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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
EDUARDO CÉSAR PEREIRA NORÕES
ABORDAGEM COMPARATIVA ENTRE AS TECNOLOGIAS DE
PROCESSO CIM E TECNOLOGIA CONVENCIONAL: O CASO DE UMA
EMPRESA FABRICANTE DE MOLDES PARA INJEÇÃO PLÁSTICA
JOÃO PESSOA - PB
2006
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EDUARDO CÉSAR PEREIRA NORÕES
ABORDAGEM COMPARATIVA ENTRE AS TECNOLOGIAS DE
PROCESSO CIM E TECNOLOGIA CONVENCIONAL: O CASO DE UMA
EMPRESA FABRICANTE DE MOLDES PARA INJEÇÃO PLÁSTICA
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Engenharia de
Produção da Universidade Federal da
Paraíba como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do grau de
Mestre em Engenharia de Produção.
Área de concentração: Gerencia da produção
Orientador: Prof. Dr. Antônio de Mello Villar
JOÃO PESSOA - PB
2006
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N852a Norões, Eduardo César Pereira
Abordagem comparativa entre as tecnologias de processo CIM e
tecnologia convencional: o caso de uma empresa fabricante de
moldes para injeção plástica / Eduardo César Pereira Norões - João
Pessoa: UFPB, 2006.
155 il.:
Orientador: Antonio de Mello Villar
Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) -
Universidade Federal da Paraíba/ Centro de Tecnologia/Programa de
Pós-Graduação em engenharia de Produção.
1. Tecnologia de Processo 2. Injeção Plástica 3. Ferramentarias 4.
CIM I.Título.
CDU:658.5(043)
EDUARDO CÉSAR PEREIRA NORÕES
ABORDAGEM COMPARATIVA ENTRE AS TECNOLOGIAS DE
PROCESSO CIM E TECNOLOGIA CONVENCIONAL: O CASO DE UMA
EMPRESA FABRICANTE DE MOLDES PARA INJEÇÃO PLÁSTICA
Esta Dissertação foi julgada adequada para obtenção do Título de Mestre
em Engenharia de Produção e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-
Graduação em Engenharia de Produção da Universidade Federal da Paraíba.
___________________________________________
Prof. Dr. Paulo José Adissi
Coordenador do Mestrado em Engenharia de Produção
Banca Examinadora
_______________________________________
Prof. Dr. Antônio de Mello Villar
Orientador
_______________________________________
Profª Drª Maria de Lourdes Gomes Barreto
Examinador
_______________________________________
Prof. Dr. Geraldo Maciel de Araújo
Examinador
_______________________________________
Prof. Dr. Geraldo Targino da Costa Moreira
Examinador
À Minha família,
Minha eterna namorada, Das Dôres.
Meu filho, Luís Eduardo.
AGRADECIMENTOS
A minha esposa Das Dôres, meu filho, Luís Eduardo e minha família pela
compreensão da minha ausência em alguns momentos e pelo incentivo
incondicional, indispensáveis na realização deste trabalho.
A UFPB e o PPGEP (todos os professores e funcionários).
Ao orientador Antônio de Mello Villar (Villar da produção), pela sua orientação clara,
constante, coerente e consciente, realizada de forma presencial e virtual.
A professora Maria de Lourdes Gomes Barreto (Lourdinha), pela sua contribuição
através de indicações de livros e modificações sugeridas.
Ao Professor Pedro Antônio Vieira, pelo exemplar, gentilmente enviado, do seu livro
“e o homem fez a máquina ...”
Aos pesquisadores Neri Volpato e Tetsu Koike, por suas dissertações, gentilmente
enviadas.
Aos ferramenteiros que compõem a ferramentaria pesquisada, em especial ao
ferramenteiro Valdeildo.
Aos amigos que me incentivaram.
A alguns colegas de trabalho da Faculdade de Tecnologia - CENTEC pela ajuda
fornecida nos momentos de necessidade.
“A civilização se tornou complicada
Que ficou tão frágil como um computador
Que se uma criança descobrir
O calcanhar de Aquiles
Com um só palito pára o motor”
Raul dos Santos Seixas
RESUMO
Este trabalho realiza uma abordagem comparativa entre a tecnologia de
processo CIM e tecnologia de processo convencional adotada por uma empresa
fabricante de moldes para injeção plástica. Para isso, desenvolve-se um histórico
sobre a evolução da tecnologia de processo, enfatizando as três revoluções
industriais. A primeira Revolução Industrial caracterizada pela organização científica
do trabalho e mecanização dos sistemas produtivos, a segunda revolução industrial
constituída pela produção em massa e automação rígida e por fim, a terceira e atual
revolução industrial representada pela informatização dos sistemas produtivos e
automação flexível, com seu ápice nos anos 90 e o advento do CIM. Tecem-se
considerações sobre o processo produtivo de moldes para injeção plástica e os
elementos que constituem a tecnologia de processo CIM com enfoque nas
ferramentarias, concomitantemente, atividades de projeto e operações de
manufatura, polimento e montagem de um molde utilizando a tecnologia de processo
CIM são abordadas. Prossegue-se com uma descrição da empresa e da secção de
ferramentaria pesquisada neste trabalho, para tal, fundamentou-se no formulário
aplicado, entrevistas e observação simples realizadas enfocando aspetos gerais,
sistema produtivo e tecnologia de processo empregada na ferramentaria. Realiza-se,
de forma qualitativa, uma comparação entre as etapas da tecnologia de processo
utilizada pela ferramentaria pesquisada e a tecnologia de processo CIM (CAD, CAE,
CAM, CNC), apontando as vantagens e desvantagens de sua hipotética aplicação.
Concluiu o trabalho, que nas etapas de projeto do produto, usinagem de
componentes funcionais e de suporte, a tecnologia de processo CIM oferece
ferramentas informatizadas relevantes, que poderiam possibilitar à ferramentaria
pesquisada, produzir moldes com geometrias complexas, porém, apresentam
algumas desvantagens consideráveis. Enquanto, nas etapas de polimento e
montagem de um molde a tecnologia de processo CIM não oferece ferramentas
relevantes que justifiquem a sua adoção.
Palavras-chave: Tecnologia de Processo. Injeção Plástica. Ferramentarias. CIM.
ABSTRACT
This work aims to carry on a comparative approach between process
technology (CIM) and conventional process technology of a plastic injection molds
manufacturing factory. Thereby a report on the evolution of process technology is
provided, with an emphasis to the three industrial revolutions. The first Industrial
Revolution was characterized by the scientific organization of work and by the
mechanization of the productive systems; the second Industrial Revolution was made
up of mass production and of the hard automation. Finally, the third and current
Industrial Revolution, which is represented by computerization of the productive
systems and by flexible automation, which reached its apex in the 1990s with the
advent of CIM. Further on there are considerations on the plastic injection molds
production process and the elements which make up the process technology (CIM),
focusing the tooling. Concomitantly project activities and manufacturing operations,
as well as polishing and mold assembling are studied by means of the process
technology (CIM). Enterprises as well as the tool sector, which were researched in
this work, have been described. For such a purpose, there was the application of an
applied form, interview and simple observation, all of them focusing general aspects,
productive system and the process technology which is employed with the tooling.
Subsequently a qualitative comparison was carried out taking into consideration the
stages of the process technology which is employed by the tooling which has been
studied as well as the process technology CIM (CAD, CAE, CAM, CNC), showing the
advantages and disadvantages of its hypothetic application. To conclude, at the
stages of the product Project, machining of functional and support components, the
process technology (CIM) offers relevant computerized tools which could make it
possible for the tooling herein studied to produce complex geometry molds. However
they have demonstrated some remarkable disadvantages, whereas at the polishing
and mold assembling stages the process thechnology CIM does not offer relevant
tools for such a purpose.
Key words: Process technology. Plastic injection. Tooling. CIM
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Modelo em Y do sistema CIM ...................................................................44
Figura 2 - Atividades do projeto para moldes de injeção plástica..............................45
Figura 3 - Componente do Sistema de Alimentação.................................................47
Figura 4 - Mecanismo da distorção geométrica causada por resfriamento
desbalanceado.........................................................................................48
Figura 5 - Operações de fresagem, torneamento e retificação. ................................50
Figura 6 - Eletrodo disposto em uma máquina de eletroerosão por penetração.......51
Figura 7 - Aplicação do computador no processo de projeto ....................................53
Figura 8 - modelo geométrico desenhado em uma plataforma CAD.........................54
Figura 9 - Visualização de um artefato plástico sob diferentes ângulos....................55
Figura 10 - Visualização de um artefato plástico dentro de um bloco maciço...........56
Figura 11 - Distribuição e localização do artefato plástico (layout)............................56
Figura 12 - Artifícios mecânicos (tools) .....................................................................57
Figura 13 - 1ª e 2ª parte da criação da cavidade e macho........................................57
Figura 14 - Base do molde e inserção do conjunto cavidade e macho .....................58
Figura 15 - Sistema de alimentação (runner)............................................................58
Figura 16 - Sistema de extração (ejector) .................................................................59
Figura 17 - Sistema de refrigeração (cooling) ...........................................................60
Figura 18 - Sistema de ventilação (gate)...................................................................60
Figura 19 - Lista de material (bill of material) ............................................................61
Figura 20 - Análise do gradiente de temperatura no canal e peça injetada ..............63
Figura 21 - Comportamento térmico do sistema de refrigeração e artefato plástico .65
Figura 22 - Comportamento térmico do artefato plástico no instante da injeção.......65
Figura 23 - Comportamento térmico do artefato plástico ..........................................66
Figura 24 - Tempo de injeção gasto em um artefato plástico....................................66
Figura 25 - Gradiente de pressão em um artefato plástico .......................................67
Figura 26 - Contração e deflexão em um artefato plástico........................................68
Figura 27 - Gradiente de tensão (stress) pontual e setorial em um artefato plástico68
Figura 28 - Comparativo entre injeção virtual e real..................................................69
Figura 29 - Trajetórias complexas da ferramenta......................................................71
Figura 30 - Simulação da estratégia de usinagem e corte de uma cavidade............72
Figura 31 - Eletrodo, cavidade e machos e artefato plástico.....................................73
Figura 32 - Simulação e corte ...................................................................................73
Figura 33 - Célula de polimento ................................................................................75
Figura 34 - Resumo metodológico esquemático .......................................................86
Figura 35 - Layout da ferramentaria..........................................................................99
Figura 36 - Setores do processo produtivo .............................................................105
Figura 37 - Equipamento utilizado no projeto do produto pela Ferramentaria (anglo 1)
...............................................................................................................106
Figura 38 - Equipamento utilizado no projeto do produto pela Ferramentaria (anglo 2)
...............................................................................................................106
Figura 39 - Projeto de um molde executado na ferramentaria ................................107
Figura 40 - Torno universal .....................................................................................108
Figura 41 - Torno platô............................................................................................108
Figura 42 - Torno carcaceiro ...................................................................................108
Figura 43 - Mandrilhadora .......................................................................................109
Figura 44 - Fresadora ferramenteira .......................................................................109
Figura 45 - Retifica tangencial.................................................................................109
Figura 46 - Serra alternativa....................................................................................109
Figura 47 - Eletroerosão por penetração.................................................................109
Figura 48 - Furadeira radial banco fixo....................................................................109
Figura 49 - Furadeira radial banco inclinável...........................................................110
Figura 50 - Torno universal .....................................................................................111
Figura 51 - Torno universal .....................................................................................111
Figura 52 - Fresadora ferramenteira .......................................................................111
Figura 53 - Plaina limadora .....................................................................................111
Figura 54 - Faixas de rugosidade obtidas em vários processos abrasivos .............112
Figura 55 - Molde simples e seus componentes principais .....................................113
Figura 56 - Talha (5 Toneladas) utilizada na montagem de moldes........................114
Figura 57 - Molde (cavidade e macho)....................................................................116
Figura 58 - Sistema de extração por pinos em um molde.......................................117
Figura 59 - Sistema de refrigeração de um molde ..................................................118
Figura 60 - Superfície prismática antes de se tornar circular. .................................120
Figura 61 - Ferramenta dedicada e superfície circular convexa..............................121
Figura 62 - Curva de Aprendizagem para Novas Tecnologias................................126
Figura 63 - Macho fresado em maquina CNC.........................................................131
Figura 64 - Fresagem de superfícies circulares complexas ....................................132
Figura 65 - Pinos extratores de diversas dimensões...............................................133
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Sistemas e funções gerais para moldes de injeção de plásticos ............46
Quadro 2 - Componentes da tecnologia de processo CIM e suas respectivas funções
no processo produtivo de um molde.........................................................52
Quadro 3 - Vantagens e desvantagens das tecnologias de processo CIM em relação
a ferramentaria.......................................................................................139
Quadro 4 - Relação intrínseca entre os objetivos propostos e os conteúdos
abordados nos capítulos componentes desta dissertação.....................141
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Comparação entre administração científica e clássica.............................35
Tabela 2 - Número de empregados da empresa pesquisada ...................................88
Tabela 3 - Características do processo produtivo da ferramentaria........................101
Tabela 4 - Distribuição de tempo entre as etapas do lead time...............................102
Tabela 5 - Tecnologia de processo empregada nas etapas do processo ...............104
LISTA DE SIGLAS
ABIPLAST – Associação Brasileira da Indústria do Plástico
AGV – Automatic guided vehicles
CAD – Computer Aided Design
CAE – Computer Aided Engineering
CAM – Computer Aided Manufacturing
CASA – Computer and Automation Systems Association
CD – Compact Disk
CIM – Computer Integrated Manufacturing
CL – Cutter Location Data File
CLP – Controlador Lógico Programável
CNC – Comando Numérico Computadorizado
DNC – Direct Numerical Control
ERP – Enterprise Resource Planning
FMC – Flexible manufacturing cell
FMS – Flexible Manufacturing System
GM – General Motors
JIT – Just in Time
MFCN – Maquinas Ferramentas com Controle Numérico
MRP – Material Requirements Planning
MRP II – Manufacturing Resources Planning
NC – Numerical Control
OF – Ordem de Fabricação
PCP – Planejamento e Controle da Produção
PET – Polietileno Tereftalato
PIB – Produto Interno Bruto
PMP – Plano Mestre da Produção
PP – Polipropileno
PS – Poliestireno
PVC – Policloreto de Vinila
SEBRAE – Serviço de Apoio à Pequena e Média Empresa
SME – Society of the Engineers of Manufacture
TI – Tecnologia de Informação
TQC – Controle da Qualidade Total
USA – United States of American
SUMÁRIO
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO AO ESTUDO..........................................................20
1.1 ORIGEM DO TRABALHO.................................................................................20
1.2 JUSTIFICATIVA DO TRABALHO .....................................................................22
1.3 OBJETIVOS......................................................................................................26
1.3.1Objetivo geral....................................................................................................26
1.3.2Objetivos específicos........................................................................................26
1.4 DELIMITAÇÃO DO TRABALHO.......................................................................27
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO .........................................................................27
CAPITULO 2 – REFERÊNCIAL TEÓRICO ..............................................................29
2.2 TAYLORISMO ..................................................................................................31
2.2.1Administração Clássica.....................................................................................34
2.3 SEGUNDA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL E A AUTOMATIZAÇÃO RÍGIDA.......35
2.4 FORDISMO.......................................................................................................36
2.5 TOYOTISMO (JIT)............................................................................................38
