Automação industrial nos processos de fabricação mecânica

Prévia do material em texto

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 1/53
Objetivos
Módulo 1
Automação nos processos de conformação mecânica
Identificar as principais características da automação nos
processos de conformação mecânica.
Acessar módulo
Automação industrial
nos processos de
fabricação mecânica
Prof. Simão
Descrição
Os princípios da automação industrial nos
processos de fabricação mecânica, suas
aplicações, e as principais características da
automação nos processos de fabricação
mais empregados na indústria – usinagem,
conformação mecânica, soldagem e
manufatura aditiva.
Propósito
Conhecer o emprego da automação nos
principais processos de fabricação, a partir
da automação industrial como o uso de
sistemas de controle e tecnologia para os
processos de aquisição, manuseio de
materiais, fabricação e controle de qualidade,
para a garantia da mínima intervenção
humana.
Buscar Baixar conteúdo em PDF Vídeos Menu
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 2/53
Módulo 2
Sistemas de automação para usinagem
Identificar as principais características da automação nos
processos de usinagem.
Acessar módulo
Módulo 3
Automação e soldagem
Identificar as principais características da automação nos
processos de soldagem.
Acessar módulo
Módulo 4
Manufatura aditiva de metais
Reconhecer os conceitos de manufatura aditiva de metais.
Acessar módulo
Introdução
Olá! Antes de começarmos, assista ao vídeo e entenda um pouco
mais sobre a automação Industrial nos processos de fabricação
mecânica.

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 3/53
1
Automação nos processos de conformação mecânica
Ao final deste módulo, você será capaz de identificar as principais características da automação nos processos de conformação mecânica.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 4/53
Vamos começar!
Automação e conformação mecânica
Neste vídeo, o especialista aborda os principais conceitos e aspectos
que devem ser observados durante a leitura deste módulo.
Introdução aos processos de
conformação mecânica
A conformação de metais pode ser feita de várias maneiras e tem uma
infinidade de aplicações. O tipo de metal a ser trabalhado determinará
se ele é conformado a quente, a frio ou a morno, e exatamente qual
processo é utilizado para conformá-lo.
Quente Frio

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 5/53
Os processos de
trabalho de
conformação a quente
incluem extrusão e
forjamento, enquanto
Os processos de
trabalho a frio incluem
trefilação, corte por
cisalhamento e
dobramento.
A laminação pode ser feita quando o metal está quente ou frio.
Em todos os casos, a forma do material é transformada, comprimindo-o,
dobrando-o ou esticando-o de uma maneira particular. O metal é
conformado para fazer qualquer número de itens, desde tachinhas e
arame até folhas de metal, tubos e canos. Existem muitas variações e
técnicas de conformação, além de as máquinas e outros equipamentos
necessários também serem muito variados. A automação da
conformação de metais aumenta a eficiência da produção e agiliza os
processos.
Dobramento
Tradicionalmente, um componente de chapa metálica passa por vários
processos de cisalhamento, por puncionamento e uma combinação de
conformações dessas duas maneiras, dependendo do volume de peças
necessário.
Para alto volume de peças, essas operações podem ser realizadas em
uma prensa de estampagem alimentada por bobina, que perfura os
detalhes do furo, corta a peça no comprimento e conforma a peça
completamente. Como a qualidade da peça está diretamente
relacionada ao ferramental construído para os detalhes específicos
exigidos, uma vez que o ferramental é construído, verificado e ajustado
corretamente nas prensas, peças de boa qualidade podem ser
fabricadas de forma consistente.

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 6/53
No entanto, devido aos altos custos desses conjuntos de matrizes, ao
tempo necessário para construir o ferramental, ao tempo de preparação
das ferramentas nas prensas e às despesas com alterações de
engenharia, a estampagem normalmente é reservada para peças com
formas, relevos e detalhes não adequados para puncionamento ou corte
a laser, ou para aquelas peças que serão produzidas em volumes
suficientemente altos para justificar os altos custos iniciais. Veja a
seguir mais detalhes sobre os processos de corte e dobra para volume
baixo e médio de peças:
Volumes baixo e médio de peças têm um fluxo de processo
muito diferente. Normalmente, essas peças são cortadas no
tamanho desejado ou processadas em uma puncionadeira CNC
ou cortadora a laser. Como essas máquinas, geralmente, são
bastante precisas com um alto fator de repetibilidade, a
qualidade não é afetada pela variabilidade do operador.
Dobragem e dobra manual
Dos três métodos de dobra, o processo mais intensivo para o operador é
a prensagem. Ao conformar uma peça em uma dobradeira, o operador é
responsável por ajustar corretamente o punção superior e as
ferramentas de matriz inferior na dobradeira, assim como chamar o
programa correto no controle da dobradeira. Esse programa controla as
configurações dos batentes e as posições da punção para criar vários
ângulos de dobra.
Corte Dobra
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 7/53
O operador também é responsável por calibrar adequadamente a peça
em relação ao medidor e formar os flanges na sequência correta.
Quando as peças exigem dobras positivas e negativas, bainhas,
deslocamentos e vários ângulos de dobra, o operador também deve virar
a peça quando necessário e movê-la ao longo de várias configurações
de ferramentas. Esse processo requer um operador habilidoso e atento.
Máquinas de dobramento, que usam uma asa de dobra em vez de
ferramentas de punção e matriz, são menos intensivas em configuração
e, geralmente, suportam a peça de trabalho em mesas com batentes.
Isso elimina os problemas relativos a movimento da peça e fadiga do
operador associados às dobradeiras. O ferramental de retenção é usado
para manter a peça de trabalho firmemente no lugar enquanto a asa de
dobra forma o perfil.
Em uma dobradeira operada manualmente, o operador ainda é
responsável por referenciar corretamente a peça de trabalho em relação
ao medidor traseiro. No entanto, a sequência de dobra, geralmente, é
direta, começando do flange mais externo e trabalhando para dentro, até
o flange mais interno.
Em uma dobradeira operada manualmente, o operador ainda é
responsável por referenciar corretamente a peça de trabalho em relação
ao medidor traseiro. No entanto, a sequência de dobra, geralmente, é
direta, começando do flange mais externo e trabalhando para dentro, até
o flange mais interno.
Depois que todas as dobras de um lado são formadas, a peça é girada
para completar as dobras em todos os lados restantes. O programa de
peças controla as posições do batente e a oscilação das asas de dobra
para criar vários ângulos de dobra.
Comentário
Poucas dobradeiras podem fazer dobras
negativas, de forma que, como nas prensas,
o operador deve virar a peça ao fazer dobras
positivas e negativas. Dependendo do

