Metalworking World 1/2012
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Metalworking World 1/2012
Nanotecnologia: como reMODElar o futuro 1/12 uma revista de negócios e tecnologia da sandvik coromant Índia: em marcha acelerada aeroespacial: m OTORES mais ecológicOs austrália: forjaNDO melhor DO QUE ninguém Alunos da Universidade Beihang comemoram a formatura china: formando hoje os profissionais do futuro voando alto editorial klas forsström, presidente da sandvik coromant Atraindo as mentes brilhantes do futuro Durante sua longa história, a indústria de usinagem se adaptou e evoluiu segundo as necessidades de um mundo em constante transformação. Embora radicalmente diferente do que há 100 anos, a moderna indústria de usinagem continua mudando e, o que é mais importante, tem um futuro brilhante pela frente. Um dos locais mais promissores para essa indústria é a China, onde a usinagem vem se tornando, cada vez mais, uma parte importante de seu rápido crescimento econômico. Para acompanhar esse crescimento, precisamos atrair os melhores talentos e garantir o melhor treinamento possível. Uma cooperação recente entre a Universidade Beihang (Universidade de Aeronáutica e Astronáutica de Pequim, BUAA) e a Sandvik Coromant mostra como podemos contribuir para a educação, pensando no futuro. A BUAA é a primeira universidade chinesa a dar ênfase à engenharia aeronáutica e astronáutica e à pesquisa acadêmica, tendo construído sua reputação com base na excelência. Ao longo de seus 59 anos de história, a universidade já formou 110 mil profissionais altamente capacitados para vários setores. Nos últimos anos, tornou-se uma instituição de referência em inovação tecnológica. Há lugar melhor do que esse para atrair as pessoas que deverão solucionar os problemas de amanhã? Em outubro de 2009, a BUAA e a AB Sandvik Coromant assinaram um memorando de entendimento para criar uma parceria estratégica. O acordo inclui transferência tecnológica e doações de ferramentas de corte, a criação de um laboratório conjunto, a co-realização de seminários para clientes do setor aeroespacial e bolsas de estudos Sandvik Coromant para a Escola de Engenharia Mecânica e Automação. Com o laboratório conjunto e o acesso às mais recentes tecnologias da Sandvik Coromant, os 2 metalworking world “Esse setor é inovador, empolgante e está repleto de oportunidades.” alunos têm a oportunidade de trabalhar em um ambiente real e de entender melhor os desafios enfrentados pelos fabricantes. Especialistas da Sandvik Coromant também oferecem treinamento no próprio campus para preparar os alunos para o trabalho prático depois da formatura. Com isso, os alunos estarão preparados para oferecer soluções completas para os clientes quando entrarem no mercado de trabalho. Para a Sandvik Coromant, a parceria oferece mais uma oportunidade de participação no importante mercado chinês. Com o envolvimento da empresa nessa parceria, pretendemos mostrar aos estudantes mais brilhantes que esse setor é inovador, empolgante e está repleto de oportunidades. Isso é mais essencial do que nunca para aproveitarmos as oportunidades do crescente mercado chinês. Leia mais sobre essa cooperação à página 21. klas forsström Presidente da Sandvik Coromant Metalworking World é uma revista de negócios e tecnologia da AB Sandvik Coromant, 811 81 Sandviken, Suécia. Telefone: +46 (26) 26 60 00. A Metalworking World é publicada três vezes por ano em alemão, chinês, coreano, dinamarquês, espanhol, finlandês, francês, holandês, húngaro, inglês americano, inglês britânico, italiano, japonês, polonês, português do Brasil, russo, sueco, tailandês e tcheco. A distribuição é gratuita para clientes da Sandvik Coromant mundialmente. Publicada pela Spoon Publishing em Estocolmo, Suécia. ISSN 1652-5825. Editora-chefe e responsável legal na Suécia: Yvonne Strandberg. Executiva de conta: Christina Hoffmann. Gerente editorial: Johan Andersson. Diretoras de arte: Emily Ranneby, Annika Sundström. Editor técnico: Christer Richt. Subeditores: Valerie Mindel, Geoff Mortimore. Coordenadora: Lianne Mills. Coordenador de idiomas: Sergio Tenconi. Tradutor e editor de português: Carlos Teixeira. Layout: Eva Bengtson. Editoração: Markus Dahlstedt. Foto da capa: Wang Jing. Favor observar que artigos não solicitados serão recusados. O conteúdo desta publicação só poderá ser reproduzido com permissão do gerente editorial da Metalworking World. As matérias e opiniões expressas na Metalworking World não refletem necessariamente os pontos de vista da Sandvik Coromant ou da editora. Correspondências e pedidos de informação sobre a revista são bem-vindos. Contato: Metalworking World, Spoon Publishing AB, Kungstensgatan 21B, 113 57 Estocolmo, Suécia. Telefone: +46 (8) 442 96 20. E-mail: [email protected]. Informações sobre distribuição: Catarina Andersson, Sandvik Coromant. Telefone: +46 (26) 26 62 63. E-mail: [email protected] Impressa na Suécia por Sandvikens Tryckeri, em papel MultiArt Matt 115 gramas e MultiArt Gloss 200 gramas da Papyrus AB, com certificação ISO 14001 e registro EMAS. Coromant Capto, CoroMill, CoroCut, CoroPlex, CoroTurn, CoroThread, CoroDrill, CoroBore, CoroGrip, AutoTAS, GC, Silent Tools e iLock são marcas registradas da Sandvik Coromant. Peça seu exemplar gratuito da Metalworking World enviando seu endereço para [email protected] A Metalworking World é publicada com objetivo meramente informativo. As informações fornecidas são de natureza genérica e não devem ser tratadas como recomendação ou como base para tomadas de decisão em casos específicos. Qualquer uso dessas informações é de total responsabilidade do usuário. A Sandvik Coromant não se responsabiliza por qualquer dano direto, acidental, consequencial ou indireto, resultante do uso das informações disponíveis na Metalworking World. índice 10 Trabalhadores da Bonfiglioli preparados para o boom econômico da Índia. 28 Motores de aviação mais ecológicos. 10 32 A patented new technique puts Voith Turbo on the map. Maior empresa de forjamento remanescente na Austrália Jogo rápido: o mundo da usinagem............................4 Atraindo a mão-de-obra do futuro.......................21 Conheça o chefe............ 5 Motores de avião mais ecológicos.................... 28 Gerando energia para o boom indiano...............10 Como a nanotecnologia mudará a sua vida........18 Forjando um nicho.......32 Solução total............... 38 18 A nanotecnologia sinaliza o caminho que deveremos seguir. TecnologIA Brocas produtivas A nova geração de brocas com pontas intercambiáveis CoroDrill 870 aumentará o nível de desempenho na importante fase intermediária da usinagem de furos. 16 Trocas rápidas Arestas vivas Por que a troca rápida das ferramentas de corte tornou-se tão vital em todas as áreas da usinagem e um fator tão importante para a produtividade. O setor de geração de energia terá uma enorme demanda em âmbito mundial, alimentando o crescimento da indústria de turbinas a gás e vapor. A usinagem das pás ajudará a atender essa demanda. 26 36 metalworking world 3 JOGO RÁPIDO "Estamos ampliando a nossa gama para ATENDER o mercado" Cinco perguntas para Francis Richt, gerente da linha de produtos de furação e mandrilamento, sobre a introdução de uma nova gama premium de ferramentas rotativas da Sandvik Coromant. 1. 4. O que é a nova gama de produtos? Estamos lançando duas novas linhas, que irão ampliar as nossas ofertas e soluções. Um delas é de ferramentas de alto desempenho, como a CoroDrill 870, CoroDrill 860 e CoroTap. A segunda é a linha Spectrum, que é mais versátil, cobrindo um amplo espectro de materiais e áreas de aplicação. 2. O centro da Virgínia funciona como base para colaborações de P&D Colaboração para o futuro pesquisa. Diversas empresas de ponta, como a Sandvik Coromant, uniram forças para criar o Centro de Manufatura Avançada da Commonwealth (CCAM). Localizada no condado de Prince George, no estado da Virgínia, EUA, a unidade foi concebida como um centro de pesquisa colaborativa, em que empresas associadas e parceiros acadêmicos podem trabalhar em conjunto em iniciativas de P&D. O objetivo é beneficiar a indústria por meio de grandes aprimoramentos nas tecnologias de fabricação para a engenharia de superfície e os sistemas de manufatura. Com conclusão prevista para 2012, a unidade vai contar com laboratórios computacionais e de produção em grande escala, além de espaços de produção para equipamentos pesados e processos de revestimento de superfícies. Dentre as empresas fundadoras estão a Canon Virginia Inc., Chromalloy, Newport News Ship building, Siemens e Rolls-Royce. Os membros acadêmicos incluem a Universidade da Virgínia, o Instituto Politécnico da Virgínia (Virginia Tech) ea Universidade Estadual da Virgínia. Brian Warner, representante da Rolls-Royce no CCAM, declara: “Estamos muito animados com o CCAM. Participamos de outros centros como esse mundialmente e temos demonstrado que a pesquisa aplicada pode levar a aprimoramentos significativos que podem ser transferidos diretamente para as nossas fábricas.” n 4 metalworking world Qual é a diferença entre as duas linhas? A primeira é um produto otimizado, projetado para materiais e áreas de aplicação específicos, visando maximizar a eficiência. A linha Spectrum, que inclui brocas e machos, é mais versátil, indicada para uma produção mista, lotes menores e vários materiais. 3. O que isso significa para o usuário? Passaremos a oferecer uma gama mais ampla de ferramentas, de maneira que os usuários terão mais opções para escolher aquelas que melhor atendam suas necessidades, permitindo otimizar a produção e reduzir custos. Isso pode significar uma melhora no processo, especificamente na produção de grandes volumes, ou pode ser uma ferramenta concebida para funcionar em uma série de materiais e aplicações, reduzindo os ajustes e calibrações das ferramentas, bem como os estoques. Quais setores terão mais benefícios? Nossos setores principais, como engenharia mecânica e automotiva, além dos setores de energia e aeroespacial. Há uma demanda cada vez maior por diferentes tipos de tolerância, qualidade e acabamento dos furos. Agora desenvolvemos várias soluções novas, com brocas de metal duro inteiriças, brocas com pontas intercambiáveis e machos, a fim de atender as demandas das modernas indústrias de usinagem e de materiais compósitos. 5. Por que introduzir essa gama agora? Observamos uma demanda crescente por furos de alta qualidade, tolerâncias estreitas e uma necessidade de reduzir o custo de produção e aumentar a utilização das máquinas. Os novos produtos foram desenvolvidos para atender as necessidades do mercado hoje e no futuro, incluindo novas geometrias, classes e know-how de aplicação. n Fresamento de engrenagens fresamento. Fabricante de equipamentos de mineração da Rússia, a IZ-KARTEX, parte do Grupo OMZ, obteve um grande aumento de produtividade no fresamento de engrenagens, além de economias significativas. O fresamento de engrenagens é uma operação crítica para a empresa, e reduzir o tempo de máquina é altamente prioritário. Nos testes com a fresa de alto desempenho CoroMill 170 no início de 2011, o tempo de máquina foi reduzido para um terço do anterior. Agora a fresa está em operação dia e noite, e a IZ-KARTEX encomendou mais duas fresas e 700 pastilhas. n Você sabia? Que dentro de 10 anos, serão vendidos cerca de 24 milhões de carros híbridos e elétricos por ano. Ao desenvolver carros movidos a bateria, todos os fabricantes enfrentam o mesmo problema: o peso elevado. JOGO RÁPIDO textO: johan andersson Foto: samir soudah personalize! Klas Forsström, novo presidente da Sandvik Coromant O ambiente de negócios está mudando no mundo todo. Materiais e tecnologias estão evoluindo. E tudo isso em ritmo acelerado. É uma realidade à qual os fabricantes precisam se adaptar. Como novo presidente da Sandvik Coromant, Klas Forsström tem a incumbência de garantir que os clientes tenham um parceiro global que entenda seus desafios. É um trabalho que lhe dá prazer. “Ao longo da minha carreira, sempre enfoquei o relacionamento com os clientes. Tento aproveitar todas as oportunidades para me encontrar com eles. Um dos pontos fortes da Sandvik Coromant é o fato de entendermos o