2.6 CIM (Computer Integrated Manufacturing) .......................................................41
2.6.1Terceira revolução industrial e o Advento do CIM ............................................41
2.6.2Alguns conceitos de CIM ..................................................................................42
2.6.3O modelo Y do CIM ..........................................................................................44
2.7 CONSIDERAÇÕES SOBRE AS ATIVIDADES DE PROJETO DE UM MOLDE
45
2.8 CONSIDERAÇÕES SOBRE MANUFATURA DE CAVIDADES E MACHOS
(COMPONENTES FUNCIONAIS) E COMPONENTES DE SUPORTE DE UM
MOLDE .............................................................................................................49
2.9 ELEMENTOS QUE CONSTITUEM A TECNOLOGIA DE PROCESSO CIM –
COM ENFOQUE PARA FERRAMENTARIAS ..................................................51
2.9.1 Sistemas CAD (Computer Aided Design).........................................................52
2.9.2Atividades de projeto de um molde utilizando tecnologia de processo CIM
(Etapa CAD) - Concepção do artefato plástico e do molde ..............................54
2.9.3Sistemas CAE (Computer Aided Engineering) .................................................61
2.9.4Atividades de projeto de um molde utilizando tecnologia de processo CIM
(Etapa CAE) - Validação do artefato plástico e do molde.................................62
2.9.5Sistemas CAM (Computer Aided Manufacturing) .............................................69
2.9.6Operações de manufatura de cavidades e machos (componentes funcionais) e
componentes de suporte utilizando tecnologia de processo CIM (CAM e
CNC).................................................................................................................70
2.9.7Operações de polimento de cavidades e machos de um molde em um
ambiente CIM....................................................................................................74
2.9.8Operação de montagem de um molde em um ambiente CIM ..........................75
2.9.9Conclusão do capítulo ......................................................................................76
CAPÍTULO 3 – METODOLOGIA DE PESQUISA.....................................................77
3.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ...........................................................................77
3.2 NATUREZA DA PESQUISA ............................................................................77
3.3 CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA....................................................................78
3.3.1Quanto aos fins.................................................................................................78
3.3.2Quanto aos meios.............................................................................................79
3.4 ÁREA DE ATUAÇÃO E LOCALIZAÇÃO DA PESQUISA .................................79
3.5 PESQUISA DE CAMPO E COLETA DE DADOS .............................................80
3.6 TEMPO UTILIZADO NA COLETA DE DADOS, TRATAMENTO DE DADOS,
COMPARAÇÃO ENTRE TECNOLOGIAS E RESULTADOS OBTIDOS ..........81
3.7 VARIÁVEIS E INDICADORES..........................................................................82
3.7.1Sistema de produção........................................................................................82
3.7.2Tecnologia de processo....................................................................................84
3.8 RESUMO ESQUEMÁTICO DA METODOLOGIA EMPREGADA .....................85
CAPÍTULO 4 – ANÁLISE DOS RESULTADOS .......................................................87
4.1 CARACTERIZAÇÃO GERAL DA EMPRESA E DESCRIÇÃO DA
FERRAMENTARIA ALVO DO ESTUDO DE CASO ........................................87
4.1.1 Número e distribuição de empregados da empresa.........................................88
4.1.2Tempo de atividade da empresa.......................................................................88
4.1.3 Mercado atuante da empresa ..........................................................................89
4.1.4Critérios de concorrência da empresa ..............................................................89
4.1.5Preferência dos clientes da empresa................................................................90
4.1.6Aspectos gerais do PCP da empresa ...............................................................91
4.1.7Características dos moldes produzidos pela ferramentaria ..............................96
4.1.8Configuração do Layout do setor de ferramentaria...........................................98
4.2 SISTEMA DE PRODUÇÃO ..............................................................................99
4.2.1Tipo de processo produtivo...............................................................................99
4.2.2Divisão do trabalho e característica dos ferramenteiros .................................101
4.2.3Lead time produtivo e setup............................................................................102
4.3 CLASSIFICAÇÃO DA TECNOLOGIA DE PROCESSO DA
FERRAMENTARIA.................. .......................................................................103
4.3.1Projeto do produto ..........................................................................................105
4.3.2Usinagem de cavidades e machos (componentes funcionais) .......................107
4.3.3Usinagem de componentes de suporte ..........................................................110
4.3.4Polimento do molde ........................................................................................112
4.3.5Montagem do molde .......................................................................................113
4.4 ATIVIDADES E OPERAÇÕES DESENVOLVIDAS COM A TECNOLOGIA DE
PROCESSO ATUAL DA FERRAMENTARIA PESQUISADA .........................115
4.4.1Atividades de projeto de um molde da ferramentaria pesquisada ..................115
4.4.2Operações de manufatura de cavidades (componentes funcionais) e
componentes de suporte da ferramentaria pesquisada..................................119
4.4.3Operações de polimento de cavidades e machos da ferramentaria
pesquisada... ..................................................................................................121
4.4.4Operações de montagem de um molde na ferramentaria pesquisada ...........122
4.5 RESULTADOS FINAIS...................................................................................122
4.5.1Projeto do produto – vantagens e desvantagens da plataforma CAD em relação
à ferramentaria pesquisada ............................................................................123
4.5.2Projeto do produto – vantagens e desvantagens da plataforma CAE em relação
a ferramentaria pesquisada ............................................................................127
4.5.3Usinagem dos componentes funcionais (cavidades e machos) e usinagem de
componentes de suporte – vantagens e desvantagens da plataforma CAM e
máquinas CNC em relação à ferramentaria pesquisada ................................129
4.5.4Polimento – vantagens e desvantagens da tecnologia de processo CIM em
relação à ferramentaria pesquisada................................................................133
4.5.5Montagem – vantagens e desvantagens da tecnologia de processo CIM em
relação à ferramentaria pesquisada................................................................134
CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES........................................136
5.1 CONCLUSÕES...............................................................................................136
5.2 RECOMENDAÇÕES ......................................................................................141
REFERÊNCIAS.......................................................................................................143
APÊNDICE A – FORMULÁRIO ..............................................................................148
APÊNDICE B – ROTEIRO DE OBSERVAÇÃO DO PROCESSSO PRODUTIVO -
UM COMPLEMENTO PARA O QUESTIONÁRIO ..........................................155
CAPITULO 1 – INTRODUÇÃO AO ESTUDO
O presente capítulo está composto dos tópicos seguintes: origem,
justificativa, objetivos: geral e específicos, delimitação e estrutura do trabalho. A
disposição se dá segundo a seguinte seqüência: explicação dos fatos que o
originaram, necessidade de sua realização, propósitos mais amplos da pesquisa e
seus detalhamentos, especificação da esfera em que se aplica o trabalho e, por fim,
a disposição e sinopse dos capítulos.
1.1 ORIGEM DO TRABALHO
Neste novo milênio, os anos recentes caracterizam-se por uma acentuada
globalização das sociedades, em que, pela primeira vez na história, oriente e
ocidente vivenciam essa mudança com a mesma intensidade. Esse quadro se define
pelos grandes avanços tecnológicos, com destaque para a informática. Esse avanço
tem seus alicerces na terceira Revolução Industrial fundamentada na
microeletrônica, ocasionando uma grande transformação das condições do dia-a-dia
nas empresas. Nesse sentido, o termo competitividade tornou-se mais que uma
expressão, uma necessidade desenfreada de melhor qualidade e produtividade dos
produtos fabricados, impulsionada pelas exigências de um mercado, agora, global.
Esta busca ou necessidade também tem sido vivenciada na indústria de
produção de moldes ou matrizes para injeção plástica também denominada de
ferramentarias. Ao mesmo tempo em que há uma crescente substituição de artefatos
de diversos materiais por artefatos plásticos no Brasil, existe uma forte concorrência,
principalmente dos fabricantes externos.
Sob a luz de Tonolli (2003, p. 5):
A dinâmica do “modus vivendi” da sociedade humana altera a característica
da demanda de produtos, principalmente de plásticos, induzindo à criação
de novos produtos, assim como novos produtos também podem induzir
outros comportamentos humanos e ambos interagem reciprocamente.
Neste sentido, o plástico é portador de características que são funcionais a
várias tendências de hábitos de consumo da sociedade moderna: consumo
massificado, auto-serviço, embalagens para fast-food, descartabilidade,
one-way, obsolescência planejada, consumo unitário, praticidade, leveza,
atoxidade, segurança e custo acessível.
21
Neste âmbito, Volpato (1993), afirma que a utilização de produtos de
plástico em áreas de elevada responsabilidade técnica tais como: engenharia,
medicina e outras, tem exigido um aumento de qualidade que considere tanto as
formas geométricas, cada vez mais complexas, quanto tolerâncias mais exigentes.
Outro fator que contribui para essa exigência é a crescente competitividade
empresarial que, devido ao pequeno ciclo de vida da maioria dos produtos atuais e a
obsolescência programada, força sempre o lançamento de um novo produto à frente
do concorrente. Exemplo disso são as empresas fabricantes de telefones celulares.
Sob a ótica do mesmo autor, as empresas fabricantes de moldes vêm
sentindo fortemente esta pressão na medida em que os meios convencionais de
fabricação não conseguem atender plenamente a tais exigências. Na busca de
meios de fabricação que mantenham tais empresas competitivas e vivas no
mercado, o computador surge como uma ferramenta importante, auxiliando nas
diversas etapas do sistema produtivo deste setor. Assim, as empresas fabricantes
nacionais de moldes (Sul e Sudeste), voltaram-se à modernização tecnológica de
processo produtivo, objetivando não só promover a qualidade dos moldes fabricados
e produzir cavidades que envolvam geometrias complexas, mas também reduzir
seus custos finais e os prazos de entrega, o que não aconteceu com a grande
maioria das ferramentarias cearenses que continuam adotando tecnologia de
processo convencional, fato esse observado assistematicamente em visitas
realizadas às ferramentarias situadas em Fortaleza.
As alternativas tecnológicas encontradas para esse fim têm sido a
aquisição de tecnologia de processo peculiar ao sistema de manufatura CIM
(Computer Integrated Manufacturing).
Em relação à tecnologia de processo CIM, teoricamente as ferramentarias
cearenses não dispõem de uma tecnologia de processo capaz de produzir moldes
para injeção que envolvam cavidades complexas, do ponto de vista geométrico,
conseqüentemente, não satisfaz à demanda local nos aspectos de produtividade,
flexibilidade e qualidade das ferramentas (moldes).
Outro aspecto percebido foi que os clientes das ferramentarias locais,
quando necessitam de moldes que envolvem cavidades geometricamente
complexas, buscam serviços de ferramentarias localizadas em outras regiões,
principalmente no sul ou países como Itália, onde estas dispõem de tecnologia de
processo informatizada.
22
Alicerçado, nesta realidade, em nível nacional e internacional, a proposta
presente neste trabalho deverá responder a seguinte pergunta: quais as vantagens
e desvantagens que a tecnologia de processo CIM apresenta em relação à
tecnologia de processo convencional de uma empresa fabricante de moldes para
injeção plástica?
1.2 JUSTIFICATIVA DO TRABALHO
A inserção do plástico nos mais variados segmentos do mercado
brasileiro, é uma realidade que vem evoluindo gradativamente, segundo dados da
ABIPLAST (2004), apresentados no Gráfico 1.
Gráfico 1 - Segmentação do Mercado do Plástico (Setorial – 2004)
Fonte: Estimativa ABIPLAST (2004)
Dentro do setor de transformação de plásticos, conforme Volpato (1993),
o processo de injeção ocupa lugar de destaque, sendo um dos principais meios de
produção de peças plásticas. O processo se caracteriza pela necessidade de uma
ferramenta, também conhecida por molde, responsável por conferir a forma ao
plástico, no momento da injeção. Todas as exigências dos clientes são repassadas
para a construção da referida ferramenta.
Mediante prognósticos da ABIPLAST (2004), a segmentação do mercado
do plástico por processo de produção no Brasil, configura-se de acordo com o
23
Gráfico 2. Observa-se que injeção ocupa o quarto lugar em termos de percentuais
no mercado do plástico.
Gráfico 2 - Segmentação do Mercado do Plástico por Processo de Produção - 2004
Fonte: Estimativa ABIPLAST (2004)
De acordo Boujelbene et al 2004 (apud SOUZA, 2004), 30% do custo de
um produto fabricado pela injeção de plástico é relativo à manufatura do molde e
10% do custo desse produto está relacionado à simulação e projeto do molde, como
mostra o Gráfico 3.
Gráfico 3 - Análise do custo de um artefato plástico injetado
Fonte: Adaptado de Boujelbene et al (2004 apud SOUZA, 2004, p.1)
Quanto ao segmento da fabricação de moldes, as estimativas apontam
para o número de 1.200 ferramentarias, em sua maioria nas regiões Sul e Sudeste.
Entre as empresas operantes no Brasil, predominam as fabricantes de moldes com
24
menos de uma tonelada. Acima desse peso, geralmente os moldes são importados.
Algumas ferramentarias européias já se estabeleceram no país com contratos de
fornecimento global para grandes clientes, como a portuguesa PLASDAN
(PLÁSTICOS EM REVISTA, 2001).
Como indicação clara dessa situação, em torno de 60 a 70% dos moldes de
maior tonelagem e complexidade (como os utilizados para a indústria
automobilística) são importados, cabendo aos fabricantes internos, o
fornecimento de moldes menores e mais simples, de baixo valor agregado
(...) No Brasil, os projetos de moldes são realizados baseados em
experiências anteriores bem sucedidas e as soluções adotadas são, via de
regra, simples, com poucas inovações tecnológicas e muitas vezes pouco
eficientes (VALLEJOS; GOMES, 1998, p. 96).
O pólo de moldes de Joinville em Santa Catarina é apontado como o de
melhor nível tecnológico e o maior usuário de inovações tecnológicas no que
concerne a tecnologia de processo. Estas são baseadas no gênero de recursos
computacionais (CAD, CAM e CAE) componentes da tecnologia de processo CIM.
Na esfera das ferramentarias nacionais, a inovação tecnológica alicerçada
em ferramentas informatizadas pode compor o diferencial entre as ferramentarias
que produzem moldes com cavidades que envolvam geometria complexa e as que
não conseguem produzi-los. Para entender melhor o motivo desse diferencial
tecnológico entre esses dois tipos de ferramentarias, torna-se necessário definir
inovação tecnológica.
Entende-se como inovatividade ou inovação tecnológica, a capacidade
que uma empresa tem de introduzir, em suas linhas, novos produtos e/ou processos
num certo período de tempo (PIRES, 1995). Pode-se dizer que a inovação
tecnológica tem uma correlação maior com duas das prioridades competitivas
discutidas: o desempenho das entregas e a flexibilidade.
O desempenho das entregas contempla as questões referentes à
confiabilidade e velocidade nos prazos de entrega dos produtos. Blackburn (1990)
prevê e procura demonstrar que o tempo deverá ser o elemento principal da
competitividade industrial nos próximos anos.
Para Agostinho (1992) a flexibilidade é a capacidade de adaptação das
atividades de chão-de-fábrica para implementar alterações de quantidades,
tamanhos de lotes, itens diferentes e produtos nos tempos adequados.
25
No tocante a máquinas-ferramenta, as ferramentarias brasileiras
fabricante de moldes para injeção plástica, apresentam defasagens tecnológicas e
organizacionais em relação aos principais produtores mundiais desses bens. Como
esboço dessa realidade nos últimos anos, o parque fabril nacional foi modernizado a
partir da aquisição de máquinas-ferramenta com comando numérico
computadorizado (CNC).
Diante do alto nível tecnológico das ferramentarias internacionais e
nacionais (Sul e Sudeste), se pode inferir que as ferramentarias cearenses
fabricantes de moldes para injeção plástica inserem-se à margem do mercado, uma
hipótese para isso pode ser a deficiência tecnológica que impossibilita a
competitividade com as empresas dominadoras de tecnologias de processo
peculiares ao CIM, capazes de atender plenamente a demanda cada vez mais
exigente em qualidade dimensional, flexibilidade, baixo custo e desempenho de
entrega, quando se refere a moldes com cavidades complexas.
Dentre outras, uma justificativa importante para a realização deste
presente trabalho, consiste que várias empresas cearenses de outros setores
importantes, como o de calçados, empregam, em seus processos e produtos finais,
artefatos de plástico injetados. Esta realidade, compele o estado a dispor de
ferramentarias capazes de atender a essa demanda local, cada vez mais crescente
e diversificada.
Além disso, a tecnologia de processo CIM que tem como característica a
integração do processo produtivo por meio de informações, utilizando tecnologia
informatizada, necessitando, assim, de mão-de-obra polivalente e multidisciplinar,
estas qualidades, impeliriam a capacitação dos recursos humanos locais, gerando
conseqüentemente profissionais multifuncionais, contribuindo, dessa forma,
indiretamente para o desenvolvimento do capital humano do estado do Ceará.