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 8/53
Em um layout de linhaCNC, a peça de trabalho é carregada
automaticamente a partir de uma das quatro mesas de carregamento.
Cada mesa pode ter uma peça diferente, e as peças podem ser pré-
configuradas para eliminar a necessidade de entrega pontual de peças
via empilhadeira.
Dobragem automatizada
Para minimizar o envolvimento do operador e aumentar a qualidade e a
repetibilidade das peças produzidas, os robôs podem ser colocados na
frente das dobradeiras, e os dispositivos automatizados de manuseio de
materiais podem ser empregados para manipular a peça de trabalho
conforme necessário. No entanto, mesmo com esses métodos
aprimorados de manuseio de materiais, o tempo de ciclo pode ser uma
restrição. Para uma peça típica de oito dobras, o tempo de ciclo pode
ser de 30 a 45 segundos por peça.
Um alto volume de peças pode ser conformado com linhas de dobra
dedicadas que, muitas vezes, possuem uma máquina de dobra para
cada lado da peça, reduzindo significativamente o manuseio de
materiais e, portanto, o tempo de processamento.
Em geral, essas linhas são projetadas para uma família específica de
peças e são difíceis de se adaptar às mudanças de engenharia. Com
isso, não são adequadas para peças com um ciclo de vida curto do
produto. No entanto, os tempos de ciclo podem ser reduzidos para 10 a
20 segundos por peça.
tamanho da peça, isso pode exigir mais de
um operador.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 9/53
Forjamento
A industrialização das economias ao redor do mundo deve-se ao
forjamento e aos operários que operam equipamentos de forjamento.
Sem a capacidade de forjar aço e outros metais ao longo do último
século e meio, não teríamos as peças necessárias para fabricar carros,
construir aeronaves, perfurar petróleo, minerar ou construir trilhos. No
entanto, como em qualquer processo que envolva trabalho manual, a
automação está mudando o jogo.
Apesar de ficar para trás em muitas outras indústrias, a indústria de
forjamento está exigindo cada vez mais atualizações significativas de
automação para novos equipamentos e modelos remanufaturados e
reconstruídos, desde máquinas de forjamento horizontais e prensas
verticais até martelos e forjadores de esferas sólidas. Ao fazer isso,
tarefas que antes eram executadas manualmente – como mover barras
de aço pesadas, tubos e outros materiais para dentro e para fora do
equipamento –, agora, são automatizadas para melhorar a segurança do
trabalhador.
Já se foram os dias em que três homens levantavam
uma pesada barra de aço com uma extremidade
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 10/53
brilhante para dentro e para fora de uma prensa de
forjamento horizontal.
Hoje, muitas dessas tarefas manuais estão sendo substituídas pela
“mão” mecânica de um robô ou pela integração de servos que podem
levantar, inserir e depositar materiais. Até mesmo tarefas como
mudanças automatizadas de ferramentas podem ser concluídas com o
apertar de um botão.
Isso não apenas cria um ambiente mais seguro para os operadores de
forjamento mas também aumenta a produtividade. Ao automatizar as
operações de forjamento para realizar algumas das tarefas de um
operador humano, a produtividade pode aumentar de várias centenas de
peças por hora para até 3.000, dependendo do tipo de produtos que
estão sendo forjados.
A maioria das solicitações de automação são para
sistemas de controle, ou algum tipo de equipamento de
manuseio e transporte de materiais, para trazer o aço
para dentro da máquina, movê-lo conforme necessário
para aquecimento e forjamento e, finalmente, depositar
o item acabado em uma caixa quando concluído.
Nos exemplos mais avançados, podem ser criadas células inteiras da
linha de forjamento, que incluem comunicações sofisticadas que
relatam as taxas de produção e o desempenho da máquina de volta às
redes da empresa.
Essa demanda se aplica a equipamentos de forjamento novos e
existentes. A partir de um modelo de equipamento mais antigo, pode ser
feito um upgrade para adicionar atualizações de automação.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 11/53
Laminação
Histórico
A automação afeta diretamente a produtividade do laminador de
produtos longos, bem como a sua qualidade. Para atender a demanda
do mercado, os laminadores exigem altos níveis de produtividade e
atendimento a rigorosos padrões de qualidade.
O sistema de controle do laminador desempenha um papel importante
para garantir a operação correta de cada elo da cadeia de
equipamentos, a fim de alcançar a mais alta taxa de produção
sustentável sem comprometer a qualidade.
Produtividade
A produtividade pode ser definida de várias maneiras – por exemplo, a
quantidade de saída por unidade de entrada obtida pelos recursos
utilizados. Também pode depender de muitos fatores, como layout da
instalação, projeto do passe, nível de automação, estado do
equipamento, operação treinamento e manutenção da equipe.
Em uma instalação de produção de aço, a produtividade pode ser
medida em termos de toneladas de aço produzidas divididas pelo
número de funcionários ou horas de funcionários. Veja a seguir:
As toneladas de aço produzidas devem atender aos padrões de
qualidade do grau de aço para serem produtos comerciais. Com efeito, a
produtividade é uma medida da eficiência da produção.
Identi�cação das perdas recorrentes na usina
Para entender como aumentar a produtividade e a qualidade do produto
usando a automação, é necessário, primeiramente, identificar as falhas
típicas em uma linha, que causam taxas de produção abaixo do normal,
tempo de inatividade, aço fora de qualidade e retrabalho.
Os principais fatores para aumentar a produtividade e a qualidade do
produto estão listados a seguir. Embora o aço seja um dos materiais
reciclados com maior sucesso no mundo, o retrabalho tem um custo.
Portanto, formação de sucata acidental (cobble), carepa e corte
excessivo por cisalhamento ainda podem ser considerados perdas
metálicas e devem ser reduzidos.
 toneladas de aço 
 número ou horas de funcionários 
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 12/53
Produtividade
Aumentar o rendimento da produção.
Minimizar tempo de inatividade.
Reduzir tempo de preparação de
máquina.
Reduzir perdas de material.
 1 de 2 
As perdas de utilização são aquelas que impedem a utilização do
equipamento durante o tempo disponível para produção. Incluem
paradas não planejadas, paradas planejadas para manutenção e
paradas por falta de demanda. Nessa categoria, muitas usinas podem
utilizar o termo perdas de disponibilidade, que são aquelas que
impedem a utilização do equipamento durante todo o tempo em que ele
é destinado à produção.
A disponibilidade do equipamento é reduzida pelo
tempo de inatividade gasto em trocas de produtos,
reinicializações após uma mudança e falhas
esporádicas não planejadas de equipamentos.
As perdas por mau desempenho são os fatores que impedem o
laminador de aproveitar sua capacidade total. Entre as perdas mais
comuns, estão a redução das taxas de produção, a formação de sucata
acidental (cobble), as falhas de equipamentos e a rejeição de produtos
fora de qualidade, impróprios para venda.
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo
que você acabou de estudar.
Módulo 1 - Vem que eu te explico!
A vantagem do processo de conformação
mecânica
Módulo 1 - Vem que eu te explico!