mundo em que nossos clientes operam. Como presidente, quero usar ainda mais esse conhecimento”, anuncia. Forsström está no Grupo Sandvik há 17 anos. Nesse período, trabalhou principalmente na Sandvik Coromant, nas áreas de pesquisa e desenvolvimento, marketing e vendas. Agora, ao tomar posse como presidente, ele enxerga uma série de tendências que irão criar desafios para os fabricantes no mundo todo. Em primeiro lugar, explica, hoje em dia os fabricantes processam muito mais do que apenas metal. A Sandvik Coromant entende isso e procura fornecer as melhores ferramentas e soluções que lhes permitam trabalhar com sucesso. “Novos materiais, como os compósitos, estão cada vez mais presentes. Embora hoje sejam usados principalmente na indústria aeroespacial, eles devem evoluir e se transformar em material standard na indústria automotiva e outros setores também. A motivação é, naturalmente, diminuir as emissões e o consumo de combustível”, aponta. Segundo Forsström, sob sua liderança a Sandvik Coromant manterá um contato ainda mais estreito com os fabricantes, onde quer que estejam localizados. Uma maneira de fazer isso é criando mais Centros de Aplicação, onde os fabricantes Nascimento: 1967 em Gävle, a 20 km de Sandviken, na Suécia trabalham em conjunto com a Sandvik Coromant para melhorar ainda mais suas Residência: Em Sandviken operações. “A Sandvik Coromant já é líder global Família: Casado com Marie e pai de na indústria de usinagem. Nossos Matilda, Lovisa, Amanda e Erik engenheiros podem acompanhar os fabricantes em qualquer lugar que Carreira: Mestrado em Física de decidam sediar sua produção. Mas os fabricantes também precisam de soluções Materiais e MBA. Ao longo de seus 17 anos personalizadas para atender seus desafios no Grupo Sandvik, Forsström ocupou cargos sênior nas áreas de P&D, desenvolespecíficos. É nossa função oferecer o vimento de produtos, marketing, desenvolmelhor em todas as áreas, em todos os vimento de negócios e vendas. Foi gerente lugares. O fresamento de engrenagens é geral de diversas marcas dentro do grupo. um exemplo de solução personalizada, para a qual temos agora uma das melhores ofertas do mundo para os clientes.” n metalworking world 5 JOGO RÁPIDO texto: geoff mortimore foto: Getty Images alimentando ideias Ferran Adrià Mesmo tendo sido declarado um alquimista, um mago da gastronomia e “Chef da Década” pela revista Restaurant em 2010, o renomado chef espanhol Ferran Adrià divide opiniões. Para algumas pessoas (como o falecido chef Santi Santamaria, também espanhol), ele é simplesmente alguém que deixa um gosto ruim na boca. Durante vários anos, dirigiu um dos restaurantes mais famosos da Espanha, o “El Bulli”, localizado na Costa Brava e eleito diversas vezes o melhor restaurante do mundo por um painel de 500 especialistas em culinária. Adrià, 49, procura sempre nadar contra a corrente, questionar os métodos e ferramentas de trabalho tradicionais e expandir os limites da profissão. Suas criações incluem balas azedas de uísque congelado, manteiga de cacau com orelhas de coelho crocantes e paella Kellogg’s, feita com flocos de 6 metalworking world arroz, cabeças de camarão e purê de batatas com sabor de baunilha. São invenções que tendem a atrair as manchetes e ilustram os ideais de Adrià de adaptar pratos clássicos a novos estilos, um método conhecido como “desconstrutivista”. Sua experimentação se estende também às ferramentas do ofício. Moedores, estiletes, emulsificantes e até garrafas de sifão permitem que ele investigue novos processos criativos. Chamado pela revista Gourmet de “Salvador Dalí da cozinha”, Adrià ainda deve dar o que falar, mas por enquanto pretende ficar fora das cozinhas por um tempo. Em julho passado, ele fechou o El Bulli para um período de reflexão de dois anos, e planeja reabri-lo em um novo formato em 2014. Ninguém sabe muito bem que formato será esse. “A única coisa que não podemos ter é monotonia”, conclui. n Ferran Adrià, o “Salvador Dalí da cozinha”. China: Novo centro dedicado Centro de Produtividade. Conhecimento e formação são prioridades para o Centro de Produtividade e o Centro de Aplicação da nova sede da Sandvik Coromant em Pequim. Os centros darão acesso às mais recentes tecnologias de aplicação e conhecimento sobre usinagem. O objetivo é apoiar os fabricantes e estimular a modernização da tecnologia de usinagem na China. A formação técnica é uma prioridade para a maioria dos fabricantes chineses na área de usinagem atualmente. O Centro de Produtividade fornecerá cursos de treinamento abrangentes em usinagem, com máquinas avançadas para demonstrações ao vivo, incentivando as melhores práticas. A Sandvik Coromant também planeja criar até 15 centros de treinamento em todo o país para atender as necessidades de treinamento técnico cada vez maiores. A unidade chinesa da Sandvik Coromant Academy, parte da organização SCA global, ficará localizada em Pequim. O objetivo do Centro de Aplicação é desenvolver soluções de usinagem avançadas baseadas nas necessidades críticas dos fabricantes, com enfoque especial na usinagem de novos materiais e peças. A Sandvik Coromant irá partilhar sua experiência global com os fabricantes para ajudá-los a aumentar a produtividade e reduzir custos. n O novo centro é o segundo a ser inaugurado na China, depois do centro de Xangai. getty images JOGO RÁPIDO Luz verde para o primeiro parque eólico offshore dos EUA energia. O governo dos EUA aprovou o projeto de criação do primeiro parque eólico offshore do país. Chamado de Cape Wind, ficará localizado em Nantucket Sound, próximo ao Cabo Cod, em Massachusetts. O parque será composto por 130 turbinas eólicas, produzindo até 420 megawatts de eletricidade. Em condições de vento normais, espera-se que forneça cerca de 75% da energia consumida no cabo e ilhas próximas. O projeto tem sido muito controverso, devido ao ecossistema sensível de Nantucket Sound. A construção está prevista para começar no final de 2011, a um custo estimado de 2,5 bilhões de dólares. n Formas de economizar Getty Images a CoroMill 390 e 490 pode diminuir o consumo de eletricidade em até 20% em relação às fresas convencionais positivas de 90°. A aplicação de refrigeração de alta pressão pode reduzir o tempo de máquinas paradas, enquanto a aplicação de pastilhas Wiper nas ferramentas existentes pode diminuir o uso de eletricidade, ao reduzir o tempo em corte em até 50% em comparação com as pastilhas ISO standard. n redução de custos. A Sandvik Coromant expandiu seu Programa de Fabricação Sustentável, após o enorme sucesso alcançado no Japão. O programa foi concebido para que as empresas reduzissem em até 15% seu consumo de energia, em virtude do terremoto ocorrido em março passado, que provocou o desligamento da usina nuclear de Fukushima. A tripla iniciativa da Sandvik Coromant envolve a utilização de sua tecnologia de ferramentas de corte, técnicas de aplicação e aumento de produtividade. No primeiro caso, o uso de fresas como A CoroMill 490 ajudou a aliviar os problemas de abastecimento energético do Japão depois do terremoto em Fukushima. metalworking world 7 getty images JOGO RÁPIDO Recepção calorosa para novo compósito compósitos Nos Estados Unidos, pesquisadores do MIT (Massachusetts Institute of Technology) estão testando um novo compósito avançado que poderia superar uma das principais desvantagens desse tipo de material: a dificuldade de detecção de danos. Os compósitos são resistentes e leves, o que os torna úteis para aplicações aeroespaciais, mas podem falhar quando submetidos às tensões que os aviões devem suportar. No caso dos metais, os danos geralmente vêm acompanhados de sinais visíveis, como trincas ou depressões, mas uma peça de compósito pode sofrer danos internos e manter seu aspecto externo inalterado. Geralmente são utilizados sistemas de imagem térmica para verificar alterações no padrão normal de fluxo de calor, o que exige grandes equipamentos especiais para aquecer a superfície da aeronave. Posteriormente, usa-se uma câmera termográfica ou óculos especiais para verificar o fluxo de calor, permitindo detectar as falhas com maior facilidade e rapidez. n Ferrovias alemãs apostam nas renováveis meio ambiente. A Deutsche Bahn se comprometeu a zerar sua pegada de carbono até 2050. Atualmente, a operadora ferroviária alemã usa 20% de energia eólica, hidrelétrica e solar para alimentar seus trens. O objetivo é aumentar esse percentual para 28% até 2014, em resposta à demanda dos clientes. “Os consumidores alemães deixaram claro que não querem energia nuclear e pedem mais energias renováveis. A demanda por eletricidade ecológica continua aumentando a cada ano e não deve diminuir”, afirma Hans-Jürgen Witschke, presidente-executivo da Deutsche Bahn Energie, que fornece eletricidade para os trens na Alemanha. A ferrovia estatal dependia fortemente da energia nuclear, mas após o desastre de Fukushima, no Japão, no ano passado, o governo inverteu a sua política, fechou oito usinas nucleares e prometeu fechar as outras nove até 2022. Com isso, muitos usuários intensivos de energia nuclear precisaram repensar suas estratégias de aquisição de energia, levando em conta também o aumento da pressão por parte da opinião pública. n MWW na era digital ipad. Agora você pode ler a MWW no seu iPad. O aplicativo está disponível em inglês e alemão. Através dele é possível assistir vídeos, fazer tours interativos e ficar sabendo das últimas novidades. Na primeira edição fazemos uma visita guiada pela fábrica da Voith Turbo na Alemanha, e vemos um comboio de carros em movimento. Veja o mundo da usinagem por um novo ângulo! n 8 metalworking world Conf ira a MWW n o s eu iPad, já disp oníve l na lo ja iTune s. Participe das discussões! Já deu uma olhada no blog sobre compósitos? Lá você pode compartilhar experiências e soluções sobre a fabricação desse material complexo. Entre as mensagens há discussões sobre as soluções de usinagem mais eficientes, links para exposições interessantes, cases e muito mais. Além disso, ao se inscrever, você concorre a um iPod Nano. www.compositemachining.org n JOGO RÁPIDO Quicktime textO: geoff mortimore Foto: kjell thorsson PIPAS subaquáticAs A empresa sueca Minesto desenvolveu um tipo de pipa subaquática que pode representar uma fonte de energia renovável mais ecológica e eficiente que a energia eólica. Segundo a Minesto, as pipas podem gerar 500 quilowatts de potência mesmo em condições de calmaria. Cada pequeno dispositivo será capaz de gerar energia suficiente para abastecer 300 famílias. O sistema pode estar comercialmente operacional em 2013. A pipa pode se movimentar 10 vezes mais rápido que o fluxo da água em que opera. Devido à relação entre velocidade e potência, quanto mais rápido se movem as pipas, maior a eficiência da energia gerada. Como a água do mar é 800 vezes mais densa que o ar, a turbina pode gerar 800 vezes mais energia do que se estivesse no céu. + A pipa subaquática foi incluída na lista das 50 melhores invenções de 2010 da revista Time. Foi também a única invenção de uma empresa não-americana a aparecer na lista de 2011 das 15 principais soluções para serviços de utilidade pública compilada pela Clean Technology and Sustainable Industries Organization. n Cada pipa fica presa ao leito do mar e se move em um padrão circular, convertendo as correntes de maré em energia. metalworking world 9 10 metalworking world texto: Sonya Dutta Choudhury Foto: CHRISTINA SJÖGREN encurtando o ciclo Chennai, Índia. Em resposta à crescente necessidade de aumento de produtividade, uma equipe de especialistas encontrou uma forma de incrementar em 800 horas a capacidade de uma máquina existente. metalworking world 11 Sobre a Bonfiglioli Com sede na Itália, a Bonfiglioli é um dos principais fabricantes de motores de engrenagens, sistemas de acionamento e controladores para utilização em aplicações móveis, industriais e de energia eólica. Fundada em 1956 por Clementino Bonfiglioli, a empresa começou fabricando peças de reposição e peças de precisão para máquinas agrícolas e motocicletas, na região de Bolonha. Hoje, é especializada em aplicações de energia renovável e tem escritórios e fábricas no mundo todo. A Bonfiglioli Transmissions Private Limited, subsidiária da empresa, foi fundada na Índia em 1999 para suprir a expansão dos mercados nesse país e na Ásia. A empresa tem duas fábricas na cidade de Chennai, no sul da Índia. Emprega 600 pessoas, fabrica 300 diferentes produtos e teve um faturamento de 4,7 bilhões de rupias (167 milhões de reais) em 2010. 