Outro fator que justifica a proposta de realização do trabalho em tela,
seria o fato deste contribuir de forma bibliográfica para a Engenharia de Produção,
que para Silva, (2001), tem como principal característica o fato de ser uma
engenharia de métodos e de procedimentos envolvendo o estudo, o projeto e a
gerência integrada de todos os recursos envolvidos (pessoas, materiais,
equipamentos e ambientes) com o objetivo de melhorar a produtividade do trabalho,
qualidade dos produtos e a saúde das pessoas. Portanto, abrangerá todos os
aspectos dessa ciência, mais especificamente a área de Gerência da Produção,
26
enfocando o sistema de manufatura CIM, podendo, assim, também servir como fonte
de pesquisa bibliográfica para futuros trabalhos, dentro dessa linha de pesquisa.
Deve-se ainda justificar a importância para o setor fabricante de moldes
de injeção plástica cearense, este encontrará disponível neste trabalho, informações
bibliográficas e tecnológicas sobre os elementos tecnológicos que constituem a
tecnologia de processo CIM, as quais são notoriamente desconhecidas pela maioria
dos ferramenteiros cearenses, fato esse, observado em visitas técnicas realizadas
às ferramentarias cearenses.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 Objetivo geral
Comparar a tecnologia de processo que constitui o sistema de manufatura
CIM, com a tecnologia de processo convencional de uma empresa fabricante de
moldes para injeção plástica.
1.3.2 Objetivos específicos
• Levantar as formas de organização do trabalho, desde o taylorismo até
o sistema de manufatura CIM, enfocando a tecnologia de processo peculiar a cada
sistema.
• Descrever os elementos que constituem a tecnologia de processo CIM,
com ênfase na fabricação de moldes para injeção plástica.
• Descrever a tecnologia de processo adotada em uma empresa
fabricante de moldes para injeção plástica.
• Mostrar as vantagens e desvantagens do uso da tecnologia de
processo CIM na fabricação de moldes para injeção plástica.
27
1.4 DELIMITAÇÃO DO TRABALHO
O presente trabalho de dissertação delimita-se a comparar teoricamente a
tecnologia de processo CIM com a tecnologia de processo convencional de uma
empresa fabricante de moldes para injeção plástica (ferramentaria), enfocando as
principais vantagens e desvantagens que a tecnologia peculiar ao CIM oferece ao
processo produtivo convencional de uma ferramentaria.
Para tal, a análise realizada se limita ao processo, tendo início na concepção
do projeto do molde até o produto (molde) acabado, perpassando as várias etapas do
processo produtivo, dentre elas: projeto do produto,
usinagem de cavidades
(componentes funcionais), usinagem dos componentes de suporte, polimento e
montagem.
A proposta deste estudo não objetiva construir um modelo pronto,
cristalizado e acabado, mas um referencial que considera a integração do processo
produtivo e as novas tecnologias de processo informatizadas componentes do CIM
como alavancas que conduzem à modernização de processos produtivos cada vez mais
adaptados e adequados à automação.
Outra delimitação a ser considerada, é o fato de o foco deste trabalho ser a
tecnologia de processo e informatização, dessa forma, o que será comparado com o
sistema produtivo atual da empresa objeto de estudo desta dissertação, será o impacto
e as conseqüentes melhorias inferidas mediante a informatização e automação
hipotética do processo produtivo da referida fermentaria.
1.5 ESTRUTURA DO TRABALHO
Além deste capítulo introdutório, esta dissertação está estruturada em
mais quatro capítulos que abordam aspectos relacionados ao objeto de estudo que
se deseja investigar.
O capítulo dois contém a base teórica necessária para o desenvolvimento
do trabalho em tela. São apresentadas a evolução dos sistemas de manufatura e
suas respectivas formas de organização do trabalho, enfocando a tecnologia de
processo peculiar a cada sistema, iniciando com o taylorismo e finalizando com os
sistemas de manufatura modernos, dando ênfase ao CIM, e por fim, aponta os
28
elementos que constituem a tecnologia de processo CIM, com ênfase na manufatura
de moldes para injeção plástica, bem como, algumas considerações sobre projeto e
processo produtivo de moldes para injeção plástica.
O capítulo três demonstra a metodologia utilizada para a realização deste
trabalho, enfocando também as técnicas de coleta de dados que foram utilizadas e
como são tratados esses dados.
O capítulo quatro faz uma comparação entre a tecnologia de processo
CIM e a tecnologia de processo atual de uma empresa fabricante de moldes para
injeção plástica (ferramentaria), objeto de estudo deste trabalho. Apontando as
vantagens e desvantagens, avaliadas qualitativamente através de uma análise
comparativa.
Finalmente, o capítulo cinco apresenta as conclusões da dissertação e as
recomendações para trabalhos futuros.
CAPITULO 2 - REFERÊNCIAL TEÓRICO
Este capítulo focaliza o bloco de assuntos que compõem a base teórica
necessária para o desenvolvimento deste trabalho. Inicialmente, faz-se um histórico
da evolução dos sistemas de manufatura e suas respectivas formas de organização
do trabalho, tomando como enfoque a tecnologia de processo peculiar a cada
sistema produtivo, com início na primeira Revolução Industrial até a terceira
revolução industrial (atual). Destaque especial é dado à tecnologia de processo CIM,
bem como, sua aplicação na produção de moldes para injeção plástica.
2.1 PRIMEIRA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL E A CONSEQÜENTE
MECANIZAÇÃO
À luz de Vieira (1989, p. 21):
Embora as relações capitalistas passem a ser dominantes já no século XVI,
elas não surgem prontas, em sua forma acabada. Ao contrário, vão se
desenvolvendo até assumirem forma tipicamente capitalista, o que se dá
dois séculos depois com o aparecimento da indústria moderna, isto é,
quando o trabalho passa a se fundamentar na máquina. E até que isto
aconteça, ou seja, até quase o final do século XVIII e início do século XIX, a
técnica de produção guarda as características essenciais do artesanato.
A segmentação do trabalho em operações parciais, segundo Vieira
(1989), aprisiona o trabalhador a uma única tarefa, fazendo-o repetir
incessantemente um ou poucos movimentos que para serem (como de fato o são)
cada vez mais produtivos, necessitam de ferramentas apropriadas apenas a esses
movimentos. Assim, o aludido autor assevera, citando Marx (s/d), que o período
manufatureiro, ao particularizar o uso de ferramenta, simplifica-a e cria ”uma das
condições materiais para a existência da máquina”.
O desenvolvimento da indústria caminha rapidamente para a introdução da
máquina, o que vai provocar mudanças profundas em todos os setores da
sociedade. Do ponto de vista das condições de produção, a mecanização
de uma indústria (têxtil, por exemplo) produz, em curto espaço de tempo, a
mecanização daquele ramo e de outros com ele relacionados, para depois
envolver, enfim, todas as indústrias e todos os setores da economia
(VIEIRA, 1989, p.22).
30
A indústria têxtil, segundo Vieira (1989), é, sem dúvida, a indústria piloto
deste processo de mecanização que, uma vez iniciado, vai provocar o surgimento de
uma seqüência de novas invenções e descobertas, por um período de quase um
século, que se convencionou chamar de revolução industrial.
As mudanças tecnológicas, conforme Volpato (1999), ocorreram mais
concretamente a partir do século XVIII, principalmente com a Revolução Industrial.
Estão, portanto ligadas ao nascimento da grande indústria. ”A organização industrial
modelava e determinava as formas particulares que a mudança tecnológica
assumia” (MARGLIN, 1989 apud VOLPATO, 1999, p. 63). Além do desenvolvimento
tecnológico ocorreram também mudanças nas formas de organização da produção e
do trabalho e nas relações de trabalho, pois o modo de produção capitalista
necessitava da concentração da produção num mesmo local, além, é claro, das
máquinas que substituíssem o trabalho manual pelo mecanizado.
Segundo Volpato (1999), é nesse contexto que a inovação tecnológica,
principalmente no que se refere aos processos de produção e trabalho impulsionará
à produção industrial com o desenvolvimento de uma estrutura econômica baseada
nessas próprias inovações, estes avanços foram na sua maioria patrocinados pela
burguesia industrial emergente.
Com a invenção da máquina a vapor, a base técnica foi diretamente
afetada. Passou-se a ter os operadores de máquinas e os trabalhadores mais
qualificados no desempenho das atividades técnicas relacionadas à produção, bem
como nas atividades de manutenção. Assim, com a produção baseada em
processos mecânicos (mecanização), o trabalhador passou a ser operador de um
único tipo de máquina que exigiu dele um ritmo maior de trabalho imposto pela
própria máquina que operava. Em conseqüência, foi exigida do operário mais
disciplina, surgindo o cargo de supervisor para distribuir e controlar o trabalho,
caracterizando cada vez mais a diferença entre o trabalho de execução e o trabalho
de planejamento e controle.
A partir da prática da divisão do trabalho, percebidas por Adam Smith,
inicia-se a configuração dos sistemas de produção, através dos mecanismos
utilizados para atingir a racionalização e produtividade do trabalho, causando, na
ótica de Shingo (1996), um impacto de grande alcance na indústria como um todo,
possibilitando o surgimento da Revolução Industrial.
31
A fase de produção artesanal foi transformada pela Revolução Industrial
provocando a substituição de ferramentas manuais por máquinas, caracterizadas
como instrumentos primários de produção.
A chamada Revolução Industrial produziu conseqüências que alteraram
profundamente a estrutura da sociedade ocidental, especialmente a organização das
empresas capitalistas. A invenção de máquinas capazes de superar, em quantidade
e qualidade, a produção humana impulsionou o incipiente processo. Particularmente
nos Estados Unidos, considerado como berço do capitalismo, consolidando assim
definitivamente, a expansão do modelo industrial.
O advento da mecanização e a conseqüente fragmentação e
desorganização do trabalho, propiciaram a necessidade de se criar uma forma de
administrar produtivamente o trabalho nas indústrias. As modificações eram
necessárias para adaptar as fábricas aos novos tempos, pois além de alterações
estruturais para aumentar a capacidade de produção, cumpria reorganizar o
trabalho. Neste cenário, surge a Administração Científica também denominada
taylorismo – um conjunto de princípios baseado na busca constante pela máxima
eficiência, que pôde ser obtida por meio da divisão do trabalho e da conseqüente
especialização do operário. Foram criadas técnicas para uma melhor administração,
voltada para a produção individual, como bases para um maior e melhor
desempenho global da indústria.
2.2 TAYLORISMO
A administração científica sustentava-se em três pilares. O primeiro, a
dissociação entre o processo de trabalho e as especialidades dos trabalhadores
extinguiu gradualmente a crença de que o trabalhador era uma espécie de senhor
de um conhecimento tradicional, e de métodos e procedimentos deixados a seu
critério. A primeira implicação da adoção deste princípio é não ser mais necessários
anos para o aprendizado de um ofício tradicional, uma vez que as tarefas poderiam
ser rapidamente ensinadas e os trabalhadores devidamente capacitados para
executá-las em pouco tempo, e que, doravante, a gerência teria conhecimento e
autoridade para dizer como e em que ritmo o trabalho deveria ser executado; a
segunda implicação é que, a partir desse momento, qualquer trabalhador, desde que
demonstrasse aptidões físicas e/ou mentais, poderia executar qualquer tarefa na
32
fábrica, bastando para isso que fosse considerado adequado ao cargo, o que
implodiu o modelo vigente à época, assinalando o início do domínio da gerência
sobre os trabalhadores.
O segundo princípio é uma decorrência do primeiro: diz que todo possível
trabalho cerebral deveria ser banido da oficina e centralizado no departamento de
planejamento ou de projeto (BRAVERMAN, 1987). A primeira implicação do divórcio
entre concepção e execução das tarefas é que a ciência do trabalho não mais
deveria ser desenvolvida pelo trabalhador, mas pela gerência. Com isto, decretou-se
o fim da era de poder exacerbado dos artesãos e definiu-se que o planejamento é
atribuição gerencial. A Segunda implicação é que essa separação entre
planejamento e ação atrofia o desenvolvimento da personalidade, em conseqüência
da monotonia do trabalho, segundo Sandroni (1994), o que leva à alienação do
indivíduo, que apenas executa tarefas planejadas por outros, muitas vezes sem
saber qual a finalidade da atividade desempenhada.
O terceiro princípio, consiste na necessidade absoluta da gerência em
adequar a imposição ao trabalhador, ditando o rítimo no qual o trabalho deve ser
executado, Braverman (1987) revela que a atividade essencial da gerência é o
planejamento dos elementos do processo de trabalho. A gerência deve, assim,
utilizar esse monopólio do conhecimento para controlar cada fase do processo de
trabalho e seu modo de execução.
Caracterizando a tecnologia de processo utilizada no processo de
usinagem mecânica, peculiar ao taylorismo, toma-se como referência às máquinas-
ferramentas, com um enfoque especial para o torno.
Conforme Vieira (1989, p.56), “de um modo geral, os autores que tratam
de tecnologia de usinagem são unânimes em reconhecer que as máquinas –
ferramentas atingiram sua maturidade no final do século XIX, início do século XX, e
que Taylor teve decisiva importância nisso”.
Para o mesmo autor, a influência de Taylor no desenvolvimento do torno e
das máquinas–ferramentas em geral, verifica-se por dois caminhos. De um lado
pelas experiências que fez com o corte de metais e, de outro, pelas modificações
que introduziu no processo de trabalho.
33
Todavia, as máquinas–ferramentas que surgem a partir do final do século
passado não se caracterizam apenas pela robustez e pela precisão, mas
pela rapidez, especialização e crescente índice de automatização. Estas
características não se explicam apenas pela utilização de novos tipos de
aço, mas também pela natureza da organização taylorista do trabalho e do
próprio estágio da produção capitalista (VIEIRA, 1989, p.56).
Prosseguindo conforme Vieira (1989, p. 57):
A fase da utilização generalizada da máquina, o aprofundamento da divisão
técnica do trabalho, ao simplificar os movimentos, abre enormes
possibilidades para sua automatização, do mesmo modo como na fase da
manufatura, a simplificação das ferramentas criou condições técnicas para o
emprego da máquina.
“A contribuição de taylor para a automatização do torno parece ainda mais
importante quando analisamos a automatização, não como um fenômeno mecânico,
mas como uma modificação, na relação do trabalhador com o instrumento de
trabalho” (VIEIRA, 1989, p.57).
No tocante a tecnologia de processo, as empresas do início do século XIX
adotavam, em seus processos produtivos, tecnologia mecanizada com máquinas
movidas principalmente a vapor, tomando, por exemplo, a indústria têxtil o “berço” da
mecanização.
Fleury, 1992 (apud VOLPATO, 1999), diz que sob a ótica das condições
tecnológicas, vários acontecimentos justificaram a aceitação e a efetivação da
proposta de Taylor. É de conhecimento de todos, que o final do século XIX recebeu
a denominação da época das grandes invenções e transformações que trouxeram
mudanças, especialmente, para a energia e comunicação, proporcionando o
aumento das escalas de produção. Enfim, a administração científica foi de extrema
importância para a concretização destes fatos.
À luz de Vieira (1989, p.57):
A mecanização, todavia, não é o bastante, pois enquanto o funcionamento
da máquina depender do operário, este pode e tenderá a transpor para ela
o limite que é seu, limite que pode ser físico ou mesmo político. Parece
residir aí a explicação para o fato de que o desenvolvimento da máquina
caminha no sentido da automatização.
34
2.2.1 Administração Clássica
Na mesma linha dos estudos de Taylor (1841) e Fayol (1925),
considerado pai da teoria clássica da administração, defendia princípios
semelhantes na Europa e relacionou quatorze princípios básicos. Estes princípios
são: divisão do trabalho (técnica e administrativa); autoridade e responsabilidade;
disciplina; unidade de comando; unidade de direção; prevalência dos interesses
gerais; remuneração do pessoal; centralização; concentração de autoridade;
hierarquia ou cadeia escalar; ordem material e social; equidade; estabilidade dos
funcionários; iniciativa e espírito de equipe (FERREIRA, 1997).
Ao lado dos seus princípios gerais, Fayol (1925) enunciou as seis funções
administrativas que formam o processo administrativo e que toda empresa possui: a
função técnica, relacionada com a produção de bens e serviços da empresa; a
função comercial, relacionada com a compra, venda e permuta de matéria-prima e
produtos; a função financeira, que trata da procura e gerência de capitais; a função
de segurança, que protege os bens e as pessoas de problemas como roubo,
inundações e obstáculos de ordem social como greves e atentados; a função de
contabilidade; a que faz os registros contábeis, que adequadamente organizados
revelam a situação econômico-financeira da empresa, sendo um importante
instrumento para a tomada de decisão; e a função administrativa, que coordena e
sincroniza as demais funções e é distribuída dentro de níveis hierárquicos.