 
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 13/53
Defeito de formação de sucata acidental
(cobble)
Falta pouco para
atingir seus
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 14/53
Questão 1
A automação só consegue contribuir para o aumento de
produtividade e qualidade se as falhas típicas de processo forem
identificadas e sanadas. Podemos afirmar que uma das principais
formas de aumentar a produtividade é:
Questão 2
Sobre dobramento, é correto afirmar que:
Vamos praticar alguns conceitos?
objetivos.
A Diminuir o rendimento da produção.
B Maximizar o tempo de inatividade.
C Reduzir o tempo de preparação de máquina.
D Ampliar as perdas de material.
E Reparar os defeitos metalúrgicos.
Responder
A
Tradicionalmente, um componente de chapa metálica
não precisa passar por vários processos de
cisalhamento, puncionamento e uma combinação de
conformações dessas duas maneiras, dependendo do
volume de peças necessário.
B
Para um baixo volume de peças, as operações não
podem ser realizadas em uma prensa de estampagem
alimentada por bobina, que perfura os detalhes do
furo, corta a peça no comprimento e conforma a peça
completamente
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 15/53
2
Sistemas de automação para usinagem
Ao final deste módulo, você será capaz de identificar as principais características da automação nos processos de usinagem.
C
Devido aos baixos custos dos conjuntos de matrizes,
ao tempo necessário para construir o ferramental, ao
tempo de preparação das ferramentas nas prensas e
às despesas com alterações de engenharia, a
estampagem pode ser reservada para peças com
formas, relevos e detalhes não adequados para
puncionamento ou corte a laser.
D
Dos três métodos de dobra, o processo menos
intensivo para o operador é a prensagem.
E
Alto volume de peças pode ser conformado com
linhas de dobra dedicadas que, muitas vezes,
possuem uma máquina de dobra para cada lado da
peça, aumentando significativamente o manuseio de
materiais e, portanto, o tempo de processamento.
Responder
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 16/53
Vamos começar!
Sistemas automáticos x usinagem
Neste vídeo, o especialista abordará os principais conceitos que devem
ser observados pelo estudante durante a leitura dos núcleos conceituais
deste módulo.

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 17/53
Introdução ao processo de usinagem
Como sabemos, um dos mais importantes processos de fabricação é a
usinagem, que consiste na remoção de material com a utilização de
máquinas e ferramentas apropriadas, a fim de dar a forma desejada à
peça.
Uma das principais classes desses tipos de máquinas são as máquinas-
ferramentas. As máquinas-ferramentas mais comuns são tornos vertical
e horizontal, centros de usinagem, fresas, furadeiras e mandriladoras. As
classificações dessas máquinas são estabelecidas de acordo com a
intervenção do operador para controlar a máquina, como definido a
seguir:
Máquinas de operação manual
O operador precisa manusear a máquina
de maneira contínua em todo o ciclo de
trabalho. A máquina oferece toda energia
necessária para a realização do processo.
No entanto, compete ao operador
alimentar e retirar o material, fazer o ajuste
das ferramentas, bem como o controle e a
supervisão do processamento.
 1 de 3 
 
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 18/53
A imagem, a seguir, exemplifica todas essas condições.
Condições de operação de máquinas.
As máquinas relatadas previamente como semiautomáticas – visto que
necessitam da intervenção de um operador enquanto o ciclo de trabalho
é realizado – precisam de uma unidade de controle eletrônica
microprocessada, com IHM (Interface Homem-Máquina) e portas de
comunicação, além de atuadores e sensores, como mostrado na figura a
seguir. A unidade controladora é programada para executar certo ciclo
de trabalho.
Exemplo de intervenção de operador no ciclo de trabalho da máquina
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 19/53
Acionamento das máquinas CNC
As máquinas-ferramenta são operadas com base em um movimento
relativo entre a ferramenta de corte e a matéria-prima que está sendo
processada. A matéria-prima pode ser fixada em uma mesa de trabalho
que se desloca ao longo dos eixos X e Y. A ferramenta de corte pode se
deslocar também no terceiro eixo (Z), que é o caso específico da
fresadora. Veja a seguir uma pequena linha do tempo com os tipos de
eixos.
Esses são os eixos que necessitam de mais potência, uma vez que
propiciam energia para desbastar o material e são ativados pelo motor
principal da máquina-ferramenta.
Inicialmente, apenas um motor alimentava as máquinas-ferramenta. Por
meio de cadeias cinemáticas formadas por jogos de engrenagens e
fusos, a transmissão de potência é feita de maneira totalmente
mecânica. Outros eixos com menos potência são acionados e
controlados de maneira manual.
As máquinas modernas possuem mais de um motor, sendo um para
cada eixo e com controle individual, em que cada motor possui sua
 1ª Fase
Em um torno, a matéria-prima gira, e a ferramenta
de corte se desloca pelos eixos X e Y.
 2ª fase
Atualmente, as máquinas-ferramenta podem ter até
cinco eixos, dos quais três são das coordenadas X,
Y e Z, além de dois eixos auxiliares, que geram
movimento de translação na maioria dos casos.
 3ª fase
As máquinas-ferramenta têm ainda eixos rotativos
denominados árvores, que correspondem, nos
tornos, aos eixos que giram o material ou, à broca,
em uma furadeira.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 20/53
própria velocidade e seu torque. Com mais motores, as cadeias
cinemáticas ficam bastante reduzidas, e a perspectivas de automação e
flexibilidade se ampliam imensamente.
Por meio de motores de passo ou servomotores, ocorre o acionamento
dos eixos de translação. Veja a seguir mais detalhes sobre esses tipos
de motores.
Motores de passo
O acionamento dos
eixos pelo sistema que
controla os motores de
passo é do tipo malha
aberta.
Servomotores
Nos servomotores, o
controle realizado é do
tipo malha fechada, a
partir da realimentação
dos sinais de encoders.
Agora, veja a relação de motores e os tamanhos das maquinas.
Máquinas menores
Máquinas menores
utilizam motores de
passo, já que a
capacidade desses
motores produzirem
torque é limitada.
Máquinas maiores
Nas máquinas maiores,
são aplicadas os
servomotores, pois
transferem mais torque
ao eixo.
O sistema de controle é individual para cada motor de forma a propiciar
a velocidade, o torque e o posicionamento exatos requeridos pelo
processo. Para exemplificar, as figuras a seguir ilustram, de maneira
esquemática, esses dois tipos de acionamentos para apenas um eixo de
posicionamento de uma mesa.