12 metalworking world getty images Chennai, Índia Manivannan Murugan, gerente adjunto de produção, Bonfiglioli A Bonfiglioli Índia detém quase 95% do mercado de caixas de câmbio para turbinas eólicas. nnn Na fábrica da Bonfiglioli Índia em Chennai, o ar é quente e úmido. Estamos em princípios de junho e o céu está carregado com as nuvens das monções. A fábrica, um edifício branco com pé-direito alto, instalado em meio a árvores e arbustos floridos, trabalha em tempo integral para dar conta da enorme demanda resultante do boom econômico indiano. Em seu escritório, o diretor de operações da Bonfiglioli, Kennady V. Kaippally, aponta para um gráfico que mostra os novos produtos planejados para este ano. Dos 30 produtos, muitos são para o segmento de energia eólica, enquanto a maioria dos outros é para o segmento de aplicações móveis. A Bonfiglioli Índia é líder tradicional no segmento de soluções eólicas, com quase 95% de participação de mercado em caixas de câmbio para turbinas eólicas, fornecendo para todos os principais produtores desse segmento. Desde 2010, porém, tem trabalhado também para ampliar seu portfólio de produtos para aplicações móveis, a fim de dar conta da crescente demanda no explosivo setor de construção na Índia. Somando-se a isso a forte demanda por produtos eólicos por parte da fábrica de montagem da Bonfiglioli na China, assim como um mercado doméstico de turbinas eólicas em rápido crescimento, é fácil entender por que a Bonfiglioli Índia está sempre buscando maneiras de melhorar a produção. “Nos últimos dois anos, instalamos mais máquinas e Kennady V. Kaippally, fizemos investimentos, mas agora diretor de operações temos limitações de espaço. da Bonfiglioli Isso torna ainda mais importante aumentar a produtividade das nossas máquinas atuais”, destaca Kaippally. É aí que entram a Sandvik Coromant Índia e sua equipe de engenheiros, com o Programa de Incremento da Produtividade (PIP). “Temos uma parceria com eles há dez anos”, conta Muthuswamy Ganesh, Muthuswamy Ganesh, CEO da CEO da Bonfiglioli Bonfiglioli. “Sempre que temos um problema ou sentimos que pode haver um aumento de produtividade em alguma área crítica ou algum gargalo, ligamos para a Sandvik Coromant”, acrescenta Mrinal Kanti Haldar, gerente de fabricação da Bonfiglioli. Assim, em 2009, a equipe da Bonfiglioli pediu a ajuda da Sandvik Coromant quando surgiram alguns gargalos. Um dos problemas mais críticos era justamente com uma das máquinas mais novas da fábrica, Mazak Integrex i-300. Considerando o aumento da demanda por engrenagens planetárias tanto no mercado doméstico como na China, as duas empresas perceberam que havia possibilidades de redução do tempo de ciclo dessa máquina, gerando maior produtividade. A equipe passou dois dias na fábrica observando os processos, antes de fazer suas recomendações: substituir o ferramental existente pela fresa R390 da Sandvik Coromant e alterar a sequência de operações para reduzir ainda mais o tempo de ciclo. “Graças a isso, o tempo de ciclo foi reduzido de 14 para metalworking world 13 visão técnica A fresa da produtividade Arun Raja, engenheiro sênior de incremento da produtividade na Sandvik Coromant Índia, trabalha em estreita colaboração com a Bonfiglioli, visitando o cliente pelo menos duas vezes por semana. Sobre o problema com a máquina Mazak Integrex i-300, Raja explica: “Havia um gargalo nessa máquina. A demanda por engrenagens planetárias tinha aumentado, mas a Bonfiglioli não conseguia aumentar a capacidade dessa máquina. A nossa equipe, que incluía Hrishikesh Kale, e o líder da equipe de produtividade da nossa matriz em Pune, visitaram a Bonfiglioli e realizaram um estudo a pedido deles. “Descobrimos que a fresa existente causava uma vibração excessiva na máquina. Ao substituí-la pela nossa R390, conseguimos reduzir a vibração. Ao mesmo tempo, conseguimos aumentar os parâmetros de corte, como avanço e velocidade de corte, obtendo assim uma faixa de avanço três vezes maior.” Os engenheiros da Sandvik Coromant fizeram recomendações sobre a sequência de operações nas torres superior e inferior da máquina, obtendo um aumento de capa cidade de até 800 horas de tempo de máquina por ano, o equivalente a um salto de produ tividade de 40%. n Senthil Kumar Subramaniam, vice-gerente de produção, Bonfiglioli êxito no desenvolvimento de novos produtos. “Tínhamos um gargalo na usinagem de engrenagens, que tradicionalmente era um ponto forte nosso”, relembra Kaippally. “Temos as máquinas e as tecnologias mais modernas, portanto não esperávamos que houvesse muito espaço para melhoria. Mas a Sandvik Coromant nos surpreendeu.” Como gerente adjunto de produção, Manivannan Murugan explica: “O problema nesta seção eram as pastilhas para engrenagens na fresadora, que tinham uma vida útil muito curta. Às vezes precisávamos Subramaniam menciona outro aumento de produtividasubstituir as pastilhas até duas vezes por turno, seis de, desta vez na máquina Mazak Integrex e-800V usada vezes por dia, o que causava paradas e perda de para fabricar as peças da carcaça das engrenagens produtividade. A nossa meta era substituir as pastilhas planetárias. uma vez por dia.” “Essa máquina, que faz o acabamento das peças da A Bonfiglioli recorreu aos engenheicarcaça [utilizada principalmente em caixas de ros da Sandvik Coromant, que projetacâmbio de turbinas eólicas], estava se ram uma pastilha especial. A nova tornando um gargalo. Eles recomendaram pastilha demonstrou ser muito mais alterar o tamanho das pastilhas na ferramenta. eficaz, exigindo trocas menos frequenEssa mudança no ferramental já aumentou a tes, o que levou a um aumento da nossa produtividade. As pastilhas maiores produtividade e da vida útil da ferra aumentaram a profundidade de corte, menta. minimizando assim o número de passes e Além disso, houve outro benefício. reduzindo o tempo de ciclo”, explica. “Não precisamos mais importar essas “Na Sandvik Coromant, eles são persistenpastilhas, porque eles têm o produto tes e interessados, e estão dispostos a desenMrinal Kanti Haldar, disponível para pronta entrega”, acresvolver novos produtos”, acrescenta Haldar. gerente de fabricação, centa Kaippally. n As duas empresas parceiras obtiveram outro Bonfiglioli 14 metalworking world 10 minutos, e conseguimos uma capacidade adicional de 800 horas”, aponta Senthil Kumar Subramaniam, vice-gerente de produção. “Conseguimos utilizar a máquina para produzir 4,8 mil peças a mais por ano, sem recursos adicionais.” A Índia tem a quinta maior capacidade instalada de energia eólica do mundo. metalworking world 15 tecnologia texto: christer richt Desafio: Elevar os níveis de desempenho da importante área intermediária da furação. Solução: Criar uma nova geração de brocas com ponta intercambiável. Dicas para aprimorar a furação As brocas de hoje têm diferentes capacidades, dependendo do tipo. Têm áreas de aplicação estabelecidas segundo as exigências dos furos, os limites práticos do ferramental e o desenvolvimento das ferramentas. Atualmente, poucos tipos de brocas dominam a furação, uma área da usinagem composta de subáreas que estão evoluindo junto com a capacidade das brocas. As brocas com pastilhas intercambiáveis proporcionam uma economia de produção imbatível, com alta produtividade na usinagem de furos para pino-guia e furos roscados. A profundidade que a broca pode alcançar é de cinco vezes o diâmetro. As brocas helicoidais inteiriças de metal duro são retificadas e têm a capacidade de fazer furos muito precisos, com ótimo acabamento superficial. Porém, são ferramentas relativamente caras e exigem recondicionamento. As brocas com ponta de metal duro soldada são retificadas e representam um diâmetro e uma área de tolerância intermediários. Os diâmetros costumam variar entre 10 e 30 mm, e a capacidade de profundidade é de cinco vezes o diâmetro. Este tipo de broca também requer recondicionamento, com uma geometria complexa que exige reafiação em 5 eixos. As brocas com ponta intercambiável são um 16 metalworking world A CoroDrill 870 aumenta a confiabilidade ao facilitar o escoamento de cavacos ao longo de canais otimizados, minimizando qualquer tendência de entupimento dos mesmos. desenvolvimento mais recente e oferecem vários benefícios. Em geral, elas abrangem uma faixa de tamanho de broca e área de tolerância que se sobrepõe a algumas das áreas das brocas inteiriças de metal duro e das brocas com pastilhas intercambiáveis, com claras vantagens sobre as brocas soldadas. Atualmente, estão precisando de uma nova geração. A área intermediária dos furos tem um elevado potencial de aprimoramento. Os furos nessa área são encontrados em diversas peças e materiais e são feitos por brocas inteiriças de metal duro e brocas com pastilhas intercambiáveis. Normalmente, são furos roscados, especialmente aqueles com tolerâncias mais estreitas, furos mais finos para alargamento, furos em placas de tubo para trocadores de calor, furos de fabricação mais precisa e, em geral, furos mais profundos. A tecnologia de brocas com ponta intercambiável define limites práticos e de capacidade, em termos de tamanhos mínimo e máximo para os designs aceitáveis da ponta. Para a área certa, porém, pode ser uma excelente solução. Para se conseguir isso, a broca com ponta intercambiável precisa ter uma capacidade de tolerância de IT9 a IT11 e um Ra melhor do que 2,5, dependendo da aplicação. A capacidade de profundidade de furação precisa ser 12 vezes o diâmetro, com opções semi-standard para comprimentos mais curtos e intermediários, outras opções de estabilidade e profundidade, e recursos para chanfros e furos escalonados. É necessário que haja um potencial de taxas de penetração relativamente altas, a vida útil das pontas precisa ser longa e consistente e as pontas precisam ser substituídas na máquina de maneira fácil, rápida e à prova de erros humanos. O conceito de ponta intercambiável já existe há alguns anos. Alguns possíveis pontos fracos do conceito precisam ser eliminados ao se desenvolver uma nova geração de brocas: a resistência e a estabilidade da interface, a vida útil da ferramenta, a ação de corte suave, a capacidade dos dados de corte, a facilidade de utilização, a propensão a erros durante a substituição da ponta, a eficiência do escoamento de cavacos, a consistência do acabamento e a confiabilidade da usinagem. A nova CoroDrill 870 é uma broca com ponta intercambiável que proporciona maior economia de usinagem para uma importante área intermediária da furação – a área geralmente determinada por uma combinação específica de diâmetro e profundidade do furo e exigências de qualidade. Essa broca integra o programa CoroDrill e está posicionada junto com a broca inteiriça de metal duro CoroDrill 860 e a broca com pastilhas intercambiáveis CoroDrill 880. O conceito da nova broca foi desenvolvido para dotar essa gama de uma combinação mais vantajosa de taxas de penetração, vida útil, capacidade de acabamento, confiabilidade e manuseio da ferramenta. Uma vantagem da CoroDrill 870 é sua capacidade de ser adaptada para não só atender mas também otimizar as aplicações por meio de uma faixa de diâmetros e passos, possibilidades de comprimento e hastes. Os furos podem ser produzidos de forma mais eficiente e mais próxima das especificações exigidas, para que atendam melhor as operações seguintes. n CoroDrill 870: broca com ponta intercambiável de alta tecnologia, na qual a interface da ponta e a broca foram otimizadas individualmente antes de serem combinadas. Tem opções de comprimento padrão de três vezes o diâmetro até cerca de 12 vezes o diâmetro, além de uma ampla gama de opções Tailor Made (sob medida). As pontas podem ser substituídas facilmente na máquina. Tem uma grande gama de dados de corte. Broca com ponta intercambiável Uma boa broca com ponta intercam biável oferece uma série de benefícios: Menor custo por PEÇA: Graças ao aumento da produtividade, ampliação da