Fayol (1925) também definiu as funções da administração que são:
planejar, comandar, organizar, controlar e coordenar.
Conforme comentado acima, enquanto Taylor estudava a empresa do
ponto de vista do chão da fábrica para cima (dando ênfase às tarefas da produção),
Fayol a estudava da alta administração para baixo (dando ênfase às tarefas da
organização). Na Tabela 1 apresenta-se uma comparação entre a administração
científica e a clássica.
35
Tabela 1 - Comparação entre administração científica e clássica
Fonte: Ferreira et al (1997, p.25).
As idéias de Taylor e Fayol traduzem o paradigma administrativo que
originou a fase de produção em massa, que teve seu ápice com Ford. Esta nova
concepção de sistema produtivo, surgiu contemporaneamente com a segunda
Revolução Industrial, que será discutida na seção seguinte.
2.3 SEGUNDA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL E A AUTOMATIZAÇÃO RÍGIDA
A segunda revolução industrial, segundo Black (1998), começou no início
de 1900, com o advento das linhas de montagem e o conceito de produção em
massa de Ford. Grandes e caros sistemas de manufatura, chamados de linhas
transfer, faziam parte dessa tendência. Estes sistemas, totalmente desenvolvidos
nos anos 40, tinham enormes mecanismos automáticos de movimentação de
materiais, dos quais surgiu o termo automação.
Outro fator relevante, do prisma tecnológico, é que toda a tecnologia de
processo desenvolvida e empregada no fordismo era de base eletromecânica. Essa
tecnologia, por suas peculiaridades, nortearam Ford a desenvolver um processo
produtivo rígido, “batizado” por alguns autores, como Black (1998), de automação
rígida. Outras expressões foram empregadas para nomear a tecnologia Fordista,
como semi-automação, mecanização extrema dentre outras.
Estas mudanças, sob a ótica de Volpato (1999), se relacionam à lógica do
modo de produção capitalistas que tem como princípio o aumento constante da
produtividade e mercados. Isso implica diretamente num desenvolvimento
tecnológico progressivo e contínuo, que começa com a invenção da máquina a
36
vapor no século XVIII, uso da eletricidade e linha de montagem no século XIX, a
terceira Revolução, marcada pela microeletrônica por meio de novas formas de
gestão da mão de obra, da automatização, robotização e informação do sistema
produtivo, a qual, será abordada mais adiante.
A linha de montagem Fordista, implementou nas indústrias uma nova
tecnologia de processo, denominada por alguns autores de automação rígida e por
outros autores de semi–automatização, como citado anteriormente. Esse novo
paradigma tecnológico era caracterizado pela tecnologia eletromecânica. Conforme
corrobora Black (1998, p.18), “este tipo de automação é hoje chamado de fixa em
contraste à automação flexível, que envolve equipamentos programáveis”.
2.4 FORDISMO
O fordismo é considerado uma extensão e superação do taylorismo. Ele
aprofunda o taylorismo, porque aumenta o controle sobre o trabalho e cria uma linha
de montagem em grande escala, buscando ao máximo a produtividade. Com isso,
Ford conseguiu mecanizar de forma semi-automática a circulação de objetos e dos
meios de trabalho no decorrer do processo produtivo, exigindo ainda mais a
superespecialização do homem. O ritmo e a velocidade do trabalho eram
determinados pelos equipamentos, e o trabalhador tinha que se sujeitar a eles. Ford
classificou esse processo como sendo o princípio de intensificação para diminuir o
tempo de produção e permitir a rápida colocação do produto no mercado. Como
condição chave para a produção em massa, Ford também levou em conta, a
simplicidade por meio dos seguintes aspectos:
a) A progressão do produto através do processo produtivo é o
planejamento, a ordem e o fluxo contínuo.
b) O trabalho deve ser entregue ao trabalhador em vez de deixá-lo com
a iniciativa de ir buscá-lo
c) As operações devem ser analisadas e divididas em elementos
menores.
37
À luz de Vieira (1989), a característica básica do fordismo, ou melhor, a
síntese de todos os seus princípios, é a linha de montagem. Por demais conhecida,
a linha de montagem, segundo o referido autor, foi introduzida na fábrica de
automóveis Ford e combinou dois sistemas de trabalho já adotados em fábricas de
fechaduras e em fábricas de relógio. Na primeira, as caixas de peças passavam
diante do operário que daí retirava uma peça e colocava no bloco principal. Na
produção de relógio, o operário, tendo a seu lado uma caixa contendo um tipo de
peças, encaixava-a na parte principal que era passada ao operário seguinte.
Ford, conforme Vieira (1989), estoca, então, as peças junto ao operário e
faz o conjunto principal ser transportado mecanicamente. Com isso, elimina a
desvantagem da produção de fechaduras – procurar a peça – e introduzir o
movimento mecânico no conjunto principal, o que não ocorria na fabricação de
relógios.
Para Gomes (2002 p. 34).
Nesse sistema de produção, a linha de montagem funciona como
mediadora entre os vários postos de produção, proporcionando tanto a
economia do tempo de locomoção dos operadores, como maior rapidez no
transporte das peças e regulação do ritmo de trabalho. Isto é, cada
trabalhador realiza uma tarefa no tempo que lhe é determinado pela cadeia
de produção.
Para Gomes (2002 p.37), “enquanto no taylorismo o rendimento é
diretamente associado aos métodos de trabalho articulados à atividade humana, no
fordismo, a atividade humana é conectada, de forma dependente, à atividade das
máquinas”.
A tecnologia de processo, adotada por Ford, consistia em máquinas
dedicas (especificas) e semi-automatizadas, ou seja, em máquinas especificas para
um tipo de operação, tendo como conseqüência a semi–automatização, não apenas
do transporte de materiais em processo, mas também dos operários
(intercambiáveis).
O fordismo é uma estratégia mais abrangente de organização de
produção que envolve extensa mecanização, com uso de maquinaria, ferramentas
especializadas, linhas de montagem e de esteira rolante, além da crescente divisão
do trabalho (CATTANI, 1997 apud VOLPATO, 1999).
38
As ferramentas de Ford, como enfatiza Womack et al (1992), eram
altamente precisas e, em muitos casos, totalmente ou quase automatizadas (semi–
automatizadas), mas também eram dedicadas a produzirem um único item, em
alguns casos num grau absurdo.
Segundo Womack et al (1992, p.24), “os visitantes de Highland Park
tinham amiúde a impressão de que a fabrica de Ford era realmente uma imensa
máquina, com cada passo de produção intimamente ligado ao subseqüente”.
Comparando com as máquinas–ferramentas empregadas no Taylorismo,
tomando como exemplo o torno, sendo a máquina–ferramenta mais empregada na
usinagem, esta, segundo Vieira (1989), vai ter seus modelos multiplicados pela
organização fordista do trabalho. Aperfeiçoam-se os tornos de produção,
equipamentos com a finalidade exclusiva de produzir em massa, realizando, com
grande rapidez, uma seqüência limitada de operações.
Cattani, 1997 (apud VOLPATO, 1999), diz que, apesar das diferenças, o
taylorismo (como estratégia patronal de gestão e organização do processo de
trabalho) e o fordismo (caracterizado pela mecanização do processo de trabalho
através de esteiras suspensas rolantes), compõem a Organização Cientifica do
Trabalho (OCT), conjugando a utilização intensiva da máquina, com ênfase no
controle e na disciplina fabril da autonomia dos produtores diretos e do tempo
ocioso, com o objetivo de aumentar a produtividade.
Após a fase da produção em massa, surge uma nova concepção de
sistema de manufatura que emprega o novo paradigma da produção enxuta,
contemplando uma nova era tecnológica, proporcionada pelo início da automação
flexível e o advento de uma tecnologia inovadora com base na microeletrônica.
2.5 TOYOTISMO (JIT)
Após a Segunda Guerra Mundial, com a crise capitalista e a quebra do
paradigma da produção em massa, iniciada por Ford com o Model T, surge a
necessidade no Japão, de uma nova forma de organizar o trabalho, o STP, o qual,
mudaria a tendência dos sistemas de manufatura, doravante, criando um novo
39
conceito denominado por alguns autores de produção enxuta “lean prodution”,
alicerçado na filosofia JIT.
Temponni e Pandya, 1995 (apud GOMES, 2002, p.55) analisam o JIT
como “um sistema de manufatura que busca a eliminação dos desperdícios, a
redução dos custos, o controle da qualidade total (TQC) e a valorização da
participação do empregado”.
Muitas expressões, segundo Gomes (2002), são usadas para caracterizar
o JIT, todas convergindo para o mesmo foco, quais sejam:
• produzir no momento certo e na quantidade necessária;
• eliminar desperdício;
• garantir qualidade total;
• simplificar os métodos e processos;
• valorizar e envolver o trabalhador;
• promover o desenvolvimento de processos e de pessoas;
•
atender as necessidades dos clientes.
Segundo a visão do criador da filosofia JIT, Taiichi Ohno, Just-in-Time
significa que em um processo produtivo em que estejam envolvidos clientes e
fornecedores, os componentes devem chegar à linha de montagem, corretamente,
no momento e quantidades certos (OHNO, 1997).
Gomes (2002) diz que esse sistema tem na filosofia just-in-time (JIT) e na
autonomação (automação com um toque humano) seus conceitos fundamentais.
Historicamente o termo JIT é o mais indicado para caracterizar essa filosofia de
produção, apesar, de alguns autores utilizarem termos próprios.
A aludida autora, assevera ainda em sua tese que ferramentas originadas
da tecnologia microeletrônica (manufatura e informação) dão suporte ao JIT, cujos
benefícios estão relacionados à rapidez das informações, produtividade, respostas
rápidas às mudanças, entre outros. Neste grupo, as ferramentas mais utilizadas são
o CIM (manufatura integrada por computador), CAD/CAM, os softwares de MRP e
MRPII e os sistemas de movimentação de materiais que serão discutidos em seções
seguintes.
No toyotismo outra denominação do STP (Sistema Toyota de Produção),
sob a ótica de Alban (2002), a produtividade é buscada com a manutenção e não
40
com a eliminação da flexibilidade. Isso, contudo, não quer dizer que o toyotismo seja
em si um sistema superior ao fordismo. No paradigma eletromecânico, em que este
último surge, os custos de controle eram elevados. Assim, abrir mão da flexibilidade
em prol da produtividade era de fato uma excelente opção e, não por acaso, até o
começo dos anos 70, são as empresas fordistas que dominarão o mundo. Com o
decorrer dos anos 70, contudo, o cenário favorável à produção em massa se esgota.
Não só estagflação dificulta a exploração de escalas crescentes, como um fato novo
– o advento da microeletrônica – reduz drasticamente os custos de controle.
De fato, segundo Alban (2002), esse é um período em que se processa a
miniaturização da eletrônica, possibilitando a constituição de sistemas de controles
extremamente potentes, confiáveis e baratos. Com eles, a automação pode ser
flexibilizada por meio do desenvolvimento de máquinas de comando numérico, robôs
e sistemas informacionais dos mais diversos. A utilização dessa automação flexível,
por sua vez, com o desenvolvimento de softwares amigáveis, tornou-se cada vez
mais fácil. O complicado, ou mesmo o impossível, era adaptar as rígidas
organizações tayloristas/fordistas, da produção em massa, às características desse
novo paradigma. O toyotismo, contudo, não tinha esse problema.
À luz de Alban (2002, p.106) o toyotismo:
Buscando a produtividade com a manutenção da flexibilidade, o toyotismo
casava perfeitamente com a automação flexível. Era como se um fosse feito
sob encomenda para o outro. Não havia impasses nem contradições. Com a
mão-de-obra polivalente e estruturas hierárquicas horizontalizadas, as
empresas toyotistas podiam adotar, e de fato adotaram, a automação
flexível como um avanço natural da mecanização flexível. No limite, era
simplesmente um processo de troca de máquinas e sistemas de controle
humano por máquinas de controle microeletrônico muito mais eficientes.
Prosseguindo conforme Alban (2002, p.106):
Com a automação flexível, o toyotismo estava fadado a assumir a
supremacia nos sistemas produtivos e de fato assim se deu. Mesmo com a
relutância de suas estruturas administrativas, com o ameaçador avanço das
empresas japonesas, ao final dos anos 80, começo dos 90, todas as
grandes empresas ocidentais de montagem foram, de alguma forma,
paulatinamente se convertendo ao toyotismo.
Em linhas gerais, à luz de Alban (2002), o toyotismo é um sistema de
organização da produção estruturado em quatro vertentes básicas. São elas: a
41
mecanização flexível, a multifuncionalização da mão-de-obra, a qualidade total e o
sistema de just in time gerenciamento. A mecanização flexível consiste numa
dinâmica inversa à automação rígida. Ou seja, em lugar de se buscar a eliminação
de controles, via máquinas dedicadas, busca-se uma crescente flexibilização
mecânica, ainda que à custa de controles também crescentes. A
multifuncionalização, por sua vez, consiste numa mão-de-obra altamente treinada
em várias funções para possibilitar, não só a operação das máquinas flexíveis, como
a rápida reconfiguração de todo sistema produtivo, sempre que necessário.
2.6 CIM (Computer Integrated Manufacturing)
Este tópico aborda o sistema de manufatura CIM, ou seja, um novo
paradigma sistêmico de manufatura integrada por computador, o qual é concebido
no ápice da terceira revolução industrial, também denominada por alguns autores,
como revolução com base microeletrônica que, ostenta como ícones o computador,
a microeletrônica e a conseqüente automação flexível dos sistemas de manufatura.
Além disso, o presente tópico aborda a tecnologia de processo peculiar ao CIM,
voltada ao setor de produção de ferramentarias. Compondo, assim, o referencial
teórico principal para a realização deste trabalho.
2.6.1 Terceira revolução industrial e o Advento do CIM
Os processos industriais característicos do velho paradigma tecnológico,
segundo Mattoso (1995, p.66), “são revolucionados pela nova capacidade de
programação do processo de automação e pela crescente substituição de
eletromecânica pela eletrônica”. Em outras palavras, a expansão da terceira
revolução industrial ou microeletrônica.
Para o referido autor, a emergência de sistemas integrados de automação
flexível (sob o paradigma CIM -
Computer Integrated Manufacturing) tenderia “a
ganhar forma ao longo dos anos 90, em direção a um padrão dominante cujas
características são ainda difíceis de prever”.
42
À luz de Gomes (2002, p.50):
A automação, que proporcionou o processo de integração informacional e a
interconexão das tarefas e processos, a eficiência técnica dos sistemas
produtivos depende cada vez mais da qualidade das interfaces e cada vez
menos da produtividade das operações elementares. Essas transformações,
que tiveram início nos anos 70, se ajustam às formas de competição
vivenciadas hoje pelas empresas.
2.6.2 Alguns conceitos de CIM
A automação, na ótica de Volpato (1999), proporciona o aumento da
produtividade pela redução do tempo de produção, possibilitando rápida adaptação
às variedades de demanda, como também podendo oferecer no mercado produtos
diversificados.
Para a aludida autora, um conceito fundamental no âmbito do estudo de
automação dentro dos processos de produção é conhecido como Manufatura
Integrada por Computador (CIM), que pode ser vista de maneira genérica, como a
integração computadorizada de todos os aspectos do projeto, planejamento,
manufatura, distribuição e gerenciamento em uma mesma empresa. O CIM é
apresentado como uma metodologia e um objetivo que busca a integração da
informação necessária entre as várias etapas de desenvolvimento do produto.
Na abordagem CIM, as novas tecnologias com base em microeletrônica
são integradas com o auxílio do computador, de forma a auxiliar o processo desde a
concepção do produto até a sua expedição.
Para a Intel Corporation, diz James Kellso, CIM é a interação entre
pessoas e máquinas por meio do computador e da tecnologia de informação para
integrar e, automaticamente, executar desenvolvimentos e tarefas de manufatura
(KELLSO, 1989).
