Já se interrogou sobre a forma como os computadores revolucionam a maneira como projectamos e fabricamos coisas? Neste artigo, vamos explorar o fascinante mundo da tecnologia CAD/CAM. Aprenderá como esta mistura técnicas tradicionais com sistemas informáticos de ponta para criar tudo, desde aviões a sapatos. Prepare-se para descobrir os segredos por detrás desta poderosa ferramenta que dá forma aos nossos produtos quotidianos!
A conceção assistida por computador e o fabrico assistido por computador (CAD/CAM) é uma disciplina de engenharia de sistemas abrangente e tecnicamente complexa que incorpora diversos domínios, como a ciência e a engenharia informáticas, a matemática computacional, a modelação geométrica, a visualização de gráficos informáticos, as estruturas de dados e as bases de dados, a simulação, o controlo numérico, a robótica e as tecnologias de inteligência artificial, bem como conhecimentos especializados relacionados com a conceção e o fabrico de produtos.
Trata-se de uma nova tecnologia que permite aos designers de produtos e ao pessoal da tecnologia de processos conceber e fabricar produtos com a assistência de sistemas informáticos, seguindo os procedimentos de conceção e fabrico do produto.
Trata-se de uma combinação orgânica de técnicas tradicionais e tecnologias informáticas. Atualmente, a tecnologia CAD/CAM não só é amplamente utilizada nos sectores aeroespacial, eletrónico e de fabrico mecânico, como também se está a expandir gradualmente para áreas como o vestuário, a decoração, o mobiliário e o calçado.
Olhando para o processo de fabrico de um produto, este envolve normalmente o desenho ou a modelação 3D e a conceção do processo antes de se iniciar a maquinagem. Assim, o CAD/CAM pode ser subdividido em CAD/CAPP/CAM, em que o planeamento de processos assistido por computador (CAPP) serve de ponte entre o CAD e o CAM.
A conceção assistida por computador refere-se a um sistema composto por seres humanos e computadores, no qual os engenheiros utilizam os computadores como ferramentas auxiliares para efetuar a ideação e validação da conceção do produto, a conceção global do produto, a conceção técnica e a conceção dos componentes.
Inclui a análise e o cálculo das forças, rigidez, calor, eletricidade e magnetismo dos componentes e a produção de informações sobre o fabrico de componentes (desenhos de engenharia ou informações sobre maquinagem por controlo numérico, etc.), bem como a preparação de documentos técnicos e relatórios técnicos conexos. O objetivo é melhorar a qualidade da conceção do produto, encurtar os ciclos de desenvolvimento do produto e reduzir os custos do produto.
As principais características de um sistema CAD incluem o desenho de esboços, o desenho de componentes, o desenho de montagens, o desenho de superfícies complexas, o desenho de engenharia, a análise de engenharia, o realismo e a renderização e as interfaces de intercâmbio de dados, entre outros.
O Planeamento do Processo Assistido por Computador envolve um sistema composto por humanos e computadores onde, com base na informação fornecida na fase de conceção do produto, os métodos de maquinação do produto e o fluxo do processo são determinados de forma interactiva ou automática.
Num ambiente integrado CAD/CAM, os projectistas de processos podem normalmente controlar o processo de maquinação dos componentes e simular as condições de maquinação com base nas informações fornecidas pelo processo CAD e nas capacidades do sistema CAM, gerando assim informações para controlar o processo de maquinação dos componentes.
As funções básicas do CAPP incluem principalmente a conceção de peças em bruto, a seleção de métodos de maquinagem, o encaminhamento do processo, a conceção de operações e passos, e a conceção de ferramentas e dispositivos.
Na indústria de fabrico mecânico, o fabrico assistido por computador refere-se à utilização de computadores para completar automaticamente os processos de fabrico de produtos discretos, incluindo maquinagem, montagem, inspeção e embalagem através de várias máquinas-ferramentas e equipamentos de controlo numérico. A CAM pode ser definida de forma ampla ou restrita.
Em termos gerais, a CAM refere-se à utilização de computadores para auxiliar em actividades que vão desde a preparação da produção até ao fabrico do produto, incluindo a conceção do processo, a conceção de dispositivos, a programação automática CNC, o planeamento do trabalho de produção, o controlo da produção e o controlo da qualidade. Em termos restritos, CAM refere-se normalmente à programação CNC, que inclui o planeamento do percurso da ferramenta, a geração de ficheiros de localização da fresa, a simulação da trajetória da ferramenta e a geração de códigos CNC.
A arquitetura dos sistemas CAD/CAM pode ser dividida em três camadas: a camada de base, a camada de suporte e a camada de aplicação. A camada de base é constituída por computadores, dispositivos periféricos e software de sistema, que inclui vários softwares de apoio, ferramentas para o desenvolvimento e manutenção do sistema.