vida útil da ferramenta, redução do tempo de máquina, aceleração do ritmo de produção, melhor utilização das máquinas e diminuição do custo por furo. Melhor manuseio: Graças à redução do tempo de substituição da ponta. A segurança operacional também aumenta, devido à maneira como as pontas das brocas são substituídas. Aumento da confiabilidade da broca: Permite melhorar o desempenho durante a usinagem. O fator confiabilidade é determinado principalmente pelo design da ferramenta, que reduz a quantidade de peças refugadas, o tempo de máquinas paradas e a quebra de ferramentas. Aplicação otimizada: Os requisitos de aplicação podem ser identificados com maior exatidão, por meio do conceito e do programa corretos de brocas. Eliminação do recondicionamento de brocas: Permite eliminar também a reafiação, a cobertura, o manuseio, a administração e o estoque. Isso reduz o custo das ferramentas, mesmo que as pontas das brocas sejam usadas apenas uma vez. n Resumo A CoroDrill 870 foi desenvolvida para atender uma ampla variedade de aplicações, máquinas, tipos de furos, velocidades dos fusos e set-ups. O design da ponta, da broca e da interface entre a ponta e a broca proporciona um processo de furação seguro, com alta produtividade e longa vida útil, reduzindo o custo por peça. n metalworking world 17 inspiração para além do mundo da usinagem texto: Susanna lindgren Foto: getty images A exaltação da manipulação A nanotecnologia mudará nossas vidas. A transformação já começou, com produtos de consumo diário que estão ficando cada vez mais fortes e resistentes, graças a materiais que são manipulados em escala atômica e molecular. Agora, promessas ainda mais espetaculares estão a ponto de se concretizar. dores já desenvolveram frigideiras antiaderentes nnn Em 2002, a nanotecnologia fez sua estréia duráveis e fitas especiais que imitam as patas na Copa Davis, na forma de uma bola de tênis autocolantes exclusivas das lagartixas. que quicava durante mais tempo. O interior da Observando os produtos de consumo, é fácil bola de tênis foi revestido com plaquetas de entender as vantagens de se manipular elementos argila de um nanômetro de espessura, misturadas em escala nanométrica para melhorar a resistêncom borracha. Isso retardava o fluxo de ar que cia, a durabilidade ou a usabilidade. Vasos saniatravessa a bola, permitindo que ela ficasse mais tários autolimpantes, revestidos com nanopartítempo inflada. culas de dióxido de silício para facilitar a Agora, o mundo dos esportes está repleto de limpeza e proporcionar um ambiente sem odores, produtos que tiram proveito de diversas nano ou janelas autolimpantes tratadas com nanopartítecnologias. As raquetes de tênis estão mais culas de óxido de titânio, são aprimoramentos resistentes, graças aos nanotubos de carbono evidentes, tanto para quem faz a limpeza como usados para endurecer as áreas da cabeça da para o meio ambiente, graças à menor necessidaraquete e do eixo (cristais de dióxido de silício de de produtos de limpeza. Mas de dimensões nanométricas mesmo que sejam revolucionáreforçam a estabilidade da rios para os consumidores, esses matriz). A tecnologia teria exemplos são apenas uma contribuído para que o tenista pequena parte da verdadeira Roger Federer ganhasse alguns revolução nanotecnológica, resde seus 16 títulos de Grand Slam. salta Lars Samuelson, professor A nanotecnologia também tem de nanociência e diretor do ajudado no desenvolvimento de consórcio Estrutura Nanométrinovos tecidos “inteligentes”, ca da Universidade de Lund, na utilizados para criar produtos Suécia. tais como jaquetas resistentes a “É necessário enxergar além respingos e meias resistentes ao desses produtos para não perodor. Reorganizando partículas Lars Samuelson, diretor do dermos a parte mais importante. nanométricas e dotando-as de consórcio Estrutura NanoméA verdadeira revolução ainda trica, Universidade de Lund propriedades úteis, os pesquisa- 18 metalworking world está por vir. [Estamos] prestes a viver uma grande mudança”, afirma. As pesquisas desenvolvidas por Samuelson sobre os nanofios semicondutores são consideradas de ponta em âmbito mundial e são Novo tecidos "inteligenum bom exemplo disso. tes" estão sendo desenvolvidos para criar meias Ele desenvolveu uma resistentes aos odores. técnica para criar fios estáveis e finos – com espessura de apenas um milésimo de um fio de cabelo – a partir de objetos cristalinos com diâmetro de 20 a 100 nanômetros. Dentre os resultados esperados de sua pesquisa está o uso de nanofios feitos de materiais semicondutores complexos e criados em pastilhas de silício de grande diâmetro para produzir LEDs para iluminação de ruas, painéis solares, eletrônica de alta velocidade e optoeletrônica. É nos componentes minúsculos e quase invisíveis que a verdadeira revolução tecnológica está ocorrendo, diz. Frigideiras duráveis e roupas que absorvem o suor podem ser uma ótima aplicação da nanotecnologia, mas é nas aplicações extremas que encontramos em setores Nanotecnologia é a arte e a ciência da manipulação da matéria em escala atômica e molecular – estruturas com dimensões entre um e 100 nanômetros. Um nanômetro corresponde a um bilionésimo de um metro, ou 10-9, e tem o tamanho de cerca de cinco átomos enfileirados. A proporção é comparável ao tamanho de uma bola de gude em relação ao tamanho da Terra. A nanotecnologia desenvolve maneiras de transformar nanopartículas em coberturas, fios, tubos e até mesmo pequenas máquinas. Tais desenvolvimentos estão se tornando cada vez mais avançados, com propriedades que são completamente diferentes dos materiais existentes. A palavra nano tem origem no grego nanos, que significa anão. n metalworking world 19 inspiração para além do mundo da usinagem como os de energia, com iluminação de baixo consumo ou painéis solares eficientes, ou de tecnologia da informação que a nanotecnologia mostra seu grande valor. “Todas as comunicações por fibra óptica se baseiam na nanotecnologia, nas heteroestruturas, no envio e recepção de pulsos ópticos”, explica. Em 1988, quando Samuelson criou o primeiro Centro de Nanotecnologia em Lund, na Suécia, eram poucos os cientistas envolvidos, mas todos foram escolhidos a dedo para criar uma interface entre a física, a eletrônica, a química e a biologia. Olhando para trás, foi uma jogada inteligente, avalia, pois os avanços mais importantes nessa área vêm da interação entre as diferentes ciências. Hoje Samuelson trabalha com uma equipe interdisciplinar de mais de 150 cientistas. A revista científica Nanoletters considerou sua pesquisa sobre nanofios como “vanguarda mundial”. “As nanotecnologias afetam visivelmente toda a nossa vida, tanto privada como profissional, assim como os produtos que usamos”, enfatiza Samuelson. “A Sandvik tem características típicas de muitas empresas que trabalham com nanotecnologia. Por entender os materiais, é capaz de projetar funcionalidades no nível atômico para criar produtos de altíssimo desempenho. Quando a Sandvik Coromant quer desenvolver materiais de corte extraduráveis, é natural que use nanotecnologia avançada para melhorar ainda mais suas ferramentas de corte”, acrescenta. nanométricas encontram o tumor e liberam Dentre outras coisas, a Sandvik Coromant a quimioterapia diretamente nele, poupando desenvolveu um aço superforte usando cristais o resto do organismo. de tamanho nanométrico. Os cristais funcionam A maioria dos produtos desenvolvidos por de maneira muito parecida aos vergalhões do meio da nanotecnologia foi desenvolvida nos concreto, evitando o alastramento de trincas e últimos 10 anos, conta Samuelson. Mas os tornando o aço mais forte. Esse aço em especial primeiros desenvolvimentos na área é usado para fabricar coletes à ocorreram na década de 1980, prova de balas e navalhas, começando com a construção bem como agulhas para do microscópio de varredura por cirurgia ocular. tunelamento (STM), em 1981, A área da saúde é que tornou possível obter imaoutra que espera se gens das superfícies no nível do beneficiar da nano átomo. As informações são tecnologia. O objetivo obtidas através de uma ponta de é descobrir e tratar metal extremamente fina, que doenças de forma mais lê o material átomo por átomo. eficaz; por exemplo, O STM valeu aos pesquisadores desenvolvendo sensores da IBM Gerd Binnig e Heinrich que possam não só Rohrer o Prêmio Nobel de detectar as doenças, mas Física em 1986. Alguns anos também levar cápsulas mais tarde, outro cientista da diminutas de remédio IBM, Don Eigler, usou esse até a área afetada do microscópio extraordinário para organismo. Produtos de mover e organizar 35 átomos “Na medicina, estamos no limiar consumo diário, de xenônio para criar as letras de uma nova era de medicamentos como utensílios de cozinha, estão IBM. Isso foi considerado tão direcionados. Algumas pesquisas ficando mais excepcional que ganhou a já chegaram ao estágio dos testes resistentes. primeira página do New York clínicos”, indica Samuelson. Times. O STM continua sendo uma das Em uma delas, um novo tipo de ferramentas mais importantes para a tratamento do câncer que está sendo nanotecnologia. n testado clinicamente, cápsulas visão técnica Arestas vivas A Sandvik Coromant usa a nanotecnologia há muitos anos para aprimorar seus produtos. Um exemplo é o Nanoflex, um aço inoxidável exclusivo endurecido por precipitação, que é utilizado em agulhas médicas superfinas. A deposição física de vapor, ou PVD, é um método utilizado para vaporizar metais, a fim de depositar coberturas finas e resistentes sobre metais duros sinterizados. Isso abre a possibilidade de fabricação de arestas de corte vivas, especialmente adequadas para materiais de difícil usinagem. A cobertura exclusiva que confere às ferramentas de corte da Sandvik Coromant uma aresta viva e durável foi desenvolvida no laboratório de materiais e processos da Sandvik 20 metalworking world Tooling em Västberga, ao sul de Estocolmo. Segundo Mats Ahlgren, gerente de seção do departamento de coberturas do laboratório, para fazer progressos na tecnologia de coberturas, primeiro é necessário entender a questão da escala. “Para conseguir aprimorar os materiais, primeiro é preciso conhecer todo o Cobertura PVD processo. Para obter aprimoramentos efetivos, é necessário entender os materiais em uma escala nanométrica”, explica Ahlgren. Usar carboneto de tungstênio (WC) e cobalto (Co) como materiais de corte duráveis é uma técnica antiga, diz. O desafio para seu laboratório era encontrar uma maneira de tornar mais resistente a ligação entre os dois materiais. “A solução era adicionar cromo, mas as unidades são muito pequenas”, indica Ahlgren. “Temos que trabalhar na ordem dos 5 nm [nanômetros], o que equivale a aproximadamente 10 camadas de átomos. Mas com as proporções corretas, criamos ferramentas de corte mais afiadas e mais duráveis para a Sandvik Coromant”, salienta. Há vários anos, a Sandvik Coromant também usa a liga de metal Nanoflex, um aço inoxidável endurecido por precipitação com propriedades mecânicas excepcionais. n texto: Jill Zhang foto: Wang Jing tirando o chapéu para a cooperação Pequim, China. Em Pequim, o Laboratório Conjunto de Tecnologias Avançadas de Usinagem para a Indústria Aeroespacial, criado pela Universidade Beihang e pela Sandvik Coromant GCR, tem como objetivo formar engenheiros bem preparados e qualificados, e fornecer soluções totais para os clientes. metalworking world 21 Universidade Beihang A Universidade Beihang (Universidade de Aeronáutica e Astronáutica de Pequim – BUAA, na sigla em inglês) foi fundada em 1952, a partir da fusão dos departamentos de aeronáutica de diversas universidades renomadas. Com uma área de mais de 100 hectares, próxima ao Centro Olímpico Nacional da China, a BUAA é a primeira universidade de engenharia aeronáutica e astronáutica do país. Tornou-se uma universidade multidisciplinar, com foco em ciência aeroespacial e tecnologia, abrangendo uma ampla variedade de disciplinas, como ciências exatas, engenharia, ciências humanas, direito, economia, administração, filosofia, línguas estrangeiras e pedagogia. A comunidade universitária conta com 3.600 pessoas, entre alunos, funcionários e docentes, dos quais 16 acadêmicos da Academia Chinesa de Ciências e da Academia Chinesa deEngenharia. n nnn No início do verão, no campus da Universidade Beihang (Universidade de Aeronáutica e Astronáutica de Pequim – BUAA, na sigla em inglês), é possível encontrar recém-formados posando para fotos e alunos conversando e caminhando para as aulas ou para a biblioteca. Com edifícios modernos, árvores frondosas e lagos repletos de lótus, o campus da Beihang, situado na capital chinesa, Pequim, é ideal para a pesquisa, os estudos e os prazeres da vida universitária. Inaugurada em 1952, a BUAA é a primeira universidade chinesa a dar ênfase à engenharia aeronáutica e astronáutica e também à pesquisa acadêmica. Pouco depois de sua fundação, a BUAA foi reconhecida como uma das 16 melhores universidades da China. Desde então, o governo do país dá todo o apoio à instituição. Hoje, a BUAA abrange uma vasta gama de disciplinas de engenharia, ciências e tecnologia. A universidade já formou mais de 110 mil alunos durante seus 59 anos de história, abastecendo o país com inúmeros profissionais de alto gabarito em várias disciplinas. Nos últimos anos, a BUAA tem estado entre as primeiras universidades da China quanto ao financiamento para pesquisa científica. A universidade se tornou uma referência em termos de inovação tecnológica e méritos acadêmicos no país. Liu Qiang, professor da BUAA, chegou à universidade em 1986 para fazer mestrado em engenharia mecânica. Desde então, a não ser pelos dois anos que passou no Canadá, Liu tem Entre docentes, funcionários e alunos, a universidade conta com mais de 3.600 membros. 