Aumento da eficiência em prototipagem com o software hyperMILL® CAM
Alfred Kärcher Vertriebs-GmbH |
Winnenden (Baden-Wuerttemberg), Alemanha
Produtos inovadores exigem desenvolvedores criativos e prototipagens que implementem ideias com rapidez e eficiência. Para isso, o equipamento necessário deve ter um sistema CAD/CAM fácil de usar em vários processos. O software hyperMILL® CAM e o módulo CAD integrado da OPEN MIND Technologies oferecem estratégias completas de maquinação de 5 eixos e resultados de programação que garantem processos confiáveis.
A Kärcher, organização localizada próximo a Stuttgart, na Alemanha, faz parte do grupo Alfred Kärcher SE & Co KG, que emprega 13.500 funcionários em mais de 127 empresas em 72 países. A Kärcher é líder mundial na fabricação de equipamentos de limpeza e oferece uma série de soluções inovadoras do setor, como lavadoras de alta e ultra-alta pressão, lavadoras a vácuo e a vapor, polidoras, varredoras e muito mais. A inovação é o fator mais importante de crescimento para a empresa, e mil funcionários trabalham na área de pesquisa e desenvolvimento. A Kärcher tem 630 patentes ativas no momento, e cerca de 90% de seus produtos têm cinco anos ou menos.
A criação de cada produto ocorre inicialmente no Departamento de Prototipagem, inaugurado em 1988. Achim Sanzenbacher, fabricante certificado e chefe do Departamento de Prototipagem, explica como trabalha com sua equipa: “Temos 12 funcionários que produzem semanalmente entre 600 e 800 peças de protótipo feitas de aço, latão e plástico”. O software CAD/CAM e outros sistemas de programação são usados para dar início ao trabalho de produção em sistemas de maquinação de 5 eixos, impressoras 3D e centros de maquinação de chapas metálicas.
A Kärcher atribui grande importância ao fato de produzir seus protótipos internamente, o que reduz o tempo de entrada no mercado e garante a disseminação do conhecimento especializado no momento certo. Portanto, a prototipagem recebe foco e apoio especiais quanto a investimentos de aceleração para iniciativas que promovam a obtenção de amostras iniciais funcionais. Um exemplo de tecnologia essencial para permitir a prototipagem eficiente é o software CAD/CAM.
“o teste permitiu avaliar o hyperMILL® numa situação real de uso. Depois de ver os resultados, tive certeza de que aquele seria o sistema CAD/CAM ideal para nós. A programação é simples, a solução proporciona uma maquinação rápida, e os resultados de fresagem são consistentemente confiáveis”.
Michael Wussack, um dos especialistas em CAM e fresagem da equipa de prototipagem da Kärcher
CAD/CAM avançado para maquinação
Em novembro de 2018, Sanzenbacher e sua equipa decidiram adotar o software hyperMILL® da OPEN MIND Technologies para prototipagem em busca de estratégias mais eficientes de maquinação 5 eixos. Além disso, a decisão de mudar para uma nova plataforma CAD/CAM teve outro motivo igualmente importante. “Tivemos problemas com nosso fornecedor de software que culminaram na falta de atualizações de software ou pós-processador”, declara Sanzenbacher. “Uma empresa como a nossa não pode trabalhar com sistemas desatualizados. As nossas peças estão cada vez mais complexas, precisamos de aproveitar todos os desenvolvimentos e receber suporte do nosso fornecedor de software sempre que necessário.”
Ao escolher o novo sistema CAD/CAM, a equipa de maquinação da Kärcher encontrou uma seleção interessante de serviços e de tecnologia de ponta. Inicialmente, a Kärcher convidou os quatro primeiros fornecedores CAD/CAM da sua lista para participar num benchmark, cujo objetivo era programar e maquinar um componente complexo de 5 eixos com um canal helicoidal sob condições típicas de prototipagem. Em outras palavras, os dados de CAD estariam disponíveis pela manhã e a peça deveria estar pronta por um processo de fresagem com um único aperto.