O nível de apoio inclui software de apoio CAD/CAM, gestão de dados de produtos, visualização de gráficos, etc. Com a utilização generalizada da Internet/intranets, a conceção e o fabrico colaborativos distribuídos no ambiente CAD/CAM estão a tornar-se uma parte importante da camada de apoio. A camada de aplicação é constituída por vários sistemas de aplicação CAD/CAM desenvolvidos de acordo com as diferentes necessidades no domínio da aplicação.
O design de produtos, enquanto atividade criativa, evoluiu para uma tecnologia abrangente com o desenvolvimento das ciências naturais, das ciências técnicas, das ciências ambientais e das ciências humanas.
O conceito de CIMS surgiu com a introdução de perspectivas de sistema e de informação na produção. Com mais de 40 anos de desenvolvimento da tecnologia CAD/CAM, as suas tecnologias individuais (como CAD, CAPP, CAM, PDM, ERP, etc.) amadureceram e estão a desempenhar papéis cada vez mais importantes nos respectivos domínios.
No entanto, estes subsistemas independentes não podem transmitir e trocar informações automaticamente, o que resulta em trabalho repetitivo entre subsistemas. Por exemplo, um modelo de características do produto tem de ser estabelecido no CAPP e o modelo do produto tem de ser restabelecido no sistema CAM, enquanto o modelo CAD normal é utilizado principalmente para a criação de desenhos e a simulação do produto.
A integração refere-se normalmente à integração sem descontinuidades de sistemas e módulos, permitindo a transmissão de informações, a resposta, a análise e o feedback com base num modelo de dados de produto unificado e numa base de dados de engenharia.
Os sistemas de fabrico inteligentes integram a inteligência artificial em todos os aspectos do processo de fabrico, substituindo ou alargando as actividades normalmente realizadas por peritos. Num sistema de fabrico inteligente, o sistema possui alguma da "inteligência" dos peritos humanos.
Por exemplo, o sistema pode monitorizar automaticamente o seu estado operacional e ajustar os seus parâmetros para se adaptar ao ambiente externo, garantindo um desempenho ótimo. A investigação e a aplicação de sistemas de fabrico inteligentes dependem em grande medida do desenvolvimento da tecnologia de inteligência artificial.
A tecnologia de rede inclui a implementação de hardware e software, vários protocolos de comunicação e protocolos de automatização do fabrico, interfaces de comunicação e estratégias de controlo do funcionamento do sistema. Constitui a base para a automatização de vários sistemas de fabrico.
Especialmente a partir da década de 1990, com o desenvolvimento da Internet/intranets, foi criada uma plataforma para a investigação e aplicação remota e colaborativa do design, tendo a tecnologia CAD/CAM evoluído no sentido da ligação em rede. A investigação atual nesta área centra-se principalmente nos seguintes aspectos:
1) Estabelecimento de plataformas de conceção colaborativa à distância em ambientes Internet/intranet.
2) Princípios e tecnologias de implementação do trabalho colaborativo paralelo (incluindo a resolução colaborativa de problemas, mecanismos de funcionamento cooperativo e controlo de gestão).
3) Questões de modelação de produtos num ambiente de trabalho colaborativo.
4) Gestão de recursos de produção empresarial baseada em redes.
Utilizando a tecnologia de realidade virtual, a tecnologia multimédia e a tecnologia de simulação informática, é possível realizar a simulação geométrica, a simulação física, a simulação do processo de fabrico e a simulação do processo de trabalho na conceção do produto e no processo de fabrico.
São utilizados vários meios de comunicação para armazenar, expressar e processar várias informações, integrando texto, voz, imagens e animação para dar uma sensação de realidade e imersão. As aplicações típicas incluem o fabrico virtual e a realidade virtual. Reflecte-se especificamente nos seguintes aspectos:
1) Visualização digital e gráfica dinâmica dos dados dos resultados da computação científica.
2) Simulação geométrica e simulação do processo de montagem de produtos e suas partes.
3) Simulação física e mecânica do desempenho do produto.
4) Simulação do processo de funcionamento do produto para dar uma sensação de imersão e de controlo.
Em resumo, o grau de automatização do processo de fabrico é um dos principais indicadores do avanço da tecnologia de fabrico e é um dos elos mais activos da tecnologia de fabrico moderna no século XXI. O desenvolvimento da automatização do fabrico satisfará as exigências do mercado em rápida mutação, graças às suas características flexíveis, integradas, ágeis, inteligentes e globais.
O desenvolvimento da automatização do fabrico no nosso país baseia-se nas condições nacionais, visando o nível avançado do mundo e melhorando a competitividade.
Adopta uma tecnologia de automação moderada que combina o homem e a máquina, organiza eficazmente o equipamento com elevados graus de automação (tais como máquinas-ferramentas CNC, robôs industriais) e o equipamento com graus de automação mais baixos, e realiza um sistema de automação do fabrico centrado nas pessoas e nos computadores como ferramentas importantes, que é flexível, inteligente, integrado, de resposta rápida e de reconfiguração rápida.
É evidente que a tecnologia de automatização do fabrico é um domínio tecnológico importante que o nosso país deve desenvolver vigorosamente.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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