22 metalworking world desenvolvido seu trabalho diário e suas pesquisas na BUAA. Atualmente, orienta teses de doutorado na Escola de Engenharia Mecânica e Automação (SMEA, na sigla em inglês) e é responsável pelo Centro de Pesquisa e Aplicação de Tecnologias de Usinagem CNC Avançada (BHCNC). Os principais assuntos de pesquisa do centro, fundado em agosto de 2007, são a otimização de processos de usinagem, otimização de programação e processos de usinagem NC de alta velocidade / alta eficiência. O Laboratório Conjunto de Tecnologias Avançadas de Usinagem para a Indústria Aeroespacial, criado pela BUAA e pela Sandvik Coromant, também é afiliado ao centro. A parceria estratégica BUAA-Sandvik Coromant foi lançada em outubro de 2009. Segundo o acordo, o laboratório conjunto foi formado para fomentar a comunicação e a cooperação nas áreas de educação, treinamento e desenvolvimento de aplicações industriais. “A BUAA tem um longo histórico de cooperação com a indústria, com fortes vínculos em diversas áreas, como usinagem, ferramentas de corte e fabricação de peças aeroespaciais. Vários dos nossos programas de pesquisa foram realizados graças ao apoio de grandes empresas”, explica Liu. “A Sandvik Coromant é um dos líderes mundiais em ferramentas de usinagem. Todos os anos, a empresa investe em pesquisa e desenvolvimento pelo menos duas vezes mais do que a média do setor. A cooperação entre as duas partes pretende formar engenheiros treinados Sobre Liu Qiang Liu Qiang, professor da Universidade Beihang (Universidade de Aeronáutica e Astronáutica de Pequim – BUAA) e orientador de doutorado da Escola de Engenharia Mecânica e Automação (SMEA, na sigla em inglês), dirige o Centro de Pesquisa e Aplicação de Tecnologias de Usinagem CNC Avançada (BHCNC). Formou-se em engenharia mecânica na Universidade do Centro-Sul em 1983 e mudou-se para Pequim para fazer pós-graduação em engenharia industrial na Universidade Beihang. Defendeu sua tese de doutorado em fabricação mecânica e automação por meio de um programa conjunto da BUAA com a Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá. metalworking metalworkingworld world 23 23 Instalações de última geração ajudam os alunos em seus estudos diários. Um dos modernos edifícios da universidade. A Sandvik Coromant e o BHCNC realizaram seminários conjuntos sobre usinagem. e qualificados, fornecer soluções totais para os clientes e compartilhar qualidades comuns”, acrescenta. Quem mais se beneficia com a cooperação são os alunos que realizam pesquisas e atividades práticas durante os estudos. Com o laboratório conjunto e as ferramentas de corte fornecidas pela Sandvik Coromant, os alunos têm a oportunidade de operar equipamentos reais e entender melhor os desafios enfrentados pelos fabricantes. O treinamento fornecido pelos especialistas da Sandvik Coromant no campus permite que os estudantes tenham acesso às mais recentes tecnologias de usinagem e estejam mais preparados para o mercado depois de formados. Liu comenta que o BHCNC e a Sandvik Coromant têm 24 metalworking world interesses e necessidades em comum. “Estamos treinando os alunos para serem engenheiros qualificados, pois haverá grande demanda por parte dos fabricantes”, acredita. “Por meio da troca constante de ideias e informações sobre as tendências da indústria, a Sandvik Coromant nos ajuda a ajustar o programa de pesquisa e a enfocar as necessidades mais urgentes da indústria. Com isso, os alunos também terão experiência tanto teórica como prática quando forem procurar emprego”, destaca. Como diretor do BHCNC, Liu desenvolve um projeto atualmente cujo objetivo é aumentar a eficiência da usinagem CNC e fornecer suporte técnico a centenas de fabricantes. O centro estabeleceu uma ampla rede internamente e mantém boas relações com os clientes de fabricação aeroespacial. No dia-a-dia, o centro realiza Johan Mildner, vice-presidente ensaios comparativos com de recursos humanos da Sandvik Coromant ferramentas de corte e faz recomendações de ferramentas para os clientes aeroespaciais. Os clientes também procuram o centro quando precisam de soluções para eliminar gargalos na produção ou quando estão em busca de métodos de usinagem para novos materiais e novas peças. Mesmo antes da assinatura formal do acordo de parceria estratégica, as duas partes já haviam iniciado uma cooperação construtiva. Em agosto de 2009, o BHCNC e a Sandvik Coromant organizaram um seminário para os clientes sobre tecnologias de usinagem produtiva para materiais difíceis na indústria aeroespacial. O seminário foi realizado no Centro de Aplicação da Sandvik Coromant em Xangai e atraiu mais de 40 engenheiros de importantes clientes do setor de fabricação aeroespacial de toda a China. Durante esse dia de atividades, os participantes ficaram conhecendo soluções completas de ferramental para fabricação de motores e fuselagem, assim como demonstrações de usinagem com métodos otimizados para a liga Inconel e titânio. Por sua vez, Liu explicou como otimizar os processos de usinagem CNC Parceria estratégica: Universidade Beihang e Sandvik Coromant A cooperação entre a Universidade Beihang e a Sandvik Coromant nasceu de um seminário na BUAA durante as comemorações de seu 56.º aniversário, em outubro de 2008. Ee Sian Lee, gerente geral da Sandvik Coromant GCR, contou a história da Sandvik Coromant e apresentou os valores corporativos da empresa para especialistas do setor aeroespacial, professores e alunos da BUAA. Ao mesmo tempo, tomou a iniciativa de propor a construção de uma parceria com a universidade. O memorando de entendimento da parceria estratégica foi assinado por Tang Xiaoqing, vice-reitor da BUAA, e Lennart Lindgren, vice-presidente executivo de marketing e negócios da AB Sandvik Coromant, em outubro de 2009. O acordo inclui transferência tecnológica e doações de ferramentas de corte, a criação de um laboratório conjunto, a co-realização de seminários para clientes da área aeroespacial e bolsas de estudos Sandvik Coromant para a Escola de Engenharia Mecânica e Automação. n com base na simulação da dinâmica de corte, uma de suas principais áreas de pesquisa. “No futuro, eu gostaria de ver as duas partes envolvidas [o BHCNC e a Sandvik Coromant] desenvolvendo planos de longo prazo e aprofundando seus laços e sua cooperação”, afirma. Em 2011, o BHCNC e a Sandvik Coromant continuaram realizando seminários conjuntos sobre usinagem multitarefa e usinagem de compósitos, que ajudarão os clientes do setor de fabricação aeroespacial a dominarem novas tecnologias e melhorarem a produtividade. Em março de 2011, as primeiras bolsas de estudos da Sandvik Coromant no âmbito do programa de parceria estratégica foram oferecidas a cinco alunos da Universidade Beihang. “As bolsas de estudos não são apenas para homenagear os alunos que se destacam. Acredito que elas também vão atrair mais estudantes talentosos para a indústria de usinagem. Na China, temos uma grande demanda por engenheiros qualificados em todas as áreas da indústria de usinagem”, disse Liu aos de tradicional, a indústria participantes durante a cerimônia de usinagem está em de entrega. pleno vigor. Johan Mildner, vice-presidente Especialmente na de recursos humanos da Sandvik China, a usinagem Coromant, concordou, será uma parte completando: “Futuramente, cada vez mais isso reforçará a vantagem importante dessa competitiva da indústria de economia em fabricação na China”. Estudantes recebem rápido crescimento. Shirley Peng, gerente sênior treinamento prático. A Sandvik Coromant, de marketing e negócios da como líder do setor e Sandvik Coromant, comentou: “A também um empregador usinagem é uma das indústrias mais muito admirado no mercado, está antigas do mundo, e as tecnologias de mostrando aos estudantes que a usinagem tem usinagem estão evoluindo há milhares de anos. perspectivas brilhantes e que eles têm um Hoje a indústria tem uma cara nova e moderna. grande papel a desempenhar nesse desenvolviApesar de não ser tão glamorosa como a mento.” indústria da moda, ela nunca deixa a desejar em Em dois anos, as duas partes reforçaram a termos de criatividade e entusiasmo. Exemplos cooperação e criaram uma parceria ganhadisso são as mais recentes máquinas multieixos, -ganha. No futuro, desenvolverão um plano os softwares de simulação e, claro, as ferramende longo prazo para fomentar uma cooperação tas de corte inovadoras. Ao criar as bolsas de extensa em pesquisas científicas, treinamento estudos, a Sandvik Coromant está dando o e aplicações industriais. n recado aos estudantes talentosos de que, apesar metalworking world 25 tecnologia texto: christer richt Desafio: Melhorar a utilização das máquinas em centros de torneamento. Solução: Unidades de fixação adaptadas às máquinas. Certo desde o início Ultrapassados. Quando se trata de trocas de ferramentas, os centros de torneamento ficaram ultrapassados, pois as paradas de máquinas são muito demoradas. Nos centros de usinagem, as trocas de ferramentas lentas e manuais foram eliminadas na década de 1960 e hoje se toma por certo que o tempo de troca de ferramentas nessas máquinas é medido em segundos. O tempo de troca de ferramentas afeta diretamente a forma como a máquina é utilizada. Em todas as máquinas, a troca de ferramentas representa um tempo parado, não produtivo. Reduzir esse tempo é muitas vezes uma possibilidade ainda inexplorada para se obter maior competitividade e um melhor retorno do investimento em máquinas. Como os centros de torneamento de hoje contam principalmente com opções de torre para ferramentas rotativas acionadas, o tempo de troca de ferramentas é um problema atual em termos de produtividade. A troca rápida das ferramentas de corte é benéfica para qualquer área da usinagem, mas especialmente quando o custo hora-máquina é alto. Os minutos ganhos a cada parada, ou mesmo a eliminação de paradas, representam horas e dias a mais de produção por ano. A área de alta tecnologia / baixo volume da usinagem em centros de torneamento geralmente tem as taxas horárias mais altas, muitas vezes com máquinas topo de linha. A troca frequente de vários tipos de ferramentas é necessária para produzir vários cortes diferentes em peças mais complexas. 