Dois fornecedores entre os quatro inicialmente selecionados pela Kärcher optaram por não participar no desafio. No entanto, Steffen Völker, gerente técnico de projetos e especialista em aplicações para construção e prototipagem de moldes na OPEN MIND, começou a trabalhar com o sistema hyperMILL® CAM e concluiu o desafio do benchmark com sucesso. À tarde, a peça foi fresada em uma Hermle C400 e estava pronta para inspeção. O desempenho impressionou Michael Wussack, um dos especialistas em CAM e fresagem da equipa de prototipagem da Kärcher. Wussack afirma que “o teste permitiu avaliar o hyperMILL® numa situação real de uso. Depois de ver os resultados, tive certeza de que aquele seria o sistema CAD/CAM ideal para nós. A programação é simples, a solução proporciona uma maquinação rápida, e os resultados de fresagem são consistentemente confiáveis”.
Steffen Völker (à direita), especialista em aplicações da OPEN MIND para fabricação de moldes e prototipagem, presta suporte local a Michael Wussack e seus colegas sempre que necessário.
Suporte de excelência
Sanzenbacher realça que teve outra certeza após o teste: “Todos concordamos que poderíamos contar com a OPEN MIND como parceira para prestar o serviço que esperávamos receber”.
A OPEN MIND mantém uma relação estreita de confiança com seus clientes. No primeiro momento da parceria, Völker entrava em contato com a Kärcher semanalmente para se manter a par dos possíveis problemas de programação ou componentes e oferecer soluções em tempo hábil. Entretanto, devido à vasta experiência em prototipagem dos usuários de CAM da Kärcher, foi necessária pouquíssima assistência.
Da esquerda para a direita: Achim Sanzenbacher e Michael Wussack, desenvolvedores de protótipos da Kärcher, estão muito satisfeitos com o apoio de Steffen Völker e Aleš Vurušič da OPEN MIND Technologies.
A Kärcher tem licenças do hyperMILL® para executar todos os treze ciclos de 5 eixos em maquinação de superfícies e cavidades, além dos módulos de desbaste e acabamento no pacote integrado do hyperMILL® MAXX Machining. Wussack afirma: “Dominamos o hyperMILL® em pouco tempo porque a interface de usuário é altamente intuitiva e muito bem estruturada. E o mais importante: a operação geral é a mesma em todos os ciclos”. A Kärcher também acredita que usar a OPEN MIND para desenvolver todo o software é um benefício que facilitará a integração de seus módulos.
O pacote de superfícies e cavidades do hyperMILL® oferece 13 ciclos de 5 eixos. Os programadores podem escolher a estratégia certa para cada peça fresada, qualquer que seja o nível de complexidade.
Conceito abrangente de CAD/CAM
Por exemplo, o hyperCAD®-S é o sistema de CAD para CAM desenvolvido pela OPEN MIND especificamente para ajudar programadores de CAM a acelerar a codificação NC. Wussack explica: “A solução é totalmente integrada ao hyperMILL®, o que permite aos utilizadores alternar entre CAM e CAD sem ter que trocar de interface. Fazer isso economiza tempo e deixa o trabalho muito menos stressante”.
Principalmente na prototipagem, os componentes ainda precisam ser adaptados para a fresagem porque costumam ser desenvolvidos para produção em série com base em moldagem por injeção ou fundição. A fresagem de peças requer uma superfície de suporte ou fixação, além de ajustes, como adaptação de raios ou orifícios de fechamento. O hyperCAD®-S foi projetado exatamente para essas tarefas, com funções simples e rápidas de desenho, superfícies e modelos sólidos.
Vasta seleção de estratégias de 5 eixos
O software OPEN MIND oferece várias funções automatizadas que facilitam a programação em 5 eixos, como o recurso de indexação automática. O recurso abrange as áreas de programação e fresagem em uma única operação, mesmo quando várias posições da ferramenta são necessárias. Esse recurso procura automaticamente um ângulo fixo e sem colisão para cada área de fresagem. As áreas que não podem ser maquinadas com uma ferramenta inclinada são fresadas simultaneamente em cinco eixos.
Quando o assunto é fresagem de 5 eixos, o hyperMILL® realmente se destaca. Há várias estratégias de inclinação disponíveis para uma solução adequada, para cada geometria e qualquer cinemática da máquina. Michael Wussack explica: “A programação é simples porque geralmente se baseia em fresagem de 3D de três eixos ou fresagem com a ferramenta configurada num ângulo. Além das estratégias 3D já conhecidas, como acabamento plano ou maquinação residual, apenas uma janela adicional é necessária para complementar as posições da ferramenta de 5 eixos.”
