilizado no projeto do molde?
R: _________________________________________________________________
3.2 Utiliza-se de algum módulo específico para projeto do molde?
( ) não ( ) sim
a) caso afirmativo qual: ________________________________________________
___________________________________________________________________
3.3 Utiliza o CAD 2D no projeto do molde?
( ) não ( ) sim
a) caso afirmativo em que fase: _________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
88
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
3.4 Utiliza o CAD 3D no projeto do molde?
( ) não ( ) sim
a) caso afirmativo em que fase: _________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
GRUPO 4
4.1 Já ocorreu caso de alteração de forma do produto durante a fase de projeto do
molde.
( ) não ( ) sim
a) caso afirmativo como isso é tratado em nível de projeto: ____________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
4.2 Quais os desafios que a empresa encontra com a utilização do programa CAD
2D no projeto do molde.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
4.3 É necessário o desenho 2D na fabricação do molde na sua empresa.
( ) não ( ) sim
a) caso afirmativo em quais situações: ____________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
89
4.4 Quais as maiores dificuldades que a empresa encontra para adotar o programa
3D no projeto do molde?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
4.5 Se a empresa utiliza a tecnologia 3D para o projeto do molde, qual a maior
vantagem desta utilização?
___________________________________________________________________
________________________________________________________________
4.6 Como é realizado o procedimento de atualização tecnológica dos envolvidos no
projeto do molde? Caso positivo qual a frequência?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
4.7 Quais os erros mais frequentes no projeto do molde?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
__________________________________________________________________
4.8 Quais são as inovações e o futuro do projeto de molde na sua empresa?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
90
APÊNDICE B
Questionário com modelos
1) A empresa teria condições de realizar o projeto do molde dos produtos que
seguem como modelo? Caso a resposta for negativa, qual a razão.
PRODUTO
PROGRAMA CAD
________________________
________________________
________________________
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APÊNDICE C
Desenho técnico dos modelos utilizados
Com estes modelos foi possível analisar procedimento para a utilização do
programa CAD 2D e 3D, no projeto do molde.
Primeiro modelo: Corpo-de-prova
92
Segundo modelo: Travessas
93
Terceiro modelo: Hélice