26 metalworking world os vários tipos de máquinas disponíveis ou em uso hoje, elas são facilmente acomodadas em torres para ferramentas estacionárias e rotativas, com diversas configurações de adaptador. As torres dos centros de torneamento podem ser facilmente otimizadas para oferecer melhor desempenho, maior estabilidade e, acima de tudo, mais tempo de usinagem. As unidades de fixação adaptadas às As unidades de fixação adaptadas às máquinas são baseadas no conceito Coromant Capto. Este acoplamento é amplamente utilizado e vem como opcional ou padrão na maioria das máquinas-ferramenta. A produção de alta tecnologia / alto volume é muito sensível a quaisquer paradas das máquinas-ferramenta, já que interrupções no fluxo de produção são altamente prejudiciais (como na fabricação de certas peças para as indústrias automotiva e hidráulica). As torres dos centros de torneamento têm unidades de fixação de ferramentas adaptadas à opção de interface em uso. Geralmente, trata-se de posições de fixação de hastes ou VDI, ambas questionáveis em termos de atender as necessidades atuais de eficiência na troca de ferramentas. Uma nova solução para enfrentar o tempo de máquinas paradas típico de muitos centros de torneamento são as unidades de fixação adaptadas às máquinas. Desenvolvidas para atender máquinas para ferramentas de troca rápida têm uma série de recursos eficazes. São recursos de segurança e eficiência que envolvem o controle de posição da aresta, a eliminação da maioria dos cortes de referência, a redução dos comprimentos de calibração (o que elimina os riscos de colisão), a formação de um jato de refrigeração satisfatório e o gerenciamento de ferramentas. O acoplamento entre a ferramenta e a torre (interface da máquina) fornecerá por si só benefícios adicionais para a usinagem, a partir do aumento da estabilidade, da resistência e da precisão repetitiva. Uma boa estabilidade é obtida por meio de 4 parafusos de fixação, mas a troca de ferramenta demora um pouco mais em comparação com a VDI. Quando combinada com o Coromant Capto para a troca rápida, ocorre um casamento perfeito – máxima estabilidade e troca mais rápida das ferramentas. A interface Coromant Capto tipo Disco (CDI) pode substituir as posições VDI existentes na maioria dos centros de torneamen- Pontos extras Dados de corte mais altos, vida útil mais longa da ferramenta e controle de cavacos aprimorado – maior segurança na usinagem sem monitoramento, menos paradas para limpar cavacos e eliminação dos riscos de qualidade das peças causados pelos cavacos longos. Unidades de fixação adaptadas às máquinas também oferecem benefícios graças ao aumento das posições da torre. As torres podem ser personalizados para melhorar a usinagem de altos volumes ou para oferecer alta versatilidade na usinagem mista. Unidades de fixação para ferramentas conjugadas aumentam a capacidade da torre, abrindo espaço para um back-up de uma ferramenta gêmea ou de uma ferramenta de outro tipo, eliminando assim o tempo de troca de ferramentas. to. Grandes furos na torre acomodam os porta-ferramentas acionados para ferramentas rotativas. Quando os mancais e o mecanismo de fixação são montados dentro da torre, obtém-se o menor balanço possível da ferramenta em relação à torre. As mesmas unidades de fixação podem então ser padronizadas em toda a fábrica, independentemente da marca e do modelo da máquina. A interface Coromant Capto parafusada (CBI) é adaptada a diferentes tipos de torre, em que os padrões parafuso-furo variam de acordo com o fabricante da máquina-ferramenta. Neste caso, a possibilidade de unidades de ferramentas acionadas depende do espaço disponível e da possibilidade de colocar as unidades no disco da torre. Os benefícios de uma troca de ferramentas eficiente nos centros de torneamento ficam especialmente evidentes quando se trata de trocar ferramentas de torneamento com diferentes tipos de pastilha, algo necessário durante mudanças de lotes e trocas de ferramentas rotativas com arestas de corte gastas. A gama completa de ferramentas integradas ou fixadas por pinças está disponível para criar uma capacidade de usinagem eficiente e estável. É possível incorporar a mais recente tecnologia de ferramentas e pastilhas intercambiáveis, com conceitos como Silent Tools, para mecanismos antivibratórios, CoroTurn SL, para expansão das combinações de ferramentas, e barras Turbo. n Resumo Na hora de investir em máquinas-ferramenta, é importante fazer tudo certo desde o início para obter os melhores resultados, com o ferramental correto já no começo da usinagem. Um exemplo é a integração de unidades de fixação adaptadas às máquinas nas torres de centros de torneamento na fase de planejamento. Essas unidades de fixação também podem ser integradas em centros de torneamento existentes para ampliar o potencial de produção. É possível demonstrar que qualquer investimento extra para uma troca rápida das ferramentas pode representar uma recuperação mais rápida do capital investido, graças à maior utilização da máquina. n metalworking world 27 28 metalworking world inovação o futuro dos motores aeroespaciais texto: david wiles foto: getty images aviação mais ecológica Todos concordam que os motores dos aviões precisam ser menos poluentes. Será que a resposta está em sistemas de propulsão revolucionários ou será que no futuro as viagens continuarão a ser feitas com os mesmos antigos motores a jato, mas movidos a combustíveis renováveis? A Metalworking World decidiu investigar os motores aeronáuticos do futuro. nnn Os motores a jato com turbinas a gás atendem bem a indústria aérea há mais de 50 anos, com relativamente poucas mudanças no sistema de propulsão. Mas com legislações cada vez mais rigorosas com relação à poluição atmosférica e sonora, além do aumento contínuo dos preços dos combustíveis, os pesquisadores estão tentando acelerar o desenvolvimento tecnológico. Em que direção está avançando esse desenvolvimento? Será que as turbinas a gás vão continuar sendo melhoradas para sempre ou surgirá uma forma radicalmente nova de propulsão para relegar o motor a jato à história da aviação? A aviação é responsável por cerca de 2% das emissões de CO2 provenientes de combustíveis fósseis. E conforme aumenta a demanda pelas viagens aéreas, aumentam também as emissões. Além disso, as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) nos aeroportos pela queima de combustível de aviação deverão dobrar até 2020. Elas causam smog (fumaça misturada com neblina) e chuva ácida, provocando doenças e mortes que custam bilhões de dólares à sociedade todos os anos. Para combater essa situação, em 2001, a indústria europeia de aviação estabeleceu uma meta de redução do consumo de combustível em 50% por passageiro-quilômetro até 2020 e das emissões de NOx pelos aviões comerciais em 80% até o mesmo ano. No curto prazo, os especialistas concordam que o progresso para tornar os motores mais limpos e eficientes ocorrerá por meio de uma série de pequenos avanços, em vez de uma revolução. Projetos de desenvolvimento em universidades, instituições de pesquisa e fabricantes de motores estão sempre descobrindo pequenos aprimoramentos nos motores para melhorar a eficiência do consumo de combustível, tais como o projeto PANACEA, liderado pela Rolls-Royce, em que a Sandvik Coromant foi uma importante empresa parceira (veja artigo à pág. 31). Devido à introdução de novos materiais nas peças do motor, o projeto reduzirá o consumo de combustível de 0,3% a 0,5%, poupando 600 kg de CO2 cada vez que um avião atravessa o Atlântico. Enquanto isso, o fabricante de motores concorrente GE Aviation anunciou recentemente um novo sistema de propulsão para jatos executivos, baseado em uma combinação de tecnologias militares e civis. Seus motores Passport, que estão em desenvolvimento e deverão entrar em fase de testes de larga escala em 2013, apresentam uma relação de pressão mais alta e um compressor feito de materiais novos e avançados – ainda sem nome. A GE prevê que os motores terão um consumo de combustível 8% menor e emissões de NOx consideravelmente mais baixas. “O Passport é [...] o primeiro sistema de propulsão integrado do mundo projetado especificamente para jatos comerciais de alcance ultralongo e com grandes cabines. Ele dará aos clientes a possibilidade de voar [...] de maneira mais silenciosa e eficiente”, adianta Brad Mottier, vice-presidente e gerente geral da organização de aviação executiva e geral da GE. Outro projeto de desenvolvimento da GE, neste caso para jatos regionais, pretende oferecer 15% a mais de eficiência de combustível do que os motores atuais, novamente graças a materiais avançados ainda em segredo, novas tecnologias de arrefecimento e uma nova abordagem para as câmaras de combustão, a parte do motor onde o ar é misturado com o combustível e inflamado. Sem dúvida, esses pequenos passos são aprimoramentos bem-vindos para o desempenho ambiental das aeronaves, mas saltos mais significativos não serão fáceis de se alcançar. “Há inúmeros desafios”, explica Tomas Grönstedt, professor associado do departamento de mecânica aplicada Tomas Grönstedt, Universidade Chalmers metalworking world 29 inovação o futuro dos motores aeroespaciais ser feito mantendo o ritmo atual de desenvolvimento”, ressalta. Dentre as tecnologias em desenvolvimento atualmente que estão sendo saudadas como soluções plausíveis a médio prazo estão o motor com intercooler, o motor com recuperador e intercooler e o rotor aberto. “Mesmo que se concretizem, o motor com recuperador e intercooler e o motor com intercooler não deverão estar em operação antes de 2020. Quanto aos motores de rotor aberto, eu calcularia provavelmente para um pouco depois de 2020, considerando a data de entrada em operação”, aponta Grönstedt. op Co Novos motores, novos combustíveis er /C orb is O uso de biocombustíveis aumentará drasticamente As hl ey Motores de rotor aberto: Também conhecidos como propfans, ou motores com razão de diluição ultra-alta, os motores de rotor aberto oferecem a economia de combustível de um turbo-hélice (em inglês, turboprop) com a velocidade e o desempenho de um turbofan. Patenteado em 1979, o motor de rotor aberto tem o potencial de gerar uma economia de combustível de cerca de 30%, mas produz mais ruído que outros tipos de motores. Motores de detonação por pulsos: Proposto pela primeira vez há mais de 70 anos, o conceito de motor de detonação por pulsos (PDE) utiliza ondas de detonação para queimar o combustível e a mistura oxidante. Em vez de queimar, o combustível explode. Em teoria, o PDE poderia impulsionar um avião até velocidades próximas de Mach 5, mas até hoje nenhum motor viável foi colocado em produção. Os desafios do PDE são o ruído e as vibrações. Motor com recuperador e intercooler: A integração de um intercooler e de um recuperador, ou trocador de calor, no motor do avião permite recuperar o calor dos escapamentos para a câmara de combustão e reduzir o aumento de temperatura do queimador. Isso pode contribuir para uma economia de combustível de cerca de 30% e, ao mesmo tempo, reduzir as emissões de NOx e os níveis de ruído. Combustíveis renováveis: A mamona, uma planta que cresce como erva-daninha em terrenos improdutivos, está sendo aclamada como uma possível fonte de combustível para aviões. Várias companhias aéreas já testaram com sucesso o óleo produzido a partir das sementes de mamona, declarando ter obtido reduções de até 60% na emissão de gases de efeito estufa em comparação com o querosene de aviação oriundo do petróleo. Em junho de 2011, um Gulfstream G450 abastecido com quantidades iguais de combustível tradicional e biocombustível à base de camelina realizou o primeiro voo transatlântico movido a biocombustível de que se tem notícia. n da Universidade Chalmers, em Gotemburgo, Suécia. “Dentre eles, podemos citar as crescentes dificuldades de se chegar a motores com uma maior relação total de pressão, devido ao aumento das temperaturas do ar de refrigeração, restrições impostas pelo desenvolvimento de novas tecnologias de materiais e pelo impacto negativo do peso e do arraste nos motores com razão de diluição ultra-alta. Precisamos sempre encontrar formas de desenvolver novos materiais, e não há nenhuma garantia de que isso possa 30 metalworking world O motor de detonação por pulsos, que tem o potencial de aumentar radicalmente a eficiência térmica, é uma das tecnologias de propulsão mais promissoras que estão sendo pesquisadas. Segundo Grönstedt, porém, há várias questões importantes que precisam ser resolvidas. “Por exemplo, é necessário realizar o arrefecimento da turbina em um ambiente de combustão intermitente. O ruído é outro