Enquanto nenhuma definição foi ainda genericamente aceita”, diz Leslie
King, “uma idéia, implícita na maioria das definições, é que CIM é toda
atividade física, organizacional e gerencial, relacionada ao projeto,
produção e distribuição de mercadorias produzidas por uma empresa de
manufatura, incluindo funções internas e externas (p.ex., vendedores,
compradores e subcontratações) com o resultado sendo realimentado (em
malha fechada), com o planejamento da manufatura e o sistema de
controle integrado (KING, 1991, apud, VIEIRA , 1996, p.20).
43
A Computer and Automation Systems Association (CASA), da Sociedade
dos Engenheiros de Manufatura (SME), define CIM como sendo a “integração de
toda a estrutura responsável pela manufatura através do uso de sistemas integrados
e comunicações de dados, acoplados com novas filosofias gerenciais que melhoram
a eficiência organizacional e pessoal” (REHG, 1994 apud VIEIRA, 1996).
Segundo Tubino (2000, p.46) “o sistema CIM visa integrar o planejamento
e o controle das atividades de um sistema produtivo, suportado por uma rede de
sistemas computacionais, formadas basicamente por computadores”.
Já, para Moreira (1996), o CIM é o uso da tecnologia do computador em
todas as funções operacionais e de processamento da informação na fábrica, desde
o recebimento do pedido, o projeto do produto e sua produção até sua expedição.
Segundo Costa e Caulliraux (1995, p.62). O CIM “representa uma forma
específica de funcionamento de um sistema de produção que passa pela integração
organizacional suportada e alavancada pela informática”.
Duimering et al, 1993 (apud SEVERIANO FILHO, 1995) apresentam o
CIM como um sistema que utiliza mecanismos de informação computacional, com o
objetivo de integrar ilhas de automação e ilhas de informação, bem como tecnologias
de produção flexível e avançada, por meio do sistema organizacional de manufatura.
Os autores sustentam que existe bastante similaridade entre os objetivos do CIM e
os do JIT, principalmente no que diz respeito aos benefícios esperados de cada um
destes sistemas.
Nyman, 1992 (apud VIEIRA, 1996) considera CIM como uma evolução do
FMS (Flexible Manufacturing System), que por sua vez, evoluiu da FMC (Flexible
manufacturing cell). Evoluir, neste conceito, refere-se ao aumento do nível de
integração.
De acordo com Severiano Filho (1999), o conceito do sistema CIM está
associado a três elementos básicos, quais sejam: serviços de informação
computacional; mecanismos de integração das atividades operacionais; e as
tecnologias avançadas de produção.
Para Figueira (2003) o CIM é um conceito que combina várias tecnologias
para definir uma fábrica ou organização completamente integrada. Entre estas estão
o CAD/CAM, a Robótica, sistemas automáticos de identificação e de manipulação de
materiais (AGV's e outros), a visão computacional e as redes de comunicação que
interligam todos os elementos constituintes do sistema. Também as áreas satélites
44
como o Marketing, o planejamento e gestão administrativa (a gestão da produção, as
compras, as vendas e a contabilidade geral) são componentes integrantes do
sistema.
Neste trabalho, como já dito, deu-se ênfase a tecnologias de processo
avançadas, as quais compõem o sistema de manufatura CIM e serão abordadas
mais detalhadamente nas próximas seções.
2.6.3 O modelo Y do CIM
O modelo genérico do sistema CIM, conhecido como modelo em “Y”, no
qual, ao seu lado esquerdo estão encadeadas as atividades de planejamento e
controle da produção, enquanto no lado direito estão as atividades técnicas de
engenharia e produção (TUBINO, 2000). A Figura 1 mostra o modelo Y em forma
gráfica.
Figura 1 - Modelo em Y do sistema CIM
Fonte: Tubino (2000, p.47)
45
Neste trabalho deu-se ênfase especial relacionada ao lado direito do
modelo “Y”, em que estão situados elementos pertencentes a tecnologia de
processo CIM, os quais podem ser utilizados no processo de projeto e fabricação de
moldes para injeção plástica. Estes serão apontados e discutidos posteriormente.
2.7 CONSIDERAÇÕES SOBRE AS ATIVIDADES DE PROJETO DE UM MOLDE
Conforme Tonolli (2003), devido a sua complexidade, o projeto de um
molde é uma tarefa que demanda um grande esforço e competência para realizá-la,
pois envolve conhecimentos de diversas áreas técnicas. A habilidade do projetista
em reunir as informações necessárias para o desenvolvimento do projeto
influenciará nas características, na qualidade e nas propriedades da peça moldada.
Desta forma, segundo o referido autor, a compreensão da seqüência de
atividades do projeto pode contribuir de forma a organizar melhor a atividade
projetual. Assim, a atividade de projeto de um molde para injeção pode ser dividida
em dois grandes grupos. O primeiro trata da concepção do molde por meio do
projeto preliminar que irá esboçar a forma que o molde terá. O segundo grupo trata
de desenvolver o molde nos seus mínimos detalhes já objetivando a sua fabricação.
A Figura 2 ilustra estes dois estágios do processo de projeto do molde.
Figura 2 -Atividades do projeto para moldes de injeção plástica
Fonte: Adaptado de Tonolli (2003, p.8)
Ainda mediante Tonolli (2003), as funções, interações e formas de
desenvolvimento de projetos de moldes são de importância fundamental para que se
possa desenvolver um ambiente propício no sentido de que, a partir da
46
compreensão dessas formas de projeto e dos elementos relevantes que o envolvem,
é que se poderá estabelecer a forma mais adequada de concepção de um molde.
Um molde pode ser dividido em seis sistemas principais, sendo que cada
um está diretamente relacionado a uma função. Essas funções já haviam sido
identificadas (REES, 1995, STOECKHERT; MENNIG, 1998, MENGES et al 2001
apud TONOLLI, 2003). No Quadro 1, pode-se observar como se relacionam estes
sistemas em relação as suas funções.
Quadro 1 - Sistemas e funções gerais para moldes de injeção de plásticos
Fonte: Tonolli (2003, p.10)
Conforme Tonolli (2003) e corroborado com o Quadro 2, dentro da
atividade de projeto de um molde se destacam seis funções principais, as quais
serão descritas a seguir:
a) Cavidades de injeção
É o componente do molde responsável pelas definições de tamanho,
dimensões e acabamento superficial do produto injetado. Diversos são os critérios e
os fatores limitantes que devem ser considerados na definição do número de
cavidades. Alguns critérios que devem ser levados em consideração são: tamanho e
capacidade da máquina injetora, geometria da peça e tempo do ciclo de injeção. A
informação do número de cavidades deve ser acompanhada dos dados da máquina
que receberá o molde, uma vez que há uma relação direta entre número de
cavidades e máquina injetora. Esse vínculo dá-se em relação à força de fechamento
da máquina injetora, dimensões da máquina, quantidade de material capaz de ser
47
injetada por ciclo de injeção, quantidade de material plastificado que a máquina pode
fornecer ao molde.
Como o volume de produção e todo o processo produtivo estão sob o
controle do cliente, o número de cavidades normalmente é por este informado,
ficando a cargo da ferramentaria e/ou do projeto a distribuição e a posição destas
cavidades no interior do molde. Em algumas situações, a ferramentaria e/ou o setor
de projetos podem sugerir o número de cavidades do molde a pedido do cliente.
b) Sistema de alimentação
O sistema de alimentação é responsável por conduzir o material desde a
saída do canhão da injetora até o interior das cavidades, e é composto por três
subsistemas denominados: canal de injeção (resultado da bucha de injeção, também
chamado de “jito”), canais de alimentação (principal e secundário) e canais de corte
(passagem do canal de alimentação para o interior da cavidade). Vide Figura 3.
Figura 3 - Componente do Sistema de Alimentação
Fonte: C-Mold Design Guide (2000 apud TONOLLI, 2003, p.11)
Os canais de alimentação devem ser projetados de forma a fornecer o
mesmo volume de material fundido e a mesma pressão de injeção por todo o
percurso de alimentação, até a entrada e preenchimento das cavidades. Como
requisito adicional, deve oferecer o menor peso possível e ser facilmente
desmoldado.
48
c) Sistema de extração
O sistema de extração tem como função principal, remover a peça
moldada do interior do molde, após os processos de injeção (preenchimento do
molde e compactação do material) e resfriamento terem terminado. As formas de
extração da peça do interior do molde podem ser feitas por meio de pinos extratores,
buchas extratoras, lâminas extratoras, placas extratoras, pinças extratoras ou ar. Os
extratores devem ser posicionados preferencialmente em áreas onde poderão atuar
sobre cantos, nervuras e/ou paredes laterais das peças. A extração é uma situação
crítica no processo, pois pode comprometer permanentemente a peça moldada
devido ao posicionamento inadequado dos extratores, gerando empenamentos,
tensões residuais ou marcas.
d) Sistema de refrigeração
O sistema de refrigeração tem como principal função, o controle de
temperatura do molde, a fim de permitir condições adequadas ao fluxo do material
no interior do molde e garantir o resfriamento do componente moldado até atingir o
estado sólido. Durante esse processo, o sistema deve trabalhar de forma a reduzir
ou eliminar possíveis tensões residuais termo-induzidas provenientes do
resfriamento desbalanceado. Vide Figura 4.
Figura 4 - Mecanismo da distorção geométrica causada por resfriamento
desbalanceado
Fonte: C-Mold Design Guide (2000 apudTONOLLI, 2003, p.15)
A refrigeração é um dos elementos mais críticos no projeto de um molde.
Dela dependerá o tempo de ciclo o qual influenciará diretamente na produção e
PEÇA RUIM
RESFRIAMENTO
ADEQUADO
RESFRIAMENTO
INADEQUADO
PEÇA BOA
49
produtividade do molde que por sua vez influenciará no custo final do produto
injetado. Além disso, as características do polímero devem ser consideradas no
projeto da refrigeração, ou seja, a estrutura do polímero, sendo amorfa ou cristalina,
repercutirá no projeto.
e) Sistema de ventilação
Os sistemas de ventilação em um molde de injeção têm por finalidade
permitir o escape do ar e dos gases gerados no processo que poderiam ficar retidos
no interior do molde durante a fase de preenchimento. A retenção desses gases
coloca em risco a adequada operação do molde, uma vez que retardam o
preenchimento e podem provocar pontos de queima no produto injetado. A solução
para este problema é relativamente simples, bastando apenas prover pequenas
aberturas em pontos estratégicos do molde. Estas aberturas podem ser pequenas
ranhuras entre duas placas, folgas de ajuste entre os insertos de cavidades, machos
e extratores ou pela inserção de elementos porosos como grãos de bronze
aglomerados, os quais permitem a passagem dos gases pelos espaços
intergranulares.
f) Distribuição das cavidades
A distribuição das cavidades no molde definirá o lay out do mesmo de
forma a ter o melhor aproveitamento de espaço além de prover o adequado
balanceamento das forças de injeção.
2.8 CONSIDERAÇÕES SOBRE MANUFATURA DE CAVIDADES E MACHOS
(COMPONENTES FUNCIONAIS) E COMPONENTES DE SUPORTE DE UM
MOLDE
Várias técnicas de fabricação de componentes funcionais e de suporte
para moldes de injeção plástica são conhecidas, entretanto, os métodos tradicionais
de usinagem (torneamento, fresamento e retifica) são os mais utilizados. Segundo
Mengues, 1986 (apud VOLPATO, 1993) provavelmente, 90% dos moldes são
fabricados com operações de usinagem com remoção de cavaco. A Figura 5 mostra
50
as operações de usinagem com remoção de cavaco (fresagem e torneamento) e por
abrasão (retificação).
FRESAGEM TORNEAMENTO RETIFICAÇÃO
Figura 5 - Operações de fresagem, torneamento e retificação.
As operações de usinagem de um molde subdividem em três, as quais
serão mencionadas e discutidas a seguir.
Desbaste: Primeira operação na fabricação das cavidades e machos do
molde, tendo como objetivo eliminar a maior parte do material excedente. Esta
operação deixa o material bruto no formato da superfície da cavidade ou macho
desejada. No entanto tem como característica deixar um sobremetal com grandes
variações.
Pré-Acabamento: pode-se dizer que esta operação é a mais importante,
pois tem como finalidade eliminar as variações do sobremetal deixadas pela
operação de desbaste, e deixar o sobremetal uniforme para a operação de
acabamento das cavidades e machos.
Acabamento: Última operação na fabricação do molde, seu objetivo é
deixar a superfície das cavidades e machos com bom acabamento superficial, a fim
de reduzir ao máximo a operação de polimento, sem perder a exatidão em relação à
geometria original.
No entanto, a técnica de eletroerosão por penetração vem sendo muito
utilizada nas ferramentarias, principalmente devido a características como: a
possibilidade de usinar peças temperadas; a facilidade de usinagem de pequenos
detalhes e de formas delgadas (reforços, assento para parafuso, abas, etc.); pelo
bom acabamento superficial resultante (DYM, 1979; GETTELMAN, 1990;
SHANAHAAN, 1993 (apud VOLPATO, 1993). A Figura 6 mostra um eletrodo
disposto em uma máquina de eletroerosão por penetração.
51
Figura 6 - Eletrodo disposto em uma máquina de eletroerosão por penetração
A obtenção da cavidade e macho ocorre por meio do fresamento em uma
fresadora (universal, ferramenteira ou copiadora), a usinagem do eletrodo (também
ocorre em fresadora) com posterior obtenção da cavidade utilizando eletroerosão por
penetração Auto (1989 apud VOLPATO, 1993). Estas técnicas são, muitas vezes,
usadas em conjunto para a obtenção mais adequada de uma cavidade (AUTO,
1989; GETTELMAN; 1990 apud VOLPATO, 1993).
No tocante aos componentes de suporte (pinos extratores e guias,
buchas, colunas, etc.), a grande maioria são produzidos em operações de
torneamento e posteriormente retificados ou lixados no próprio torno, uma vez que,
estes componentes são peças em revolução, entretanto alguns componentes de
suporte como espaçadores e placas extratoras são produzidos em operação de
fresagem e posteriormente retificados.
2.9 ELEMENTOS QUE CONSTITUEM A TECNOLOGIA DE PROCESSO CIM –
COM ENFOQUE PARA FERRAMENTARIAS
Esta seção aborda alguns elementos componentes da tecnologia CIM,
enfocando um ambiente produtivo de uma ferramentaria. Para tal, o Quadro 2
mostra os componentes e suas respectivas funções no processo produtivo de um
molde para injeção plástica.
52
Quadro 2 - Componentes da tecnologia de processo CIM e suas respectivas funções no
processo produtivo de um molde
Fonte: adaptado de Koike (1995)
2.9.1 Sistemas CAD (Computer Aided Design)
Segundo Aguiar, 1995 (apud FERNEDA, 1999), o CAD (sigla proveniente
do inglês - Computer Aided Design), Projeto Auxiliado por Computador, envolve
qualquer tipo de atividade de projeto em engenharia, sobre o qual se faz uso
interativo do computador, a fim de desenvolvê-lo, analisá-lo, otimizá-lo ou modifica-
lo.
Desde o início dos tempos, o homem tem usado, basicamente, duas
maneiras para representar suas idéias acerca de um objeto, de forma que sejam
compreendidas por outras pessoas: por meio de esculturas (fabricando modelo físico
em três dimensões ou por meio de desenhos (representando em perspectivas ou
vistas ortogonais) sendo que o processo de codificação e decodificação de desenho
2D é passível de erros, tanto por parte de quem gera o código quanto por parte de
quem o interpreta (SOLINHO, 1998 apud FERNEDA, 1999).
Segundo Solinho, 1998 (apud FERNEDA, 1999) até cerca de 30 anos
atrás, quase todos os desenhos mecânicos produzidos no mundo eram feitos por
meio do processo manual, que apresentava os seguintes problemas:
• Baixa produtividade devido à produção de desenhos estarem
diretamente ligada à habilidade do desenhista.
• Erros de representação geométrica e erros de cota que seriam
detectados durante a montagem dos equipamentos.
53
• Alterações no desenho muitas vezes poderiam significar fazê-los
totalmente.
Com a introdução dos sistemas CAD, o que ocorre segundo Carvalho,
1989 (apud FERNEDA, 1999) é a automatização das atividades da rotina pelo
computador, otimizando assim o trabalho do projetista e possibilitando que ele utilize
maior parte do seu tempo em trabalho criativo, testando rapidamente, por exemplo,
várias opções construtivas.