24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 21/53
Tipo de acionamentos para um eixo de posicionamento de uma mesa.
Tipo de acionamentos para um eixo de posicionamento de uma mesa.
Deve-se observar que a exatidão do posicionamento não depende
somente do sistema de controle, mas inclusive da geometria do fuso.
Em máquinas-ferramenta CNC, o fuso, que é um eixo com rosca sem
fim, possui esferas recirculantes. Na região central do fuso, há uma
caixa com pequenas esferas que ocupam a folga existente entre os fios
da roscae recirculam permanentemente. Isso evita os trancos,
aumentando bastante a precisão do posicionamento.
Costumam ser empregados motores de indução ou síncronos de imã
permanente nos eixos de árvores, ambos com sistema de controle de
velocidade por inversor de frequência.
As máquinas-ferramenta ainda possuem um dispositivo para troca
rápida de ferramentas chamado magazine, como mostrado na figura a
seguir. Para cada fase da usinagem, é utilizada uma ferramenta de corte
específica. Essa troca de ferramentas de corte é feita automaticamente
por atuadores específicos.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 22/53
Máquina-ferramenta com magazine.
Existem outras funções auxiliares que necessitam ser executadas pelas
máquinas-ferramenta, como a circulação de fluido de corte, cuja função
é resfriar e lubrificar a região do corte.
É importante ressaltar que a tecnologia CNC não é aplicada somente às
máquinas-ferramenta. Essa tecnologia também pode ser encontrada em
máquinas de corte de chapas por plasma, máquinas de soldagem e
rebitagem, corte de produtos laminares, teares, entre outros.
Programação CNC
O comando numérico é um conjunto de códigos alfanuméricos que
permite o controle da operação da máquina-ferramenta. Esse conjunto
de códigos é estabelecido em um programa alimentado no controlador.
O programa contém blocos com um ou mais comandos, e a execução
de um bloco de comando decorre em uma operação da máquina. Os
comandos têm os seguintes objetivos:
Exemplo
Um exemplo de troca de ferramentas é: para
confeccionar um furo de 10 mm de diâmetro,
primeiramente, abre-se o furo com uma
broca de 5 mm e, depois, essa broca é
trocada por outra de 10 mm.

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 23/53
Entretanto, a linguagem mais empregada na programação CNC é a
linguagem de baixo nível por códigos, também sendo usada pelos
sistemas CAM – Computer-Aided Manufacturing, do inglês Manufatura
Auxiliada por Computador.
A linguagem de baixo nível por meio de códigos, baseada em word
address (do inglês, endereçamento por palavras), é a mais empregada
na programação CNC e também nos sistemas CAM. O padrão seguido é
o EIA RS 274–D, chamado de EIA/ISSO ou código G. Cada operação é
realizada por um bloco que possui uma codificação de comandos
executados.
A instrução de comando é indicada por uma letra, e o comando é
quantificado por uma palavra que constitui um endereço acrescido por
um valor numérico. Cada palavra é associada a um comando, uma ou
mais palavras compõem um bloco, e vários blocos formam o programa.
As letras reservadas são as seguintes:
X, Y, Z
movimentação dos eixos de
coordenadas
U, V, W
movimentaçāo dos eixos auxiliares
A, B, C rotação em torno dos eixos 
G
código de movimentaçāo/funçōes
preparatórias
N número da sequência do bloco
S velocidade da árvore
M miscelâneas
T indicaçāo da ferramenta
Funções preparatórias 
Posicionamento 
Avanço e velocidade 
Identificação 
Miscelâneas 
x, y, z
x, y, z
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 24/53
F velocidade de avanço
... ...
Tabela 1: Letras de comando.
Filippo, 2014, p. 79.
Segue um exemplo da sintaxe de um bloco de comandos:
WORD ADDRESS 
N07: número do bloco (linha de programa 07)
G01: movimento linear em direção ao ponto X,Y
X30: posição X (30 mm)
Y40: posição Y (40 mm)
F55: velocidade do avanço (55 mm/s)
S800: define a rotação da árvore (800 rpm)
T03: seleciona a ferramenta número 03
M03: sentido de rotação da árvore (anti-horário)
Os fabricantes de controladores CNC fornecem softwares que auxiliam
a elaboração, testagem e simulação dos programas elaborados.
Finalizado o programa, ele pode ser transferido para a unidade de
controle da máquina CNC. É necessário um curso específico para
aprender programação de máquinas CNC.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 25/53
Células de manufatura
Como foi visto, uma única máquina-ferramenta CNC é classificada como
uma máquina semiautomática, já que necessita do auxílio do operador
para fazer a fixação e soltura da peça que está sendo processada. Em
uma máquina automática, todo o ciclo de operação é realizado por ela
mesma.
Célula unitária de máquina
Algumas operações – como torneamento, fresamento e furação –
podem ser concentradas em máquinas como centro de torneamento e
centros de usinagem. A realização de todas as operações é executada
de forma automática sem a necessidade de o operador manusear a
matéria-prima ou interferir em qualquer outro tipo de operação.
Máquinas desse tipo podem ser denominadas de maneira genérica
como estação de trabalho ou célula unitária de máquina.
A estação de trabalho com apenas uma máquina só consegue fazer o
processamento de peças semelhantes, ou seja, peças similares em
relação a peso, dimensões, forma, matéria-prima e operações, mas sem
ser idênticas. Famílias de peças com características semelhantes
podem ser produzidas por estações de trabalho individuais de forma
automática. Desse modo, a produção possui grande flexibilidade.
A imagem, a seguir, mostra uma célula com estação individual. Pode-se
observar que a própria máquina seleciona, ajusta e faz as trocas de
ferramentas, além da fixação e soltura das peças, bem como todas as
operações de processamento.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 26/53
Células com estação inidividual.
Em muitos casos, um ciclo de operações necessita de mais de uma
máquina automática para realizar o processo. Nessa situação, é
necessário transferir o material de uma máquina para outra de forma
automática, caracterizando uma célula com múltiplas estações de
trabalho. As peças são transferidas por meio de manipuladores
automáticos, que são robôs industriais, esteiras transportadoras ou
outros meios mecânicos. Além do mais, pode ser necessário armazenar,
temporariamente, as peças entre duas estações.
Célula de manufatura �exível
A seguir, a imagem apresenta o conceito de uma célula com múltiplas
estações. Assim como na célula de estação única, uma família de peças
similares são produzidas em células de múltiplas estações
especializadas em tal produção.
Manufatura flexível é um termo que significa que, com um tempo de set-
up bem reduzido, é possível produzir produtos diversos. Diferentes tipos
de produtos podem ter diferentes sequência (ou rotas) de operações.
Tanto as rotas entre as máquinas quanto o tempo de operação podem
ser diferentes.
Célula com múltiplas estações.
Tecnologia de grupo
É o termo que denomina o conceito de manufatura em que peças
semelhantes são colocadas em grupos de forma a se obter vantagens
na produção. Essas vantagens consistem em reduzir os tempos de set-
up e espera, padronizar ferramentas e dispositivos, reduzir estoques em
processo, reduzir a movimentação de materiais e simplificar da
programação da produção.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 27/53
Vale ressaltar que uma célula de manufatura não fica
restrita apenas a processos de usinagem, podendo ser
aplicadas a outros tipos de processos de fabricação,
como operações de montagens e inspeção. Em
resumo, compõem uma célula de manufatura
máquinas de processamento, sistema de manuseio de
materiais e computador para controle e supervisão.
Todas as máquinas de processamento são CNC, e unidade
computadorizada com softwares específicos faz o controle e
supervisiona todo o conjunto.
Vemque eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo
que você acabou de estudar.
Módulo 2 - Vem que eu te explico!
O sistema CAM e o código “G”
Módulo 2 - Vem que eu te explico!
Os tempos de set-up