Funções automatizadas e ciclos de alto desempenho aumentam a eficiência
O software OPEN MIND oferece várias funções automatizadas que facilitam a programação em 5 eixos, como o recurso de indexação automática. O recurso abrange as áreas de programação e fresagem em uma única operação, mesmo quando várias posições da ferramenta são necessárias. Esse recurso procura automaticamente um ângulo fixo e sem colisão para cada área de fresagem. As áreas que não podem ser maquinadas com uma ferramenta inclinada são fresadas simultaneamente em cinco eixos.
A função automática de maquinação residual de 5 eixos também é muito útil: com ela, é possível detectar áreas de material residual que não foram processadas por completo durante o acabamento, além de fazer automaticamente as operações de maquinação necessárias depois que o utilizador define a ferramenta de referência e a área de maquinação. “O resultado é uma economia considerável de tempo”, comenta Wussack.
O desbaste é um modo de maquinação bastante usado na prototipagem, pois a maioria dos componentes é fresada a partir de material sólido. Na Kärcher, o módulo de desbaste do pacote hyperMILL® MAXX Machining faz esse trabalho com facilidade. A Kärcher também investiu no módulo de acabamento hyperMILL® MAXX Machining. Sanzenbacher espera usar o módulo de acabamento ao maquinar os motores elétricos para lavadoras de alta pressão de água quente. É preciso finalizar várias alertas de arrefecimento com uma espessura predefinida e alta precisão para possibilitar as doses certas de calor. “Usando um cortador cilíndrico e a estratégia de acabamento tangêncial adequada, espero reduzir o tempo de fresagem pela metade”, afirma Sanzenbacher.
Sem deixar nada ao acaso
Para Sanzenbacher, a próxima etapa da evolução envolve automatizar ainda mais a área de fresagem: “Ainda na prototipagem, temos a preocupação de usar o tempo com eficiência nas máquinas e colocar o mínimo possível de pessoas durante a noite e nos fins de semana”. O primeiro passo para essa iniciativa ocorreu pelo investimento em uma Hermle C22 com troca de seis paletes.
Como a automação requer confiabilidade máxima do processo, a prevenção e a verificação de colisões são muito importantes. O hyperMILL® oferece opções eficientes, como soluções de simulação que respondem por todo o ambiente da máquina. O hyperMILL® calcula automaticamente um ângulo de ferramenta livre de colisão para a maquinação simultânea de 5 eixos. O utilizador só precisa de especificar qual eixo de rotação que deve ser priorizado durante a prevenção de colisões, ter em consideração a cinemática da máquina.
Economia de tempo durante a programação e maquinação
Achim Sanzenbacher está satisfeito: “A solução hyperMILL® CAM da OPEN MIND e todos os outros componentes atendem perfeitamente aos nossos pedidos de prototipagem. O sistema de estratégia modular é versátil, e a interface de utilizador é uniforme e muito bem estruturada em todos os ciclos. Os programas gerados garantem o processamento seguro e confiável, e também ganhamos mais velocidade”. Embora ainda não tenha números relacionados aos componentes para comprovar a informação, Sanzenbacher afirma que “houve um aumento significativo de rendimento. Para mim, o hyperMILL® está na vanguarda da prototipagem”.
Galeria
Os criadores de protótipos confiam no sistema de CAD/CAM do hyperMILL® da OPEN MIND para gerar programas confiáveis de fresagem.
A fresagem 5 eixos é uma das principais tecnologias de prototipagem. Depois de fixada, a peça é totalmente maquinada por cinco lados. A equipa de prototipagem aproveita o longo tempo de execução para programar o próximo componente.
A Kärcher produz entre 600 e 800 peças de protótipos por semana. A tecnologia escolhida foi a fresagem de 5 eixos.
Um componente de exemplo é a articulação da pistola EASY!Force para a lavadora profissional HDS de alta pressão. O protótipo é fresado em cinco eixos. O contorno sofisticado inclui, entre outros, conectores para a mangueira e o tubo do jato.
A articulação de latão compõe o elemento da alça da pistola EASY!Force de pulverização de alta pressão. Ela também tem componentes mecânicos, como alavancas, que são produzidas (como protótipo) em uma impressora 3D, assim como as metades do shell.