De acordo com Groover e Zimmers, 1984 (apud FERNEDA, 1999)
existem varias razões fundamentais devido as quais se deve implementar um
sistema CAD:
• Aumentar a produtividade do projetista.
• Melhorar a qualidade do projeto.
• Melhorar as comunicações durante o desenvolvimento e execução de
um projeto.
• Criar uma base de dados para manufatura.
A Figura 7 aborda uma comparação entre um processo de projeto
convencional e uma plataforma CAD, em que se relacionam as fases finais do
processo geral de projeto descrito por Shigley, 1997 (apud FERNEDA, 1999).
Figura 7 - Aplicação do computador no processo de projeto
Fonte: Adaptado de Shigley, 1997 (apud FERNEDA, 1999).
54
2.9.2 Atividades de projeto de um molde utilizando tecnologia de processo
CIM (Etapa CAD) - Concepção do artefato plástico e do molde
Conforme Mills, 1989 (apud Koike, 1995) o ponto de partida para o projeto
de um molde para injeção é a peça de plástico que o mesmo deverá produzir. No
contexto do projeto auxiliado por computador (CAD), é o modelo geométrico da peça
que servirá como base para todas as etapas subseqüentes, tanto em termos de
projeto quanto de fabricação do molde. A Figura 8 ilustra um modelo geométrico de
um artefato plástico desenhado em uma plataforma CAD.
Figura 8 - modelo geométrico desenhado em uma plataforma CAD
Fonte: Moldwizard (2000)
Dentro de um ambiente CIM, esta parte inicial do projeto de um molde que
abrange a concepção de um modelo geométrico do artefato plástico, pode ser
executada por um cliente e transmitida para o setor de projeto de uma ferramentaria
utilizando recursos presentes na TI (tecnologia de informação) como e-mail ou
através de disquetes, pen drive, CD’s, permitindo que o cliente participe do processo
produtivo do molde, interagindo e criando um ambiente colaborativo, uma vez que o
fluxo de informações entre cliente e ferramentaria pode acontecer, mesmo a longas
distancias.
Dentro de uma plataforma CAD, depois de gerar ou receber do cliente o
modelo geométrico do artefato plástico (3D), o projetista pode visualizá-lo sob vários
ângulos, facilitando assim, uma observação volumétrica do artefato plástico sem que
ele exista fisicamente. A Figura 9 ilustra este recurso visual.
55
Figura 9 - Visualização de um artefato plástico sob diferentes ângulos
Fonte: Moldwizard (2000)
Após a concepção do modelo geométrico do artefato plástico, prossegue-se
dentro de um ambiente CAD com o projeto do produto, que em uma ferramentaria
equivale ao molde. As etapas subseqüentes do projeto do produto serão discutidas a
seguir.
a) Cavidades de injeção
Alguns critérios, como na metodologia convencional, devem ser levados
em consideração no projeto das cavidades dentro de um ambiente CIM, quais
sejam: tamanho e capacidade da máquina injetora, geometria da peça e tempo do
ciclo de injeção. Além disso, como já mencionado, a informação do número de
cavidades deve ser acompanhado dos dados da máquina que receberá o molde,
uma vez que há uma relação direta entre número de cavidades e máquina injetora.
Este vínculo dá-se em relação à força de fechamento da máquina injetora,
dimensões da máquina, quantidade de material capaz de ser injetada por ciclo de
injeção, e quantidade de material plastificado que a máquina pode fornecer ao
molde.
O projeto gráfico das cavidades de um molde, dentro de um ambiente
CIM, começa com a determinação do número de cavidades, distribuição e
localização destas dentro de um bloco de material maciço que contém as dimensões
de toda a estrutura do molde. A Figura 10 mostra um artefato plástico dentro de um
bloco maciço.
56
Figura 10 - Visualização de um artefato plástico dentro de um bloco maciço
Fonte: Moldwizard (2000)
Posteriormente o artefato plástico é distribuído e localizado de forma
simétrica, obedecendo ao melhor posicionamento em relação à massa total da
estrutura completa do molde, este layout depende da geometria do artefato plástico
e do balanceamento de distribuição da massa plástica na estrutura do molde. A
Figura 11 mostra a distribuição e localização do artefato plástico (layout).
Figura 11 - Distribuição e localização do artefato plástico (layout).
Fonte: Moldwizard (2000)
A plataforma CAD oferece recursos que possibilitam o projetista de um
molde criar artifícios mecânicos (tools) acoplados ao artefato plástico virtual, os
quais transmitirão sua geometria (parting) para a cavidade e o macho que, por sua
vez, permitirão a transferência de detalhes construtivos projetados no artefato
57
plástico virtual para os artefatos injetados após o ciclo de injeção, como mostra a
Figura 12 (setas vermelhas).
Figura 12 - Artifícios mecânicos (tools)
Fonte: Moldwizard (2000)
A primeira parte do parting abrange a junção do artefato plástico virtual (forma
desejada) com o artifício(s) mecânico criado pelo projetista, com a intenção de
formar uma peça única permitindo a transferência dos detalhes construtivos para o
artefato plástico real. A segunda parte do parting consiste em transferir a geometria
do artefato plástico, agora adicionado ao artifício mecânico (peça única), para dois
sólidos brutos, os quais se transformarão em cavidade e macho. A Figura 13 ilustra
o parting.
Figura 13 - 1ª e 2ª parte da criação da cavidade e macho
Fonte: Moldwizard (2000)
58
Após a criação da cavidade e do macho, ambos responsáveis pela
geometria do artefato plástico que será injetado, a plataforma CAD oferece ao
projetista recursos (3D) capazes de dimensionar e posicionar todos os componentes
de suporte, os quais atuarão no funcionamento dinâmico do molde durante o ciclo de
injeção. Uma vez projetado o sistema estrutural do molde (base do molde), o
projetista localiza a cavidade e o macho de forma acoplada no interior do molde
como mostra a Figura 14.
Figura 14 - Base do molde e inserção do conjunto cavidade e macho
Fonte: Moldwizard (2000)
b) Sistema de alimentação
O sistema de alimentação (runner) dentro de um ambiente CAD é
projetado de forma volumétrica (3D).
O projetista pode definir o caminho e a respectiva
geometria tridimensional (circular, trapezoidal, elíptica) do canal de injeção, canais de
alimentação (principal e secundário), e canais de corte. Além disso, a plataforma CAD
oferece recursos que calculam volume dos canais e vazão de material dispostos nos
subsistemas de alimentação. A Figura
15 ilustra o projeto de um sistema de
alimentação.
Figura 15 - Sistema de alimentação (runner)
Fonte: Moldwizard (2000)
59
c) Sistema de extração
O ambiente CAD oferece recursos tridimensionais para o projeto do
sistema de extração, facilitando a visualização do projetista em relação ao
posicionamento de pinos extratores, buchas extratoras, lâminas extratoras, placas
extratoras, pinças dentre outros dispositivos, os quais devem ser posicionados
preferencialmente em áreas em que poderão atuar sobre cantos, nervuras e/ou
paredes laterais das peças, desta forma não causando marcas de extração no
artefato plástico moldado. Outro recurso que o CAD oferece é o corte dos
dispositivos extratores de acordo com a superfície moldante da cavidade ou macho,
como ilustra a Figura 16.
Figura 16 - Sistema de extração (ejector)
Fonte: Moldwizard (2000)
d) Sistema de refrigeração
O sistema de refrigeração (cooling) dentro de uma plataforma CAD, por
ser projetado visualizando seu percurso envolta da cavidade e do macho de forma
volumétrica (3D), este recurso possibilita ao projetista uma melhor visualização da
forma de disposição desse sistema, objetivando proporcionar uma refrigeração
uniforme do artefato plástico no instante da solidificação dentro do ciclo de injeção.
Além disso, o CAD permite a colocação de acessórios (conectores, tacos, cascatas,
orings, etc.) como pode ser observado na Figura 17.
60
Figura 17 - Sistema de refrigeração (cooling)
Fonte: Moldwizard (2000)
e) Sistema de ventilação
Os recursos pertencentes a um ambiente CAD 3D permitem ao projetista
de um molde efetuar a projeção geométrica e localizar o sistema de ventilação
(gate), de forma a otimizar o escape do ar e dos gases gerados no processo que
poderiam ficar retidos no interior do molde durante a fase de preenchimento da
cavidade dentro do ciclo de injeção, como mostra a Figura 18.
Figura 18 - Sistema de ventilação (gate)
Fonte: Moldwizard (2000)
f) Distribuição das cavidades
A discussão sobre a distribuição das cavidades (lay out) na estrutura de
um molde em uma plataforma CAD foi discutida anteriormente na seção 2.9.2.a.
Por fim, um recurso gerado automaticamente a partir do projeto gráfico
executado em uma plataforma CAD, engloba a lista de materiais (bill of material)
listando todo o material necessário a manufatura do molde projetado. Vide Figura
19.
61
Figura 19 - Lista de material (bill of material)
Fonte: Moldwizard (2000)
2.9.3 Sistemas CAE (Computer Aided Engineering)
O mercado competitivo dos dias de hoje, exige um produto com qualidade
confiabilidade e durabilidade. Assim como uma rápida resposta em termos de estudo
e execução dos produtos.
Conforme Figueira (2003) o termo CAE designa um conjunto de técnicas
que permitem a avaliação de aspectos de um produto geralmente concebido de
CAD.
À luz de Costa e Caulliraux (1995, p. 111):
O CAE que consiste numa abordagem de engenharia predicativa, a qual,
ataca problemas já no ciclo de projeto, reduzindo o número de correções de
alto custo, na fase de implementação. Em comparação com as técnicas
tradicionais de engenharia, baseadas na confecção de protótipos, muitas
vezes caros e consumindo uma grande quantidade de tempo, a engenharia
preditiva envolve a construção e o teste de protótipos em nível de software,
o que substancialmente reduz custos e tempo de projeto, enquanto
aprimora a qualidade do produto.
Sob a ótica de Figueira (2003) o CAE tem evoluído em um ritmo
apreciável, isso porque os métodos subjacentes estão razoavelmente estabilizados,
as interfaces com o utilizador e/ou com sistemas CAD/CAM registram um enorme
progresso, facilitando a interligação, integração e os requisitos computacionais
associados ao CAE começam a ser satisfeitos em plataformas computacionais de
médio custo.
62
Os softwares de CAE, conforme Figueira (2003), utilizam modelos digitais
para simular fenômenos físicos reais através de métodos numéricos aproximados.
Os sistemas CAE, mais difundidos atualmente, são baseados no método dos
elementos finitos, o qual separa um modelo de CAD em pequenas partes,
resolvendo então um conjunto de equações algébricas para obter os resultados
desejados, em função das cargas e das condições de contornos aplicados.
A principal vantagem da utilização do CAE, conforme afirma Figueira
(2003), é a possibilidade de testar, simular e eventualmente validar um produto 3D
sem construí-lo fisicamente. O produto é desenhado em CAD, posteriormente
validado em CAE. É um processo que pode sofrer várias interações, ou seja, pode
ser necessário desenhar várias vezes a peça até esta cumprir os requisitos
necessários.
2.9.4 Atividades de projeto de um molde utilizando tecnologia de processo
CIM (Etapa CAE) - Validação do artefato plástico e do molde
“O perfeito funcionamento mecânico de um molde de injeção de plásticos
nem sempre implica em peças perfeitamente moldadas” (KOIKE, 1995, p. 64).
É comum efetuarem-se “retrabalhos” em moldes e reajustes nos
parâmetros de injetoras após o primeiro teste na máquina. Isso decorre do fato de
que, mesmo técnicos experientes têm dificuldades em prever, com certeza, o
comportamento do molde e da massa fundida que escoa no interior do mesmo
(STAY, 90 apud KOIKE, 1995). A identificação prévia de defeitos no moldado,
motivados por desbalanceamento de fluxo, acúmulos localizados de tensões
cisalhantes e térmicas, gradientes exagerados de pressão, entre outros, é uma
tarefa quase impossível, tendo em vista apenas o sentimento prático do processo
(empirismo).
Com o objetivo de eliminar ou reduzir ao máximo esses tipos de
problemas, a utilização de sistemas CAE é uma alternativa que vem sendo cada vez
mais adotada (PUTTRÉ, 1993 apud KOIKE, 1995).
63
Existem, conforme Koike (1995), sistemas CAE 2D ou 3D que são
dedicados à área de plásticos e outros de finalidade genérica, aplicável a qualquer
projeto mecânico como o DELCAM o e PARAMETRIC.
Através dos primeiros, pode-se realizar uma análise térmica, ao longo do
ciclo de injeção, considerando, inclusive, problemas relativos à contração e ao
empenamento da peça após ser retirada do molde e reológica (relativa ao
comportamento do plástico durante o processo de injeção) (MOLDFLOW, 1993). Os
últimos são aplicados para analisar o comportamento do artefato plástico quando
solicitado mecanicamente. A Figura 20 mostra uma aplicação (térmica) do CAE, na
análise do gradiente de temperatura nos canais de injeção principal secundário e
peça injetada.
Figura 20 - Análise do gradiente de temperatura no canal e peça injetada
Fonte: Moldflow (2005)
Ambos utilizam métodos numéricos para solucionar as equações
pertinentes a cada situação, sendo o método de Elementos Finitos, o mais difundido
(STAY, 1990 apud KOIKE, 1995).
Considerando, segundo Dihlmann, 1993 (apud KOIKE, 1995),
particularmente a análise reológica, podem ser obtidas informações qualitativas e
quantitativas que permitem:
• determinar quantos pontos de injeção são necessários e a localização
dos mesmos;
• prever o aparecimento de possíveis “bolhas de ar” no interior do
moldado e linhas de solda na superfície da peça;
64
• determinar a orientação principal do fluxo do material dentro dos canais
de injeção e das cavidades;
• e determinar parâmetros do processo de injeção.
Já a análise térmica possibilita o balanceamento do sistema de
refrigeração do molde, de maneira que a transferência de calor do material para o
molde seja a mais homogênea e rápida possível MENGES, MOHREN, 1993 (apud
KOIKE, 1995), o que evita distorções posteriores na peça, além de problemas
relativos à sua extração.
No que concerne à análise reológica via sistemas CAE, uma metodologia
para sua execução foi proposta por Dihlmann (1993 apud KOIKE, 1995), que incluiu
as seguintes etapas básicas, resumidas a seguir, em função de sua importância para
este trabalho.
a) seleção do material e parâmetros de injeção;
b) modelamento geométrico;
c) geração da malha de elementos finitos a partir do modelo
geométrico;
d) simulação do preenchimento das cavidades;
e) e análise qualitativa e quantitativa dos resultados.
No âmbito deste trabalho, a plataforma CAE como ferramenta
componente da tecnologia de processo CIM objetiva, durante a fase de projeto,
prevenir alguns inconvenientes relacionados ao comportamento reológico e térmico
do artefato plástico. Desta forma, o CAE atua na fase subseqüente do projeto do
molde numa plataforma CAD. Esta fase do projeto de um molde em um ambiente
CAE tem como finalidade avaliar o artefato plástico e conseqüentemente o molde
que o moldará, ou seja, abrange a fase de validação do artefato plástico injetado, em
nível de software, ainda na etapa de projeto do molde. Algumas aplicações de
analise térmica e reológica serão discutidas a seguir:
a) Análise térmica
A Figura 21 ilustra o comportamento térmico do sistema de refrigeração
disposto em volta de um artefato plástico virtual. A escala vertical de cores indica um
gradiente crescente de temperatura (ºC ou ºF) da cor azul escura até a cor
65
vermelha. Desta forma, o projetista pode observar como esta ocorrendo a
refrigeração do artefato plástico (uniforme ou não), bem como a temperatura do
fluido refrigerante, podendo assim, avaliar se o sistema de alimentação é eficaz ou
precisa ser modificado.