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 28/53
Questão 1
Um dos mais importantes processos de fabricação é a usinagem,
que utiliza máquinas e ferramentas apropriadas para dar a forma
desejada à peça. Uma das principais classes desses tipos de
máquinas são as máquinas-ferramenta, que podem ser
classificadas em:

Vamos praticar alguns conceitos?
Falta pouco para
atingir seus
objetivos.
A
Máquinas de operação remota, máquinas
semiautomáticas e máquinas automáticas.
B
Máquinas de operação remota, máquinas robóticas e
máquinas automáticas.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 29/53
Questão 2
O comando numérico é de um conjunto de códigos alfanuméricos
que permite o controle da operação da máquina-ferramenta. Esse
conjunto de códigos é estabelecido em um programa alimentado no
controlador. O programa contém blocos com um ou mais
comandos, e a execução de um bloco de comando decorre em uma
operação da máquina. Podemos afirmar que os comandos têm os
seguintes objetivos:
C
Máquinas de operação manual, máquinas robóticas e
máquinas automáticas.
D
Máquinas de operação manual, máquinas
semiautomáticas e máquinas automáticas.
E
Máquinas de operação manual, máquinas
semiautomáticas e máquinas robóticas.
Responder
A
Funções introdutórias, repouso, avanço e aceleração,
identificação e miscelâneas.
B
Funções preparatórias, repouso, avanço e aceleração,
identificação e miscelâneas.
C
Funções preparatórias, posicionamento, avanço e
velocidade, identificação e miscelâneas.
D
Funções introdutórias, posicionamento, avanço e
aceleração, identificação e miscelâneas.
E
Funções de comando, iniciação, avanço e velocidade,
correção e miscelâneas.
Responder
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 30/53
3
Automação e soldagem
Ao final deste módulo, você será capaz de identificar as principais características da automação nos processos de soldagem.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 31/53
Vamos começar!
Automação no processo de
fabricação por soldagem
Neste vídeo, o especialista irá abordar os principais conceitos e
aspectos que devem ser observados pelo estudante durante a leitura
dos núcleos conceituais deste módulo.
Introdução aos processos de
soldagem
Sistemas automáticos são definidos como quaisquer sistemas ou
grupos de equipamentos eletromecânicos que controlam seu próprio
funcionamento, com a menor atuação humana possível. No processo de
fabricação por soldagem, os tipos de operação podem ser classificados
de acordo com as tarefas requeridas para a confecção de uma solda.
Dessa forma, as seguintes operações podem ser classificadas:
Abrir e manter o arco;
Alimentar o material de adição;
Controlar o calor cedido e a penetração;
Deslocar a tocha ao longo da junta com uma velocidade
determinada;
Procurar e seguir uma junta;
Direcionar a tocha e o arco;
Compensar variações na preparação ao longo da junta.

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 32/53
Pode-se classificar como manual um processo de soldagem em que
todas as tarefas executadas são realizadas e controladas por um
soldador. Por outro lado, para classificar um processo de soldagem
como automático, todas as tarefas devem ser realizadas e controladas
por uma máquina.
A seguir, o recurso mostra as tarefas de soldagem, quem executa e a
classificação adotada pela American Welding Society (AWS), do inglês
Sociedade Americana de Solda.
Manual
Abertura e manutenção do arco:
soldador.
Alimentação de material: soldador.
Controle do calor e penetração:
soldador.
Deslocamento da tocha: soldador.
Procura e seguimento da junta:
soldador.
Direcionamento da tocha e do arco:
soldador.
Correção e compensação: soldador.
 1 de 6 
O termo automático significa que todas as etapas de uma operação são
realizadas, sequencialmente, por meios eletrônicos ou mecânicos, sem
a necessidade de ajuste manual executado pelo soldador, a menos de
uma esporádica programação do equipamento. Também se pode ter
uma automação parcial, em que algumas funções e atividades são
realizadas pelo soldador.
 
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 33/53
Já o termo semiautomatizado significa que alguma coisa não está
presente para que o processo seja automatizado. Dessa forma, apesar
de muito empregado, o termo semiautomático não é muito adequado,
sendo melhor empregar o termo semimecanizado. Desse modo, os
processos de soldagem podem ser classificados da seguinte maneira:
Manual
Abertura e manutenção do arco:
soldador.
Alimentação de material: soldador.
Controle do calor e penetração:
soldador.
Deslocamento da tocha: soldador.
Procura e seguimento da junta:
soldador.
Direcionamento da tocha e do arco:
soldador.
Correção e compensação: soldador.
 1 de 4 
O processo de soldagem com eletrodos revestidos é tipicamente
manual, com todas as tarefas realizadas e controladas pelo soldador. Já
na soldagem com proteção gasosa e eletrodo consumível (MIG/MAG ou
GMAW), a abertura do arco e a alimentação do arame são realizados
pela máquina, cabendo ao soldador deslocar a tocha de soldagem.
Dessa forma, são classificado como semimecanizado.
Ao utilizar um dispositivo mecânico para deslocar a tocha de soldagem,
o processo passa a ser denominado mecanizado. Por fim, quando o
equipamento consegue seguir juntas, mudar de direção e fazer
eventuais correções automaticamente, o processo é classificado como
automático. O processo de soldagem robotizada GMAW é um exemplo
clássico de soldagem automatizada.
O principal objetivo de automatizar um processo, seja total ou
parcialmente, é reduzir o custo de fabricação com o aumento da
produtividade, além de melhorar a qualidade e confiabilidade do produto
final, mantendo a repetibilidade da produção. Isso é alcançado
reduzindo ou eliminando os erros humanos.
Automação �xa
A automatização de um
equipamento pode, de
maneira extrema, ser
desenhado para a
acomodação de uma
Automação �exível
Ou, por outro lado,
possuir flexibilidade
para sofrer modificação
rapidamente para
realizar uma tarefa
 