desafio”, destaca. Mas se esses desafios forem superados, os benefícios ambientais serão consideráveis. “Ao combinar o motor de detonação por pulsos com arquiteturas de rotor aberto, avanços nas estruturas dos aviões, tais como a asa integrada à fuselagem, e redução das velocidades de voo, seria possível obter uma redução de 75% no consumo de combustível por passageiro-quilômetro até 2050, em comparação com o ano base 2000”, aponta Grönstedt. Essas tecnologias seriam um grande avanço, mas ainda são variações dos motores de combustão interna de hoje. Mas então, quando poderemos voar em soluções de “ficção científica”, baseadas em sistemas de propulsão totalmente novos e radicais? “Já surgiram vários conceitos super-radicais projetados para o ano 2050, mas não vejo nada realmente revolucionário neste momento”, afirma Grönstedt, explicando que a vantagem da turbina a gás ainda é sua densidade de energia colossal. “Ela permite produzir uma quantidade fantástica de empuxo com um peso muito baixo, e isso é muito difícil de igualar. Pode ser que no ano 2200 ainda estejamos utilizando essa tecnologia, mas não vamos investir tanto em desenvolvimento, porque estamos perto de seus limites em termos de eficiência térmica e de propulsão.” Talvez não seja necessário substituir o motor de combustão interna. “Na minha opinião, a aviação ficará mais ecológica por meio de avanços radicais na eficiência energética e da implementação completa do uso de biocombustíveis”, pondera Grönstedt. “As algas poderiam ser uma solução para se produzir a quantidade necessária de biocombustíveis sem competir com a produção de alimentos. Mas isso exige que os obstáculos técnicos atuais sejam superados.” n Novos desafios para a usinagem A preocupação com o meio ambiente está em alta Alguns dos números e estatísticas em torno dos motores aeronáuticos podem ser difíceis de assimilar: cada pá de ventoinha de grande corda exerce uma força centrífuga de cerca de 70 toneladas, equivalente ao peso de uma locomotiva moderna; cada pá de turbina de alta pressão gera a mesma quantidade de potência que um carro de Fórmula 1; na parte quente do motor, as pás precisam operar a uma temperatura centenas de graus acima do ponto de fusão do material de que são feitas. “Alguns números são bastante absurdos”, observa rolls-royce press gallery Steve Weston, especialista em desenvolvimento de aplicações da Sandvik Coromant. “Quando tentamos aumentar ainda mais as temperaturas para aumentar a eficiência e já estamos acima do ponto de fusão do material, aí sim encontramos desafios.” Segundo Weston, alguns dos materiais de última geração com que a Sandvik Coromant precisa trabalhar por solicitação dos fabricantes de motores aeronáuticos são quase inacreditáveis em sua estrutura e composição. “Às vezes eles aparecem na nossa fábrica como se fossem pedras lunares. São difíceis de usinar devido a sua grande resistência ao cisalhamento dinâmico e têm uma dissipação de calor ruim, o que pode causar muito mais desgaste nas pastilhas. Mas se eles nos disserem o que querem e nos derem tempo, encontraremos uma maneira de usiná-los”, garante. Um desses projetos de que a Sandvik Coromant participou foi o projeto PANACEA, relacionado com o processamento de uma liga de níquel avançada para aplicações críticas de motores. Dentre os parceiros estavam a Rolls-Royce e o Centro de Pesquisas em Fabricação Avançada, localizado na Universidade de Sheffield, do qual a Sandvik Coromant tem parceria nível 1. O objetivo era desenvolver peças de motores – mais especificamente, discos de turbinas a gás – com uma “microestrutura dual”, para obter diferentes propriedades mecânicas no centro e na borda do disco. Isso permitiria que os motores trabalhassem a uma temperatura 50°C mais quente, tornando o motor 1,5% mais eficiente no consumo de combustível. A tecnologia PANACEA gerará uma economia de 0,6 tone ladas de CO2 toda vez que um avião atravessar o Atlântico. A Sandvik Coromant esteve envolvida na usinagem desse material específico. “Usinamos absolutamente o disco inteiro em uma única máquina. Isso é algo único, pois normalmente são necessárias várias plataformas de máquinas diferentes para usinar as diversas características das peças. Mas conseguimos produzir novas ferramentas e desenvolver novas estratégias para usinar cada superfície do disco”, conta Weston. Uma versão ampliada está sendo produzida atualmente para permitir ensaios em larga escala. O disco poderá ajudar a reduzir o consumo de combustível e as emissões em operação regular dentro de dois anos. n Paul Edmondson/Corbis Novos discos de turbinas a gás tornarão os motores 1,5% mais eficientes no consumo de combustível. A Sandvik Coromant foi uma importante empresa parceira do projeto PANACEA, liderado pela Rolls-Royce. metalworking world 31 Poucas empresas de forjamento ainda sobrevivem na Austrália. 32 metalworking world texto: Barbara Schulz foto: neil duncan FORJANDO O FUTURO Albury, Austrália. A australiana Overall Forge decidiu realizar as operações de acabamento na própria empresa, como forma de economizar tempo e dinheiro para seus clientes e, ao mesmo tempo, fortalecer sua vantagem competitiva. Para isso, recorreu ao ferramental e à experiência da Sandvik Coromant. nnn Localizada no interior do estado de Nova Gales do Sul, a Overall Forge, maior empresa de forjamento geral da Austrália que também fabrica matrizes abertas, enfrentava um problema conhecido de muitas empresas. Para fortalecer sua posição de liderança no mercado, precisava investir em novas máquinas e expandir para novos mercados. A empresa com sede em Albury já era líder no fornecimento de grandes peças forjadas para os setores de mineração e exploração de gás e petróleo, mas queria se expandir para além dos mercados tradicionais. Quando decidiu se dedicar à usinagem de alta precisão, a empresa optou por uma parceria com a Sandvik Coromant. Como parte do plano de crescimento, a Overall Forge decidiu renovar a prensa de forjar que possuía, fabricada em 1915. Aumentou a velocidade e a força da prensa e do manipulador e investiu em máquinas-ferramenta de última geração, para realizar dentro da própria empresa os trabalhos de usinagem de alta precisão que eram terceirizados. Porém, havia um problema: a falta de experiência da Overall Forge nessa área. “Temos capacidade para desbastar peças forjadas tais como barras, blocos, cubos, eixos redutores, bocas de poço e anéis forjados até quase o formato final”, explica o gerente de operações Reinhard Radisch. “O processo de usinagem de acabamento é feito na empresa dos nossos clientes ou, quando eles terceirizam a usinagem, ela geralmente é feita em outros países.” A Overall Forge percebeu que, se pudesse fazer a usinagem de acabamento na própria empresa, propor cionaria uma economia considerável de tempo e dinheiro para seus clientes. “Decidimos investir em um torno CNC e em uma mandriladora CNC vertical, que nos permitiriam usinar eixos, discos e anéis de formatos complexos com especificações muito mais rigorosas do que as que conseguíamos obter”, continua Radisch. Reinhard Radisch, gerente de operações A cooperação provou ser um sucesso tanto para a Overall Forge como para a Sandvik Coromant e foi reforçada quando a Overall Forge decidiu investir em uma barra de mandrilar de 4 metros de comprimento, 250 milímetros de diâmetro e 1.000 kg da Sandvik Coromant. “Apesar de termos recebido muitas ofertas, optamos pela parceria com a Sandvik Coromant por causa de sua abordagem profissional e experiência comprovada. Com a Sandvik Coromant não compramos apenas as ferramentas, compramos um pacote, que inclui sua experiência e seu apoio na retaguarda, e isso é muito importante para metalworking world 33 visão técnica Precisão lucrativa A Overall Forge recorreu à Sandvik Coromant quando precisou de ajuda para usinar grandes peças forjadas para instalações de boca de poço para a indústria de petróleo. A empresa estava tendo dificuldades em conseguir o acabamento superficial e a tolerância de que precisava, e queria investir em um novo torno CNC. A tarefa exigia torneamento interno, que é sensível às vibrações, sobretudo se o balanço da ferramenta for grande; neste caso, 10 vezes o diâmetro. Mark Lampe, da Sandvik Coromant, sugeriu uma barra CoroTurn SL com mecanismo antivibratório Silent Tools, que tem um amortecedor passivo em seu interior para ajudar a controlar as vibrações. “A barra é uma solução muito flexível para eliminar as vibrações de aplicações de usinagem interna, rosqueamento, cortes ou canais. A barra conta com uma função de troca rápida do CoroTurn SL, que permite ajustar facilTrabalho sendo realizado na barra mente as cabeças de corte para os lados, para de mandrilar atender diferentes tamanhos de furos, e substituíSilent Tools. -las rapidamente para que se adaptem a diversas aplicações”, explica. Esse amortecedor consiste em um corpo antivibratório pesado, que fica suspenso na barra por meio de duas buchas de borracha. Um líquido viscoso preenche o espaço entre o corpo antivibratório e a superfície interna da barra. Se ocorrer vibração durante o processo de usinagem, o sistema de amortecimento entra em ação imediatamente, e a energia cinética da barra é absorvida pelo corpo antivibratório. Como resultado, as vibrações são minimizadas, permitindo obter tolerâncias dimensionais e acabamentos superficiais precisos. “Claro que é uma vantagem competitiva poder usinar peças que outras empresas não conseguem usinar.” Reinhard Radisch, gerente de operações Sobre a Overall Forge FUNDAÇÃO: A Overall Forge foi fundada em 1883 em Sydney, pelo ferreiro John Overall, com um único martelo com capacidade para uma tonelada. A empresa iniciou um período de grande expansão na década de 1960, com a compra de seu primeiro laminador de anéis, que lhe permitiu entrar no setor de exploração de gás e petróleo e tornar-se o primeiro fabricante do mundo a produzir anéis laminados perfilados sem costura. Em 1996, a Overall Forge mudou-se para Albury, Nova Gales do Sul, e desde então já triplicou de tamanho, com instalações que ocupam 12 mil metros quadrados. É a maior das poucas empresas de forjamento geral remanescentes na Austrália. O foco da empresa está nas indústrias globais de exploração de gás e petróleo e mineração. FUNCIONÁRIOS: Hoje a Overall Forge tem cerca de 85 funcionários. FATURAMENTO: Vendas anuais de 25 milhões de dólares australianos (45 milhões de reais). ÁREAS DE ATIVIDADE: É um importante fornecedor da indústria de mineração e exploração na Oceania e no Sudeste Asiático, assim como da indústria global de gás e petróleo, defesa, geração de energia e vários outros setores. n 34 metalworking world iniciantes como nós. É desse apoio no dia-a-dia que uma empresa precisa”, sugere Radisch. Mais importante AINDA, a Overall Forge precisava de uma parceria que lhe ajudasse a obter uma usinagem de precisão de mais alto nível e a resolver os problemas que estava enfrentando na usinagem de grandes peças forjadas para instalações de boca de poço para a indústria de petróleo. “A Overall Forge estava alcançando um êxito variável na usinagem das bocas de poço, mas com sua solução caseira não conseguia obter o acabamento superficial e a tolerância de que precisava. Isso a levou a investir em um novo torno CNC”, conta Mark Lampe, engenheiro de vendas da Sandvik Coromant. “Eles achavam que tinham as ferramentas certas para o trabalho. Precisavam obter um acabamento superficial de 3,2 Ra e uma tolerância de +/- 0,5 milímetros. À primeira vista, não parece muito difícil. Mas a tarefa exigia torneamento interno, que é muito sensível às vibrações, sobretudo se o balanço da ferramenta ultrapassar o limite normal de 4xD”, explica. No caso da Overall Forge, o balanço era de 10 vezes o diâmetro, o que acentuava a tendência às vibrações. As ferramentas Silent Tools foram a solução ideal. “A Overall Forge percebeu como as vibrações podem causar efeitos colaterais indesejados, como acabamento Forjando um nicho de mercado superficial ruim, precisão insatisfatória e redução da produtividade”, observa Lampe. “As limitações relacionadas à estabilidade no mandrilamento fazem com que seja necessário tomar ainda mais cuidado durante o planejamento