Figura 21 - Comportamento térmico do sistema de refrigeração e artefato plástico
Fonte: Moldwflow (2005)
A plataforma CAE oferece recursos que mostram o comportamento
térmico de um artefato plástico no instante da injeção, ou seja, quando a massa
plástica em estado líquido preenche a cavidade do molde. Além disso, pode mostrar
o comportamento térmico do artefato plástico no processo de solidificação, quando a
massa plástica transfere calor para as paredes da cavidade e o sistema de
refrigeração, atingindo assim, a forma rígida. As figuras 22 e 23 demonstram o
comportamento da massa plástica nestes momentos.
Figura 22 - Comportamento térmico do artefato plástico no instante da injeção.
66
Figura 23 - Comportamento térmico do artefato plástico
no processo de solidificação
Fonte: Moldwflow (2005)
b) Analise reólogica
A analise reológica está relacionada ao comportamento físico e mecânico
da massa plástica durante o ciclo de injeção. Alguns comportamentos reológicos que
podem ser analisados em uma plataforma CAE serão dispostos a seguir.
A plataforma CAE oferece recursos capazes de informar ao projetista o
tempo utilizado para que um artefato plástico seja injetado (fulltime). Para isto, se
emprega uma escala colorida vertical em que o tempo em segundos é representado
de forma crescente, iniciando com a cor azul escura e finalizando com a cor
vermelha. Esta última mostra o setor do artefato plástico que será injetado por
último. A Figura 24 aponta o tempo de injeção gasto em um artefato plástico.
Figura 24 - Tempo de injeção gasto em um artefato plástico.
Fonte: Moldwflow (2005)
67
O comportamento da distribuição da pressão de injeção no artefato
plástico
em um instante pode ser
analisado em uma plataforma CAE. Para tal
fim, o projetista dispõe de uma escala vertical colorida que demonstra de forma
crescente o gradiente de pressão (psi) nas partes do artefato, partindo da cor azul
escura até a cor vermelha, esta representando o ponto que está sujeito a uma
pressão mais elevada. A Figura 25 ilustra o gradiente de pressão em um artefato
plástico.
Figura 25 - Gradiente de pressão em um artefato plástico
Fonte: Moldwflow (2005)
A contração (Shrink) plástica, reação física e mecânica que ocorre
durante o resfriamento com o artefato plástico alguns instantes após sua injeção,
assume um importante fator que deve ser levado em consideração no projeto da
cavidade e macho, estes devem ser projetados com dimensões volumetricamente
maiores, uma vez que a massa plástica líquida, no momento da injeção, preenche a
cavidade ,assumindo suas dimensões, nesse instante, maiores. Além disso, ocorre
no momento da solidificação do artefato plástico a reação da deflexão
(empenamento) que consiste na mudança da direção de arestas e superfícies do
artefato injetado em relação ao projetado.
Ambas as reações podem ser visualizadas em uma plataforma CAE,
obedecendo a uma escala vertical colorida graduada em milímetros, que se inicia
com a cor azul e termina com a cor vermelha. Esta última indica as partes do
artefato que sofrerão maior contração e/ou deflexão, como mostra a Figura 26.
68
Figura 26 - Contração e deflexão em um artefato plástico
Fonte: Moldwflow (2005)
Dentro de uma plataforma CAE se encontram recursos capazes de
visualizar pontualmente ou setorialmente locais no artefato plástico em que
possivelmente ocorrerão acumulo de tensão (Mpa). A escala colorida vertical mostra
os setores ou pontos onde residem acúmulos de tensão com intensidade crescente,
iniciando com a cor azul e terminando com a cor vermelha. A Figura 27 ilustra o
gradiente de tensão (stress) pontual e setorial em um artefato plástico.
PONTUAL SETORIAL
Figura 27 - Gradiente de tensão (stress) pontual e setorial em um artefato plástico
Fonte: Moldwflow (2005)
E por fim, a plataforma CAE tem a capacidade de simular de forma
tridimensional (3D) a geometria final de uma artefato plástico virtual como se o
mesmo tivesse sido realmente injetado. Este tipo de simulação mostra a região do
artefato que não foi preenchida pela massa plástica (cor vermelha) por algum
motivo, dentre eles: baixa pressão de injeção, canais de injeção insuficientes,
incapacidade de injetora plástica, etc. A Figura 28 ilustra o comparativo entre injeção
virtual e real.
69
VIRTUAL REAL
Figura 28 - Comparativo entre injeção virtual e real
Fonte: Moldwflow (2005)
2.9.5 Sistemas CAM (Computer Aided Manufacturing)
Segundo Figueira (2003) pode-se definir CAM como auxilio via
computador de preparação da manufatura, representando as tecnologias usadas na
produção, dizendo, não apenas respeito à automação da manufatura, como: CNC
(Comando Numérico Computadorizado), CLP (Controlador Lógico Programável),
coletores de dados (DNC), como também a tomada de decisão, plano operacional
etc.
Para o mesmo autor, apesar de toda essa abrangência, o termo CAM, às
vezes, ainda é sinônimo da programação CNC, conceito que ficou muito difundido
com a sigla CAD/CAM, que representa módulos de programação CNC em sistemas
CAM.
Segundo Kochan, 1986 (apud FERNEDA, 1999), o aplicativo CAM
consiste de um processador e um pós-processador os quais dão ao computador, de
uma forma geral, o “cérebro” que ele precisa para entender e executar as instruções.
O aplicativo (processador) recebe as instruções da peça e calcula o caminho de
corte. Também aceita instruções de controle do avanço, rotação da máquina, fluido
refrigerante etc, e passa esses parâmetros no pós-processador, para a saída.
Kochan, 1986 (apud FERNEDA, 1999) afirma que pode ser dito que o
CAM (Computer Aided Manufacturing) começou realmente em meados dos anos 50
com o desenvolvimento de máquinas ferramentas numericamente controladas. No
começo, essas máquinas eram programadas por meio de perfuração manual de
70
cartões de papel, sendo interpretável diretamente por aparelhos de controle
eletromecânicos das máquinas CN (Comando Numérico), que consistia
principalmente de coordenadas binárias e uns poucos comandos (por exemplo, as
velocidades dos eixos de avanço).
Sistemas operacionais dos anos 60 foram projetados principalmente para
“processamento batch”. O desenvolvimento de sistemas CAD evidenciou a
necessidade de comunicação entre diferentes programas independentes que
possibilitasse uma ligação flexível entre eles, e para a possibilidade de
compartilhamento e transmissão de dados. Simultaneamente, o uso de programas
gráficos e interativos cresceu rapidamente. Sistemas operacionais ofereciam ou
somente uma ajuda pobre, ou normalmente nenhuma ajuda para projetistas de
CAD/CAM com relação a estes pontos. Eles tinham ou que adaptar o sistema
operacional, ou desenvolvê-lo, ou ainda implementar diretamente em seus
programas as facilidades necessárias. Tudo isso era feito em linguagem de
máquina, não deixando nenhuma esperança de portabilidade. Como isso não é um
trabalho normal do projetista de CAD/CAM, o resultado era bastante ruim (KOGHAN,
1986 apud FERNEDA, 1999).
Então, no inicio dos anos 70, é que veio a idéia de construir-se sistemas
específicos para CAD/CAM, oferecendo facilidades de programação para
manipulação de dados, comunicação homem-máquina e inter-relação entre
programas (FERNEDA, 1999).
As técnicas CAD/CAM foram utilizadas inicialmente durante muitos anos na
engenharia mecânica em indústria especializadas, como a aviação (BESANT, 1985
apud FERNEDA, 1999).
2.9.6 Operações de manufatura de cavidades e machos (componentes
funcionais) e componentes de suporte utilizando tecnologia de processo
CIM (CAM e CNC)
Conforme afirma Koike (1995) uma das atribuições básicas dos sistemas
CAM é gerar automaticamente os programas de comando numérico para as
máquinas CNC.
71
Para Figueira (2003), a principal vantagem dos sistemas CAD/CAM está
na facilidade da construção geométrica e na visualização do processo (simulação).
Dentro da fabricação de moldes, segundo Koike (2005), a utilização de
sistemas CAM vem atender primordialmente ao processo de fresamento em dois e
meio e três eixos. Embora sistemas CAM mais avançados disponham de módulos
para o fresamento em quatro ou cinco eixos, esse tipo de operação não é tão
utilizado nas empresas de moldes.
Segundo Pereira (2003), Comando Numérico (CN) e sua definição mais
simples, é que todas as informações geométricas e dimensionais contidas em uma
peça, conhecida por meio de desenhos e cotas (números), seriam entendidas e
processadas pela máquina CNC, possibilitando a automação da operação.
O uso do CNC na fabricação de moldes recai basicamente sobre os
processos de fresamento e eletroerosão. Isso se explica pelos seguintes motivos
(ALTAN, LILLY et al, 1993 apud KOIKE, 1995):
a) são os processos fundamentais para a geração de cavidades;
b) as geometrias das cavidades e eletrodos são muitas vezes
tridimensionais e complexas;
Em um ambiente CIM, depois da etapa de concepção na plataforma CAD
do artefato plástico e do molde (cavidade e macho) que o produzira, ocorre a
validação dos mesmos na plataforma CAE. Então, a partir daí se inicia a etapa de
manufatura, a qual será realizada utilizando tecnologia de processo CAM e CNC.
Com a utilização de plataformas CAM, torna-se possível a geração de
trajetórias complexas de ferramenta, que até então eram inviáveis na fresagem em
fresadoras ferramenteiras convencionais.
Como mostra a Figura 29.
Figura 29 - Trajetórias complexas da ferramenta
72
Além disso, o CAM necessita de um modelo geométrico tridimensional do
sólido ou superfície do artefato plástico (usinagem do eletrodo) ou cavidade e macho
a ser usinado para poder calcular as trajetórias das ferramentas e gerar o arquivo CL
(Cutter Location Data File), arquivo este considerado como um arquivo neutro por
conter apenas o percurso da ferramenta representado pelo plano cartesiano.
Este arquivo CL pode ser reconhecido apenas pelo sistema CAM, não
tendo função para a máquina CNC, por não possuir linguagem de programação, ou
seja, comandos de movimento.
Um módulo separado (embora a maioria dos casos trabalhe junto com o
CAM), conhecido como pós-processador, é o responsável por transformar o arquivo
CL em arquivo NC, contendo a linguagem apropriada para a máquina e o CNC em
questão. Pode-se dizer que o módulo do pós-processador é a “alma” do CAM, pois
sem ele, a máquina CNC não tem o arquivo necessário para a manufatura do molde.
Para que a plataforma CAM consiga gerar o programa NC das superfícies
a serem usinadas, o usuário deve fornecer para o sistema as operações desejadas
para a manufatura do modelo geométrico (eletrodo, cavidade ou macho), tais como:
operação de desbaste, pré-acabamento e acabamento, além da estratégia de
usinagem a ser executada em cada uma destas operações.
Estas estratégias são de extrema importância, pois irão representar o
processo de usinagem do artefato plástico em questão, influenciando assim, tanto
no seu tempo de usinagem quanto na sua precisão final. A Figura 30 ilustra a
simulação da estratégia de usinagem e corte de uma cavidade.
Figura 30 - Simulação da estratégia de usinagem e corte de uma cavidade
A operação de usinagem CNC para obtenção de cavidades e machos
pode ocorrer de duas formas direta ou indireta. A primeira consiste em usinar, no
73
próprio molde, a cavidade e o macho; a outra implica em usinar o eletrodo que
posteriormente, por meio de operação de eletroerosão, transmitirá para o molde a
geometria desejada. Desta forma o eletrodo assume a geometria de artefato plástico
injetado, enquanto o macho e a cavidade assumem a geometria que no ciclo de
injeção moldarão o artefato injetado. A Figura 31 ilustra um exemplo de eletrodo,
cavidade e machos e artefato plástico.
Figura 31 - Eletrodo, cavidade e machos e artefato plástico
Como mencionado anteriormente, antes de ocorrer de fato a usinagem
em um centro de usinagem CNC, a plataforma CAM oferece recursos capazes de
simular a usinagem da cavidade, macho e eletrodo. Evitando, assim, algum eventual
erro que aconteceria no momento da usinagem real. A Figura 32 ilustra um exemplo
de simulação de corte na plataforma CAM e usinagem em uma máquina CNC.
SIMULAÇÃO MACHO USINAGEM CAVIDADE
Figura 32 - Simulação e corte
Por fim, dentro de um ambiente CIM relevando as características
peculiares de automação informatizada das operações, as quais excluem a
operação humana, ou pelo menos tentam excluir ao máximo, refletem dentro da
etapa de usinagem de cavidades e macho de uma ferramentaria a possibilidade de
74
produzir cavidades, machos e eletrodos com alta complexidade geométrica, ate
então, impossíveis de serem geradas sob operação humana.
2.9.7 Operações de polimento de cavidades e machos de um molde em um
ambiente CIM
A automatização do processo de polimento de superfícies curvas e, em
especial, superfícies de formas livres, ainda não atingiu um ponto considerado
tecnologicamente aceitável (WEULE, TIMMERMANN, ALTAN, LILLY et al, 1993
apud KOIKE, 1995).
Contudo, já existem máquinas e equipamentos que tornam a tarefa de
polimento automatizada para certas situações menos complexas. Nesse aspecto,
Japão e França são os países que mais se têm dedicado a pesquisas nessa área
por meio da adaptação de robôs, que são considerados a opção mais adequada
para esse fim (MIZUGAKI, SAKAMOTO, KAMIJO, 1990, MAHADEV, BAGCHI et al,
1991 apud KOIKE, 1995).
Embora os robôs possuam baixa rigidez estrutural em relação às
máquinas-ferramenta, isso não representa um problema, haja vista que o processo
de polimento não necessita de grandes forças de contato entre ferramenta e peça.
Um aspecto positivo é sua estrutura cinemática e a facilidade de programação. Por
outro lado, o controle da pressão de contato e a manutenção da ortogonalidade da
ferramenta sobre a superfície da peça são pontos críticos quando se utilizam robôs
(WEULE, TIMMERMANN, 1990 apud KOIKE, 1995).
Outro fator limitante é a dificuldade de controlar a precisão com a qual o
braço do robô se desloca ao longo de uma superfície curva (MAHADEV, BAGCHI et
al, 1991 apud KOIKE, 1995).
Como exemplo de pesquisa realizada propondo a total automatização do
polimento de moldes, pode-se citar o trabalho desenvolvido por Weule e
timmermann (1990 apud KOIKE, 1995) que corresponde a uma célula de polimento
composta por um robô de 6 graus de liberdade com capacidade de carga de 60kg,
uma estação de troca de dispositivos para polimento, outra de troca de ferramentas
abrasivas e o reservatório para coleta de fluido refrigerante, no qual é fixada a peça
de trabalho, conforme destacado na Figura 33.
75
Figura 33 - Célula de polimento
Fonte: Koike (1995, p.29)
O polimento é realizado por meio de brunimento com curso curto
(amplitudes de até 7mm), superposto a oscilações de amplitudes até 200mm. A
pressão de contato é controlada pneumaticamente. Há também a possibilidade da
utilização de rebolos de retificação, para geometrias de peças mais simples.
Em termos gerais, no que concerne à automatização do polimento de
superfícies de formas livres através de processos abrasivos, pode-se afirmar que
(MIZUGAKI, SAKAMOTO, KAMIJO, 1990; MAHADEV, BAGCHI et al, 1991; SAITO,
MIYOSHI, SASAKI, NOWICKI, 1993; AOYAMA, INASAKI, 1994 apud KOIKE, 1995):
a) para a área de moldes de injeção, o polimento é o maior gargalo, pois
ainda depende, e muito, de profissionais hábeis e experientes;
b) a automatização do processo ainda não atingiu níveis tecnológicos
adequados. As pesquisas e projetos desenvolvidos atendem até uma
certa faixa de complexidade;
c) e a tendência é a utilização de robôs e ferramentas abrasivas flexíveis,
que permitem o polimento de grandes curvaturas e pequenos raios de
canto.
2.9.8 Operação de montagem de um molde em um ambiente CIM
Devido um molde ser um produto único, produzido sob medida ou
encomenda (make to order) com engenharia especifica e geometrias diferentes, a
montagem sob a ótica do grau de padronização torna-se inviável.
76
Um dos motivos atribuídos a dificuldade de padronização e conseqüente
automação da montagem de um molde reside na necessidade de várias atividades
de ajustagem mecânica, atividades estas operacionalizadas mediante tentativas
(métodos heurísticos) por parte do ajustador, muitas vezes necessitando de
retrabalho dos componentes de suporte ou mesmo dos componentes funcionais.