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 34/53
montagem simples ou
uma família de
montagens
semelhantes.
similar sobre peças ou
conjuntos diferentes.
A seguir vamos ver mais detalhes sobre esses tipos de soldagem.
Sistema de soldagem automático �xo
O sistema de soldagem automático, na automação fixa, é caracterizado
por empregar dispositivos de movimentação do arco e uma plataforma
de trabalho combinados, desenvolvidos para operarem de maneira
síncrona e realizar a soldagem em um conjunto específico de produtos.
De acordo com a junta que será soldada, tanto os mecanismos
auxiliares de fixação quanto os mecanismos de manuseio do metal
base, que estão incluídos normalmente, podem ser configurados.
Os movimentos desses equipamentos também são relativamente
simples e são projetados para minimizar os tempos de set-up
(montagem e desmontagem), bem como o tempo de soldagem. O
soldador necessita apenas carregar e descarregar as peças que estão
sendo produzidas, visando aumentar aprodutividade. Na produção de
largas escalas de peças semelhantes, é feito o emprego da automação
fixa.
Sistema de soldagem automático �exível
Na soldagem automatizada flexível, o posicionamento fixo e serviço em
sequência é substituído por um programa de controle computacional ou
numérico. O sistema automatizado flexível mais empregado em
atividades de fabricação é o robô industrial. Com condições de
soldagem que não sejam complexas, além de apenas uma sequência
Re�exão
Geralmente, esses sistemas apresentam
sistemas de controle relativamente simples,
mas não são reprogramáveis facilmente.

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 35/53
utilizada em todas as operações, a operação robotizada pode ser
bastante simples.
No entanto, quando as condições são frequentemente modificadas em
razão da configuração da junta, necessitando do emprego de muitos
sensores para realimentar e corrigir o sistema, a operação robotizada
pode ser bastante complexa.
Sem o uso de sistemas com Inteligência Artificial,
todas as opções de alterações e correções devem
estar previstas na memória interna do sistema de
maneira lógica e sistemática.
A arquitetura do equipamento para esses casos pode ser bastante
complexa para garantir um ajuste preciso devido aos desvios obtidos na
trajetória, sendo, dessa forma, muito semelhante à sensibilidade e à
habilidade do ser humano para compensar alterações de operação. Em
manufaturas com grande variabilidade de peças, é utilizada a
automação flexível.
Esses dois processos são classificados como mecanizados, já que não
conseguem identificar e corrigir um problema de soldagem em tempo
real, apesar de toda a operação de soldagem ser realizada sem a
interferência humana. Na indústria, no entanto, é bem aceito que um
processo de soldagem semiautomatizado seja chamado de robotizado.
Comentário
Sistemas automáticos com controle
adaptativo para soldagem – também
chamados totalmente automatizados –

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 36/53
Esses sistemas são caracterizados por atuarem automaticamente em
uma sequência e em condições de soldagem preestabelecidas (malha
aberta) ou adicionadas enquanto o processo ocorre (malha fechada). O
sistema com malha fechada atua a partir da retroalimentação, por meio
de um controle central, em que as alterações apropriadas para as
condições de soldagem são determinadas.
Sensores são empregados para ler sinais de parâmetros e variáveis do
processo, que são analisados em relação a informações de situações
em que o estado de operação é estável, condição essa denominada set-
point.
Se houver perturbações no processo ou nas condições
da junta, causando afastamentos dos parâmetros
definidos como padrão, essas variações são corrigidas,
levando em conta algum método teórico ou empírico
que está arquivado na memória do sistema.
Quanto mais itens forem controlados, maior o número de sensores
empregados. Com isso, o nível de automação vai aumentando e
tornando o equipamento mais caro. Sistemas como esse só são viáveis
em produções com alto nível de integração e grandes lotes de peças.
Equipamentos
Máquinas e dispositivos de alta confiabilidade são fundamentais para
um sistema de soldagem automatizado. Hoje em dia, o robô industrial é
o dispositivo mais utilizado nas indústrias para automação.
Tipos de robôs usados em soldagem
Um robô industrial pode ser entendido como um conjunto de elos
articulados e conectados. Normalmente, o primeiro elo é vinculado a
uma base fixa e, no último elo, chamado de extremidade terminal,
posiciona-se a ferramenta – no caso da soldagem, é a tocha de
soldagem. Sendo assim, a trajetória da tocha passa a ser controlada de
ainda estão do estágio de pesquisa e
desenvolvimento.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 37/53
acordo com um deslocamento específico, conforme a programação do
robô.
A imagem a seguir ilustra as configurações mais empregadas em robôs
para operações de soldagem. Robôs que possuem a configuração
retangular (ou cartesiana) deslocam a ferramenta segundo uma região
de trabalho retangular, nas direções x, y e z, e são os mais empregados
na confecção de cordões de solda lineares (imagem A).
Robôs com configuração cilíndrica utilizam movimentos nas direções z
(vertical) e x (de extensão), entretanto, com uma junta de rotação que
define a região de trabalho cilíndrica (imagem B).
Configurações mais empregadas em operações de soldagem A e B.
Já na configuração esférica (ou polar), o robô apresenta um eixo
deslizante e dois eixos rotativos (imagem C).
O robô articulado (imagem D) possui todos os movimentos de rotação e
uma região de trabalho mais complexa e com flexibilidade, o que o torna
mais adequado para qualquer tipo de soldagem. Em função dessa
grande versatilidade, o robô articulado é o mais empregado na
atualidade.
Configurações mais empregadas em operações de soldagem C e D.
Componentes de um sistema para soldagem a arco robotizada
A imagem a seguir ilustra uma célula robótica com disposição
elementar para a soldagem – robô, fontes de energia e gás de proteção
e mesa posicionadora.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 38/53
Célula robótica com disposição elementar para a soldagem.
No recurso a seguir, vejamos uma breve apresentação dos
componentes básicos e suas principais características.
Robô
Graus de liberdade, envelope de trabalho,
destreza (precisão), fonte de energia,
repetibilidade, velocidade, capacidade de
carga, tipos de acionadores.
 1 de 4 
Nos robôs de soldagem, existem diversos dispositivos de suporte e
dispositivos auxiliares, entre eles, destacam-se os posicionadores.
Esses dispositivos são empregados para aprimorar a flexibilidade do
sistema e ampliar sua área de atuação, já que, em muitos casos, a
geometria da peça restringe os movimentos dos robôs no acesso a
junto, diminuindo seu grau de liberdade.
Em muitos casos, os manipuladores admitem, com a devida integração
com os robôs, realizar soldagem em grandes extensões na posição
plana, mesmo que em planos distintos. A figura a seguir mostra um tipo
de posicionador, geralmente empregado em soldagem, em que mais 3
graus de liberdade são somados ao sistema de soldagem.
 