e a preparação da produção. Selecionar a barra de mandrilar correta para a operação, aplicá-la corretamente e fixá-la de maneira adequada são medidas que contribuem consideravelmente para manter a deflexão da ferramenta e a vibração em níveis mínimos, melhorando assim a qualidade do furo que está sendo usinado. “Fornecemos à Overall Forge uma barra CoroTurn SL com mecanismo antivibratório Silent Tools. Ela é a nossa maior ferramenta standard e representa uma solução muito flexível para eliminar as vibrações de aplicações de usinagem interna, rosqueamento, cortes ou canais”, prossegue. “A barra conta com uma função de troca rápida do CoroTurn SL, que permite ajustar facilmente as cabeças de corte para os lados, para atender diferentes tamanhos de furos, e substituí-las rapidamente para que se adaptem a diversas aplicações.” Para as duas empresas, há muito potencial no futuro. “Claro que é uma vantagem competitiva poder usinar peças que outras empresas não conseguem usinar. Há algumas peças forjadas complexas que queremos usinar na própria empresa no futuro e esperamos que isso atraia mais trabalhos de usinagem por parte dos clientes atuais e de novos clientes”, aponta Radisch. n O forjamento tornou-se um setor muito especializado e apenas três empresas oferecem esse serviço na Austrália. Segundo o gerente de operações da Overall Forge, Reinhard Radisch, a natureza sofisticada das operações da empresa é o que a distingue da concorrência. “As operações de forjamento geral exigem grandes investimentos de capital. As empresas australianas competem diretamente com empresas europeias, americanas e asiáticas. A Overall Forge se mantém competitiva porque nos especializamos em peças forjadas complexas e de alta qualidade, com fortes exigências quanto aos testes de materiais. É um nicho de mercado em que muitas empresas de outros países têm dificuldade de competir”, afirma. A maioria dos clientes da Overall Forge são conglomerados estrangeiros. Os pedidos são feitos por subsidiárias de empresas de gás e petróleo ou por intermediários dessas empresas. Empresas como a Overall Forge não tratam diretamente com os clientes finais. Elas fornecem conforme as especificações do cliente final, mas por meio de uma “empreiteira”, que coordena todas as atividades necessárias do projeto em nome do cliente final (empresas de gás e petróleo). Da mesma forma, no setor de mineração, a Overall Forge fornece para empresas que prestam serviços para a indústria de mineração ou que fabricam equipamentos para essa indústria. n Mark Lampe, Sandvik Coromant metalworking world 35 tecnologia texto: elaine mcClarence Desafio: Obter maior produtividade e rentabilidade na produção de pás de turbinas. Solução: Criar soluções para usinagem de turbinas com base no amplo conhecimento da indústria de ferramentas. O desafio da usinagem de pás de turbinas Nos próximos 20 anos, o setor de geração de energia deverá receber uma demanda sem precedentes em âmbito mundial, alimentando o crescimento da indústria de turbinas a gás e vapor. As pás das turbinas estão no cerne de qualquer projeto de turbina e operam em um ambiente extremamente exigente. Como as empresas precisam produzir peças de natureza complexa sem nenhum defeito, a fabricação de pás de turbinas em larga escala é um desafio. É necessário garantir a segurança e a eficiência dos processos de usinagem e, ao mesmo tempo, obter aumento de produtividade. A Sandvik Coromant tem dedicado esforços consideráveis no desenvolvimento do conhecimento da aplicação em soluções de usinagem para pás de turbinas. As estratégias de ferramental precisam levar em conta fatores como tamanho, tipo e desenho das pás, quantidades a serem usinadas e fluxo dos processos, bem como fatores econômicos e outros. A diversidade de desenhos das pás e dos processos de fabricação torna irrealista querer oferecer uma estratégia única de ferramental. A Sandvik Coromant optou por uma abordagem estratégica referente às peças, em que as características individuais das pás são combinadas com o conhecimento das ferramentas de corte para desenvolver a melhor solução de ferramental. 36 metalworking world Exemplo de eficiência Em uma operação de desbaste no perfil do aerofólio de uma pá de turbina, o blank era de aço inoxidável martensítico X22CrMoV12-1, com 330 mm de comprimento, 97 mm de largura e 55 mm de altura. O comprimento final exigido para a pá era de 270 mm. Foi realizado water line milling (fresamento na linha d'água) com uma fresa CoroMill 100 de 50 mm de diâmetro. Configuração do ferramental: velocidade de corte de 280 m/min, avanço por dente de 0,4 mm, profundidade axial de corte de 3,0 mm, profundidade radial de corte variando no máximo em 80%. n Os materiais mais comuns para as pás das turbinas são os aços inoxidáveis, desde os relativamente simples de usinar até os mais exigentes, como os superdúplex. Em geral, as pás são usinadas a partir de blanks inteiriços até adquirirem seu formato final, mas também é possível utilizar peças forjadas e peças fundidas de precisão. Embora a Sandvik Coromant tenha ferramentas para todas as etapas da usinagem, as Acabamento do aerofólio Para a mesma pá, a operação posterior de acabamento do aerofólio foi realizada por meio de uma operação de perfil espiral com 5 eixos, utilizando uma CoroMill Plura de 10 mm de diâmetro com quatro canais e raio de 3 mm. Nessa operação, a configuração do ferramental era: velocidade de corte de 340 m/min, avanço por dente de 0,12 mm, profundidade axial de corte de 0,5 mm, profundidade radial de corte de 2,0 mm, gerando uma crista com 0,02 mm de altura. n operações de desbaste e acabamento do aero fólio são áreas específicas em que as soluções de ferramental e o conhecimento de usinagem e de materiais exercem grande influência na qualidade da pá e na produtividade. As operações de desbaste podem remover cerca de 60% a 70% da matéria-prima do blank. Essa operação exige muito das ferramentas, colocando cargas pesadas sobre elas, e os Rolls-Royce Press gallery Fresa CoroMill 100 fabricantes precisam ter uma previsão de sua vida útil para poder controlar a remoção de material e manter o desempenho por meio de uma troca rápida das ferramentas. A usinagem do aerofólio é uma etapa crítica do processo de fabricação, com uma grande variedade de soluções de usinagem disponíveis. A escolha depende do material em que a pá será fabricada, da máquina-ferramenta e dos recursos do software de CAM. A implementação de uma solução apropriada de última geração exige que se levem em conta as propriedades da pastilha de metal duro, a formação de cavacos e os percursos controlados das ferramentas. Tudo isso exige um conhecimento aprofundado, como o disponível na Sandvik Coromant. O acabamento é uma operação extremamente difícil, que pode exigir uma rugosidade super ficial inferior a 10 mícrons (0,01 mm). Em uma operação tão crítica, é necessário levar diversos fatores em consideração. Normalmente, a solução de ferramental depende do tipo de máquina-ferramenta. O acabamento costuma ser feito em uma máquina de 5 eixos. As fresas inteiriças de metal duro são comuns nessa aplicação e a escolha do diâmetro, do raio e do número de cortes da fresa deve ser combinada Uma abordagem estratégica em relação às peças é mais indicada no caso de soluções de ferramentas para pás de turbinas. com a escolha do ângulo de ataque e com considerações sobre a superfície de contato, a fim de usar as propriedades da fresa de forma otimizada. A Sandvik Coromant está dedicando um esforço considerável para combinar sua seleção de ferramentas premium com seu conhecimento de aplicação para ajudar os fabricantes de pás de turbinas a atenderem a demanda industrial por seus produtos nos próximos anos. n Resumo Com o aumento da demanda por energia elétrica, os fabricantes de pás de turbinas enfrentam um aumento dramático na demanda por essas peças fundamentais para a geração de energia. A Sandvik Coromant tem se empenhado para atender as necessidades de maior produtividade por parte dos clientes com um programa que combina ferramentas premium com sólidos conhecimentos. n metalworking world 37 Solução total texto: TURKKA KULMALA foto: mattias borg Pouso seguro As peças do trem de pouso de um avião geralmente passam despercebidas pela maioria dos passageiros. Além disso, durante o voo, representam um mero peso morto. Mas durante as várias décadas de vida útil de uma aeronave, essas peças devem suportar milhares de ciclos de carga extrema. Esse dilema requer, por um lado, uma confiabilidade estrutural extrema e, por outro, o menor peso possível. Usinagem de furos profundos reto e estreito Embora tenha uma aplicação muito específica, a usinagem de furos profundos (DHM) é o método predominante na fabricação de trens de pouso. Durante a furação profunda da nervura principal, o maior e o mais pesado componente de um trem de pouso, cerca de 70% de material - blank de titânio ou aço forjado alta ligada - é removido em uma máquina específica para essa operação. Fresamento de titânio Fresa long-edge CoroMill 690 O aumento do tamanho dos aviões exige novos materiais com ótima relação resistência-peso para reduzir o peso total. Essa é a principal razão para a proliferação do titânio como material estrutural nas aeronaves. 38 metalworking world Quer saber mais? Visite www.sandvik.coromant.com/aerospace Torneamento interno Balanços extremos Os formatos e as tolerâncias mais estreitas dos furos realizados pela operação de furação profunda exigem torneamento interno, em que o próprio tamanho dos furos representa um desafio. A relação comprimento-diâmetro exigida da barra de mandrilar muitas vezes também é muito grande, de até 14:1. Tornofresamento Rígido e preciso O tornofresamento com as fresas CoroMill 390-11 e 390-18 é um método eficiente para a usinagem do diâmetro externo, proporcionando um desbaste eficiente e um acabamento preciso, com altas taxas de remoção de metal. As patas robustas do pássaro de metal Estrutura da roda dianteira, também utilizada para sustentar as luzes de pouso. Trem de pouso dianteiro, necessário para as manobras de taxiamento. As principais peças do trem de pouso de um avião de passageiros são a nervura principal (cilindro), o amortecedor de impacto (pistão) e o suporte do bogie (suspensão da roda). Um trem de pouso ideal é, acima de tudo, compacto, robusto, confiável e durável. No momento da aterrissagem, deve suportar um peso de até 500 toneladas a 340 km/h – a velocidade máxima de um carro de Fórmula 1. E essa O trem de pouso deve suportar situação se repete muitas um peso de até 500 toneladas a outras vezes durante as 80 340 km/h – a velocidade máxima mil ou mais decolagens e de um carro de Fórmula 1. aterrissagens que uma aeronave realiza ao longo da vida útil de um trem de pouso, geralmente de 20 anos. Devido à natureza altamente crítica dos trens de pouso em termos de segurança, eles são projetados para suportar sobrecargas de até 200%. n Fontes: Messier-Bugatti-Dowty metalworking world 39 Print n:o C-5000:556 POR/01 © AB Sandvik Coromant 2012:1 1979 quena “Esta pe de peça po o quanto ter um uinas. E ob em máq ha, você pode m consiga iu st e v il quanto ina pequena past ez você també o e b sa lv ê ss a Voc investir. Com einvestimento. T ima novidade. com ela. planeja retorno de seu essa nossa últ, faça um teste m a r o d o c r ain melh US$10.000 . Melho poupar que-a a bordo Colo par US nos pou rias do s indúst ue muita essa pequena q o é so . Mas is izado, devido a move o metal. re dinheiro m é muito nico têm econo ue, na verdade, s de metal duro so Is q rramenta usinem talmecâ que é o setor me de metal duro a correta, as fe suas máquinasos as recopastilhaaplicada de formzer com que asdisponibilizam Se mant podem fa is rápido. Nós precisa. da Coro ido. Muito ma s de que você mais rápões e os serviço mendaç . áquina” por m $ 10.000 Algumas coisas nunca mudam. Sim, as coisas podem parecer um pouco diferentes hoje, mas a essência nunca muda. Com quase 70 anos de experiência, dispomos de um longo histórico de auxiliar as empresas na maximização da respectiva produtividade e lucratividade. E isto não é algo que esteja em vias de mudar. 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