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 39/53
Tipo de posicionador geralmente empregado em soldagem.
Programação de robôs para a
soldagem
Pode-se elencar as seguintes etapas na programação de um robô para
realizar a soldagem:
1. Calibrar a localização da tocha de soldagem para garantir que o
robô trabalhará dentro de sua faixa de tolerância.
2. Identificar os componentes de trabalho (mesa, gabaritos, fixadores
etc.) e designar o tipo de fonte de energia.
3. Definir a trajetória que será executada pela tocha, assim como
definir o posicionamento dos cordões de solda.
4. Definir as condições de soldagem a serem empregadas e que
devem estar ligadas às coordenadas da trajetória do robô. Nessa
fase da programação, são inseridos dois grupos de informações: o
primeiro, no começo do deslocamento, em que é feita a deposição
do cordão e contém a instrução para abrir o arco; o segundo, ao fim
do deslocamento, contém a determinação para extinguir o arco.
5. Refinar o programa por meio da análise do desempenho e inserir
alguns controles básicos para o processo de soldagem. Em alguns
casos, é preciso editar o programa mais uma vez para que se
obtenha a correta soldagem da peça.
Existem dois tipos de robôs: os que possuem os pontos a seremtrilhados (ensino e repetição) armazenados na memória do controlador
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 40/53
e os que são programados de maneira off-line, ou seja, sem o robô estar
funcionando.
Existem três maneiras de controlar, computacionalmente, o movimento
de um robô: ponto a ponto, caminho contínuo e caminho controlado.
Vejamos:
Apesar de o controle computacional depender do tipo de robô e do
programa implementado, a trajetória computada é empregada na
maioria dos robôs para soldagem.
Aplicações industriais
A automação da soldagem é um campo vasto e promissor, além de ser
assunto de muitos trabalhos de projetos e pesquisa. No entanto, há
algumas áreas em que a automação é consagrada e vem apresentando
respostas muito satisfatórias. Em resumo, algumas dessas áreas são:
Área 1
Soldagem de peças da indústria
automotiva.
 1 de 4 
Movimentação ponto a ponto 
Movimentação de caminho contínuo 
Movimentação de caminho controlado 
 
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 41/53
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo
que você acabou de estudar.
Módulo 3 - Vem que eu te explico!
Os processos MIG/MAG ou GMAW
Módulo 3 - Vem que eu te explico!
A Inteligência Artificial

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 42/53
Questão 1
Os sistemas automáticos são aqueles que atuam mitigando a
atuação humana. Em um sistema de soldagem, os sitemas
automáticos podem ser classificados de acordo com a tarefa a ser
executada. Desse modo, assinale a opção que apresenta uma das
classificações existentes na automação em soldagem:

Vamos praticar alguns conceitos?
Falta pouco para
atingir seus
objetivos.
A Abrir e manter o arco.
B Parar de alimentar o material de adição.
C Deixar de controlar o calor cedido e a penetração.
D
Deslocar da tocha ao longo da junta com uma
velocidade determinada.
E Inspecionar o cordão de solda.
Responder
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 43/53
Questão 2
De forma geral, pode-se afirmar que o robô industrial é um conjunto
de elos articulados, em que o primeiro elo é fixado em uma base, e
o último, carrega uma ferramenta de atuação. Entre as
configurações de robôs para operações de soldagem, é uma
configuração:
4
Manufatura aditiva de metais
Ao final deste módulo, você será capaz de reconhecer os conceitos de manufatura aditiva de metais.
A Configuração retangular
B Configuração triangular
C Configuração de robô virtual piramidal
D Configuração cônica
E Configuração de robô fixo
Responder
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 44/53
Vamos começar!
Manufatura de metais na indústria 4.0
O docente abordará os principais conceitos e aspectos que devem ser
observados pelo estudante durante a leitura dos núcleos conceituais
deste módulo.

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 45/53
Introdução à manufatura aditiva de
metais
A manufatura aditiva, ou impressão 3D, oferece a possibilidade de
produzir peças complexas sem as restrições de projeto das rotas de
fabricação tradicionais, além de fabricar peças a partir de uma ampla
gama de materiais.
Componentes que não seriam possíveis de serem fabricados há apenas
alguns anos, atualmente, podem ser fabricados com altos padrões,
usando uma ampla variedade de pós-metálicos. A manufatura aditiva
deixou de ser apenas uma tecnologia de prototipagem e, agora, está
sendo usada para a produção de componentes em série para as
aplicações mais exigentes.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 46/53
A manufatura aditiva – também conhecida como impressão 3D – é uma
tecnologia que produz peças tridimensionais, camada por camada, a
partir de um material, seja ele à base de polímero ou metal. O método
depende de um arquivo de dados digital sendo transmitido para uma
máquina, que constrói o componente. Existem várias tecnologias
diferentes usadas nos sistemas de manufatura aditiva de metal
disponíveis hoje.
Sistemas de cama de pó
Quase todos os sistemas de manufatura aditiva baseados em cama de
pó usam um método de deposição de pó. Tal método consiste em um
mecanismo de revestimento para espalhar uma camada de pó sobre
uma placa de substrato e um reservatório de pó. Normalmente, as
camadas têm uma espessura de 20 a 100µm.
Uma vez que a camada de pó é distribuída, uma fatia 2D é unida –
conhecida como 3D-Printing – ou derretida, usando um feixe de energia
aplicado à cama de pó. No segundo caso, a fonte de energia é,
normalmente, um laser de alta potência. No entanto, sistemas de última
geração podem usar dois ou mais lasers com potências diferentes sob
atmosfera de gás inerte.
Os sistemas de cama de pó de processo direto são conhecidos como
processos de fusão a laser e estão comercialmente disponíveis sob
diferentes nomes comerciais, como fusão seletiva a laser (SLM), laser
Cusing e sinterização direta a laser de metal (DMLS). A única exceção a
Fonte de energia 
Grupo de materiais 
Estado da matéria-prima 
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 47/53
esse princípio de processo é o processo de fusão por feixe de elétrons
(EBM), que usa um feixe de elétrons sob vácuo total.
O processo de fusão é repetido fatia por fatia, camada por camada, até
que a última camada seja derretida e as peças estejam completas. Em
seguida, é removido da cama de pó e pós-processado de acordo com os
requisitos.
Fusão seletiva a laser
A fusão seletiva a laser (Selective Laser Melting, SLM) é um dos muitos
nomes para uma tecnologia de manufatura aditiva de metal que usa
uma cama de pó com uma fonte de calor para criar peças metálicas.
Também conhecido como fusão direta a laser de metal (Direct Metal
Laser Melting, DMLM), o termo padrão da ASTM é fusão em cama de pó
(Powder Bed Fusion, PBF).
O PBF é uma técnica de prototipagem rápida, impressão 3D ou
manufatura aditiva projetada para usar um laser de alta densidade de
potência para derreter e fundir pós metálicos.
Fusão por feixe de elétrons
A fabricação aditiva por feixe de elétrons, ou fusão por feixe de elétrons
(EBM, Electron-Beam Melting) é um tipo de manufatura aditiva, ou
impressão 3D, para peças metálicas. A matéria-prima (pó de metal ou
fio) é colocada sob vácuo e fundida a partir do aquecimento por um
feixe de elétrons. Essa técnica é distinta da sinterização seletiva a laser,
pois a matéria-prima se funde completamente.
Sistemas alimentados a pó
Embora os sistemas alimentados com pó usem a mesma matéria-prima,
a maneira como o material é adicionado, camada por camada, difere
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 48/53
notavelmente. O pó flui através de um bico e é derretido a partir de um
feixe bem na superfície da peça tratada.
Os sistemas alimentados com pó também são conhecidos como Laser
Cladding, Directed Energy Deposition e Laser Metal Deposition. O
processo é altamente preciso e baseado na deposição automatizada de
uma camada de material com espessura variando entre 0,1mm e vários
centímetros.
A ligação metalúrgica do material de revestimento com o material base
e a ausênciade rebaixamento são algumas características desse
processo. O processo é diferente de outras técnicas de soldagem, pois
uma baixa entrada de calor penetra no substrato.
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo
que você acabou de estudar.
Módulo 4 - Vem que eu te explico!
O órgão ASTM
Módulo 4 - Vem que eu te explico!
O processo de fusão por feixe de elétrons

24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 49/53
Questão 1
A manufatura aditiva permitiu subir mais um degrau na ciência de
metalurgia do pó. É possível fazer deposição do pó, espalhando-o
sobre uma placa de substrato. No que diz resoeito à metalurgia do
pó por manufatura aditiva, o processo metalúrgico do pó ocorre via:

Vamos praticar alguns conceitos?
Falta pouco para
atingir seus
objetivos.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 50/53
Questão 2
Sobre a manufatura aditiva, pode-se afirmar que:
A Fusão seletiva a laser (SLM)
B Laser Cusing
C Fusão por feixe de elétrons
D Sinterização direta a laser de metal
E Powder Bed Fusion
Responder
A
A manufatura aditiva é uma tecnologia empregada
apenas na prototipagem.
B
A maioria dos sustemas de manufatura aditiva de
metalurgia do pó utilizam o sustema de cama de pó,
em que o pó é espalhado em um substrato e, depois,
fundido por feixe de elétrons.
C
Os sistemas alimentados com pó também são
conhecidos como fusão seletiva a laser (SLM), Laser
Cusing e sinterização direta a laser de metal (DMLS).
D
Embora os sistemas alimentados com pó usem a
mesma matéria-prima, a maneira como o material é
adicionado, camada por camada, difere notavelmente.
O pó é derretido antes de entrar no bico.
E
Laser Metal Deposition é distinta da sinterização
seletiva a laser, pois a matéria-prima se funde
completamente.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 51/53
Considerações �nais
O conteúdo abordado neste material teve por objetivo a apresentação e
o estudo dos conceitos de automação dos principais processos de
fabricação, pontuando as principais características da automação nos
processos de fabricação por usinagem, conformação mecânica,
soldagem e manufatura aditiva de metais.
Foram apresentados os conceitos de automação nos processos de
fabricação por conformação mecânica, em especial o dobramento, o
forjamento e a laminação. Em seguida, tratamos da automação na
usinagem, que é obtida por meio do acionamento das máquinas
utilizando o Controle Numérico Computadorizado (CNC).
Discorremos sobre a automação no processo de fabricação por
soldagem, bem como sobre os tipos de robôs usados, sua programação
e as aplicações industriais. Também tratamos os conceitos da
manufatura aditiva de metais e os principais processos usados –
Sistemas de Cama de Pó e Alimentados a Pó.
Com isso, é possível perceber como a automação dos processos de
fabricação é importante para aumentar a produtividade e a qualidade
dos produtos fabricados, assim como é importante para a empresa
manter o nível de competitividade em um mercado cada vez mais
concorrido."
Podcast
Agora, é apresentado um breve resumo dos principais tópicos
que foram abordados ao longo dos módulos.
00:00 07:07
1x
Responder


https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 52/53
Explore +
Leia o artigo científico A automação e o terceiro mundo, de Angelo dos
Santos Soares, para entender como os projetos de automação industrial
impactam os países de terceiro mundo.
Referências
ALMEIDA, M.B.Q. Oxicorte. Rio de Janeiro: Senai, 2000, p. 78.
AMERICAN SOCIETY FOR METALS. Metals handbook: welding, brazing,
and soldering. Metals Park: ASM,. v. 6., 1993, p. 1299.
ABT, H. D. Flexible Automation by Industrial Robots with CNC. Industrial
Robot: An International Journal, 1976.
CASTRO, R.; CADENET, J.J. Welding metallurgy of stainless and heat-
resisting steels. London: Cambridge University Press, 1975, p. 190.
FILIPPO, G. F. Automação de processos e de sistemas. 1. ed. São Paulo:
Érica, v. 144, 2014.
HOULDCROFT, P.; JOHN, R. Welding and cutting. Cambridge: Woodhead-
Faulkner, 1988, p. 232.
LANCASTER, J.F. Handbook of structural welding. New York: McGraw-
Hill Inc,. 1992, p. 436.
LEWANDOWSKI, J. J.; SEIFI, M. Metal additive manufacturing: a review
of mechanical properties. Annual review of materials research, v. 46,
2016, p. 151-186.
MARQUES, P.V. Tecnologia da soldagem. Belo Horizonte: Esab, 1991, p.
352.
MARQUES, P. V. Soldagem-fundamentos e tecnologia. Minas Gerais:
UFMG, 2005.
MEGAHED, M. et al. Metal additive-manufacturing process and residual
stress modeling. Integrating Materials and Manufacturing Innovation, v.
5, n. 1, 2016, p. 61-93.
MODENESI, P. J.; MARQUES, P. V.; SANTOS, D. B. Curso de metalurgia da
soldagem. Escola de Engenharia da UFMG (apostila). Belo Horizonte:
Fundação Christiano Ottoni, 1985, p. 388.
OSMAN, F. H.; FERREIRA, J. Investigation into the automation of
incremental forming processes. Proceedings of the Institution of
Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, v.
213, n. 3, 1999, p. 311-315.
SMID, P. CNC programming handbook: a comprehensive guide to
practical CNC programming. Industrial Press Inc., 2003.
24/03/2024, 11:53 Automação industrial nos processos de fabricação mecânica
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03810/index.html# 53/53
Material para download
Clique no botão abaixo para fazer o download do
conteúdo completo em formato PDF.
Download material
O que você achou do conteúdo?
Relatar problema
javascript:CriaPDF()