Desta forma, a tecnologia de processo peculiar ao CIM não oferece
nenhuma ferramenta especifica capaz de automatizar as operações de montagem
de um produto com as características especificas de um molde para injeção plástica.
2.9.9 Conclusão do capítulo
Os fundamentos teóricos desenvolvidos ao longo deste capítulo fornecem
todos os elementos necessários para uma abordagem comparativa com a tecnologia
de processo convencional da ferramentaria, adotada para estudo de caso, seguindo
assim, o eixo central de pesquisa proposto neste trabalho.
Para tanto, inicialmente foi mostrada a evolução da tecnologia até se
alcançar a tecnologia de processo peculiar ao CIM, em seguida algumas
considerações sobre projeto e manufatura de moldes para injeção plástica são
mencionadas.
Na seqüência, são apresentados e conceituados os elementos que
constituem a tecnologia de processo CIM, concomitantemente, atividades de projeto
e operações de manufatura, polimento e montagem de um molde são abordadas
utilizando a tecnologia de processo CIM.
No capítulo seguinte, se descreve a metodologia empregada neste
trabalho, ou seja, o conjunto de técnicas e procedimentos que delinearam a
realização deste trabalho.
CAPÍTULO 3 – METODOLOGIA DE PESQUISA
Este capítulo apresenta detalhadamente a descrição da metodologia
usada para operacionalizar os objetivos especificados por este trabalho. Para tal,
são discutidos os elementos que formam a base metodológica da pesquisa em
pauta, os quais serão discutidos detalhadamente no decorrer de cada seção.
3.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Na realização de um trabalho de investigação científica, a importância
atribuída à metodologia deriva do fato de que todo e qualquer trabalho de caráter
científico necessita confrontar teorias com dados de observação ou de
experimentação de Quivy e Campenhoudt (1992 apud GOMES, 2002). Segundo os
aludidos autores, através da metodologia são determinados os métodos, as técnicas
e os procedimentos de estudo a serem utilizados pelo pesquisador.
Ainda sob a luz de Gomes (2002, p.152):
A descrição da metodologia é utilizada para operacionalizar os objetivos
especificados em um trabalho. Nela, são abordados os elementos que
formam o embasamento metodológico da pesquisa em tela, tais como: a
natureza e a classificação da pesquisa, a área de atuação e localização, a
definição das variáveis, Elaboração dos dados, análise e interpretação bem
como as técnicas metodológicas.
3.2 NATUREZA DA PESQUISA
As pesquisas, segundo Chizzotti (1998), têm sido caracterizadas pelo tipo
de dados coletados e pela análise que se fará desses dados. Segundo o referido
autor, as pesquisas podem ser de cunho quantitativo ou qualitativo.
Em geral, conforme Chizzotti (1998, p. 89), “a finalidade de uma pesquisa
qualitativa é intervir em uma situação insatisfatória, mudar condições percebidas
como transformáveis, onde pesquisados e pesquisadores assumem,
voluntariamente, uma posição reativa”.
78
Fundamentado nas concepções de pesquisa qualitativa abordadas,
afirma-se que a pesquisa realizada neste trabalho tem natureza qualitativa por
compreender aspecto e situação (particular), não sendo, portanto, quantificáveis.
Além de intervir de forma teórica em uma situação insatisfatória.
3.3 CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA
Para Vergara (1997), a classificação das pesquisas científicas divide-se
em duas, a saber: quanto aos fins (relacionado aos objetivos) e quanto aos meios
(relacionado aos procedimentos técnicos).
3.3.1 Quanto aos fins
As pesquisas podem ser classificadas, sob a ótica de Vergara (1997),
quanto aos fins de forma (exploratória, descritiva, explicativa, metodológica, aplicada
e intervencionista).
Segundo Rudio (1995), na pesquisa de caráter descritivo o pesquisador
busca conhecer, classificar e interpretar a realidade dos fatos, sem interesse de
modificá-los.
Prosseguindo conforme Vergara (1997, p. 45), “a pesquisa com
investigação explicativa tem como principal objetivo tornar algo mais inteligível
justificando-lhe os motivos. Visa, portanto esclarecer quais fatores contribuem, de
alguma forma, para a ocorrência de determinado fenômeno”. Por exemplo: as razões
do sucesso de determinado empreendimento. Pressupõe pesquisa descritiva como
base para suas explicações.
De acordo com o exposto sobre pesquisa descritiva e explicativa,
enfocando a contemplação entre essas duas modalidades de investigação, define-se
que a pesquisa compreende âmbito descritivo e explicativo, por descrever o
processo produtivo de uma empresa fabricante de moldes para injeção plástica e
explicativo, por esclarecer os fatores vantajosos e desvantajosos da tecnologia de
processo CIM em relação à tecnologia de processo da referida empresa.
79
3.3.2 Quanto aos meios
As pesquisas podem ser classificadas, segundo o ponto de vista de
Vergara (1997), quanto aos meios, em algumas modalidades, quais sejam: pesquisa
de campo, de laboratório, telematizada, documental, bibliográfica, experimental,
participante, pesquisa-ação e estudo de caso.
Relacionando os conceitos emitidos por alguns autores, no que diz
respeito aos meios de pesquisa, salienta-se que a pesquisa que foi realizada neste
trabalho é de cunho documental, bibliográfica e consiste também na técnica de
pesquisa de campo.
Como a proposta de pesquisa presente neste trabalho consiste em
realizar uma comparação entre a tecnologia de processo CIM, com enfoque para
ferramentarias e a tecnologia de processo convencional de uma ferramentaria,
assim, se afirma que outro meio de pesquisa empregado, nesta dissertação,
consiste em um estudo de caso.
3.4 ÁREA DE ATUAÇÃO E LOCALIZAÇÃO DA PESQUISA
O ambiente da pesquisa é uma empresa fabricante de moldes para
injeção plástica (ferramentaria). O critério utilizado para a seleção da empresa,
objeto do estudo de caso, foi o da acessibilidade mediante o conhecimento das
empresas de setor de ferramentarias que atuam na cidade de Fortaleza – CE, e que
produzem moldes para injeção plástica.
Outro motivo que levou à escolha de uma ferramentaria situada na cidade
de Fortaleza fundamenta-se no fato de que as ferramentarias locais encontram-se
usando tecnologia de processo convencional, fato este, observado
assistematicamente em visitas técnicas, realizadas a algumas ferramentarias de
Fortaleza. Encontrando-se, desta forma, um cenário ideal para uma abordagem
comparativa de uma ferramentaria convencional com a tecnologia de processo CIM.
Além disso, a empresa escolhida para este trabalho, dentre outras
visitadas, teve como critérios seletivos, ser a única que produz exclusivamente
moldes para injeção plástica, sendo estes de variadas tonelagens e estruturas
80
construtivas. Satisfazendo, assim, o âmbito investigativo que compõe o objetivo
presente neste trabalho.
3.5 PESQUISA DE CAMPO E COLETA DE DADOS
Para Lakatos e Marconi (1992) as técnicas de pesquisa correspondem à
parte prática da coleta de dados. São considerados um conjunto de preceitos ou
processos de que se serve uma ciência, e a habilidade para usar esses preceitos ou
normas, na obtenção de seus propósitos.
Seguindo a ótica de Gomes (2002, p.157), “são vários os procedimentos
para a realização da coleta de dados. A forma de coleta varia de acordo com as
circunstâncias, ou com o tipo de investigação”. Assim, serão apontados alguns
procedimentos e técnicas empregados neste trabalho.
Segundo Vergara (1997, p. 53) “a entrevista é um procedimento no qual
você faz perguntas a alguém que, oralmente, lhe responde. A presença física de
ambos é necessária no momento da entrevista, mas se você dispõe de mídia
interativa, ela se torna dispensável”.
A mesma autora (1997, p.52), diz que, “na observação simples, você
mantém certo distanciamento do grupo ou da situação que tenciona estudar; é um
espectador não interativo”.
Conforme visão de Lakatos e Marconi (1995) formulário pode ser definido
como sendo um roteiro, de perguntas objetivas e/ou subjetivas elaborado pelo
pesquisador, que tem a finalidade de obter informações da pessoa (ou empresa)
pesquisada. O formulário de pesquisa deve ser preenchido pelo entrevistador
mediante respostas do entrevistado, não podendo o entrevistador alterar ou
modificar quaisquer informações do entrevistado.
Como afirma Vergara (1997), questionário caracteriza-se por uma série de
questões apresentadas por escrito ao respondente. Este, segundo a referida autora,
precisa ter um número de questões que seja adequado à obtenção da resposta ao
problema que se busca, mas que não canse o respondente.
81
Para a mesma autora (1997, p. 54) “o formulário é um meio-termo entre
questionário e entrevista. É apresentado por escrito, como no questionário, mas é
você quem assinala as respostas que o respondente dá oralmente”.
Sedimentado nos conceitos abordados e buscando a resposta ao
problema colocado no presente trabalho, define-se que a metodologia adotada se
deu através de pesquisa de campo mediante coleta de dados da empresa
pesquisada. A coleta de dados foi realizada das seguintes formas: observação
simples, entrevistas semi-estruturadas, e formulário aplicado aos supervisores,
encarregados e ferramenteiros da empresa ou qualquer outra pessoa que contribua
na obtenção de informações relevantes para a pesquisa.
3.6 TEMPO UTILIZADO NA COLETA DE DADOS, TRATAMENTO DE DADOS,
COMPARAÇÃO ENTRE TECNOLOGIAS E RESULTADOS OBTIDOS
Para descrever a empresa e o setor de ferramentaria pertencente à
proposta desta pesquisa, foram solicitadas e coletadas informações gerais
referentes ao tempo de atividade, número de empregados, característica dos moldes
que produzem, área de atuação do mercado, critérios utilizados para vencer a
concorrência, layout, tecnologia de processo, processo produtivo dentre outros
elementos que a caracterizem. O tempo empregado nesta etapa, e nas demais
etapas que constituem os procedimentos metodológicos desta pesquisa, serão
apresentados a seguir.
A etapa de pesquisa de campo e coleta de dados na ferramentaria
pesquisada foram realizadas no período de aproximadamente um mês em que uma
semana foi utilizada para o aprimoramento e aplicação de entrevistas semi-
estruturadas e formulário de pesquisa, enquanto o restante do período foi utilizado
para a observação simples do processo produtivo da ferramentaria.
Posteriormente, no período de vinte e cinco dias, foi realizada a etapa de
tratamento de dados coletados e comparação da tecnologia de processo da
ferramentaria pesquisada com a tecnologia de processo CIM.
82
Por fim, no período de vinte dias, foram avaliadas e mencionadas as
vantagens e desvantagens da tecnologia de processo CIM, em relação à tecnologia
de processo convencional empregada na ferramentaria pesquisada.
Deve-se registrar que algumas dificuldades foram encontradas na etapa
da pesquisa de campo, dentre elas, a mais relevante foi fotografar máquinas e
equipamentos durante o expediente, principalmente, com a presença de
ferramenteiros trajando uniformes com a logomarca de empresa, tal fato é
compreensível, pois este trabalho se trata de uma pesquisa acadêmica, na qual é
permissível sigilo em relação à empresa pesquisada.
3.7 VARIÁVEIS E INDICADORES
Conforme Lakatos e Marconi (1992), uma variável pode ser considerada
uma classificação ou uma medida; uma quantidade que varia; um conceito
operacional que contém ou apresenta valores; aspectos, propriedades ou fator
discernível em um objeto de estudo e passível de mensuração.
O âmbito da proposta desta dissertação objetiva realizar uma abordagem
comparativa entre a tecnologia de processo CIM, e tecnologia de processo de uma
ferramentaria, especificamente no setor de produção. Para tal, adotou-se duas
variáveis que foram utilizadas, sob o prisma classificatório, quais sejam: Sistema de
produção e Tecnologia de processo, bem como seus indicadores, os quais serão
minudenciados a seguir.
3.7.1 Sistema de produção
Como variável de investigação desta pesquisa, o sistema de produção é
considerado de forma generalista, como o conjunto das atividades e operações inter-
relacionadas envolvidas na produção de bens (moldes).
Nessa ótica, para se realizar a abordagem comparativa proposta por este
trabalho, foi fundamental se entender o funcionamento do sistema de produção da
empresa objeto de estudo da pesquisa. Para tanto, adotou-se como referência os
seguintes indicadores:
83
Estrutura da produção – permitiu identificar como a empresa estratifica a
produção, isto é, se produz produto padronizado para estoque, produtos segundo a
especificação do cliente etc. Os dados coletados por meio desse indicador serviram
de base para analisar se o sistema de produção adotado pelas empresas é
convencional ou de produção flexível.
Características do processo produtivo – sua função consistiu em
identificar os elementos que determinaram se o processo é contínuo, repetitivo em
massa, repetitivo em lote, ou por projeto. O conhecimento dessas características
exerceu grande importância nas análises dos demais indicadores.
Divisão do trabalho – as informações coletadas por esse indicador
permitiram identificar os princípios que guiam o modelo de gerenciamento da
produção e do trabalho adotados pela ferramentaria. Nesse contexto, foi observado
como o trabalho é distribuído entre os operários, o nível de conhecimento da tarefa
pelo trabalhador, o nível de integração das tarefas entre os operários e postos de
trabalho e se predomina a monotarefa ou a polivalência dos trabalhadores.
Características do layout – por meio desse indicador, foi possível
identificar a configuração do layout empregado na empresa. Verificou-se também o
estágio de modernidade da empresa no que se refere à adoção da manufatura
celular em substituição ao layout convencional. Em conjunto com o indicador
analisado anteriormente, vizualizaram-se as bases do paradigma gerencial que dão
suporte às atividades das empresas.
Lead time e setup – a análise desse indicador permitiu saber o tempo
gasto ferramentaria para processar um molde. O setup, também relacionado ao
tempo, indicou o tempo utilizado na preparação dos equipamentos. Em conjunto,
permitiram identificar a flexibilidade do sistema produtivo. Foi possível fazer também
uma análise conjunta entre o lead time e o tipo layout, permitindo uma comparação
entre as diferentes configurações de arranjos encontrados e o tempo gasto para
produzir um molde.
A partir das informações coletadas por estes indicadores, tornou-se
exeqüível o diagnóstico do sistema de produção da empresa objeto de estudo.
84
3.7.2 Tecnologia de processo
A outra variável de investigação desta pesquisa foi a tecnologia de
processo, que pode ser considerada de forma abrangente como: técnicas, métodos
e procedimentos utilizados para se obter um determinado produto ou aprimorar
processos de trabalho e gestão.
Assim, para se realizar o objetivo presente no eixo temático de pesquisa
deste trabalho, foi necessário conhecer a tecnologia de processo atual da
ferramentaria objeto de estudo da pesquisa. Para tanto, adotou-se como referência
os seguintes indicadores:
Projeto do produto – esse indicador demonstrou como a empresa
projeta o seu produto, ou seja, qual a metodologia adotada pela empresa, para
projetar o molde, uma vez que esse tipo de produto é requerido pelo cliente sob
forma de encomenda e de acordo com as especificações de natureza técnica e
estética do cliente. Desta forma, o cliente participa do processo produtivo da
empresa, pelo menos, na etapa do projeto do produto.
Usinagem de cavidades (componentes funcionais) – as informações
coletadas por esse indicador, permitiram identificar qual o tipo de máquinas-
ferramentas, tecnologia e procedimentos técnicos empregados na usinagem dos
moldes, esta etapa se configura como a que demanda mais tempo dentro do lead-
time no processo produtivo de uma ferramentaria. Sendo também, a etapa mais
complexa.
Usinagem de componentes de suporte – por meio desse indicador, foi
possível identificar qual o comportamento da empresa, no tocante a uma política
vertical ou horizontal em relação aos componentes de suporte, uma vez que esses
componentes podem ser terceirizados. Porém, em caso contrário, ou seja, se a
própria ferramentaria produzi-los, esse indicador permite conhecer qual o tipo de
máquinas-ferramentas, tecnologia e procedimentos técnicos empregados na
usinagem desses componentes, os quais são muito importantes para o
funcionamento dinâmico da ferramenta (molde).
Polimento – a observação e registro desse indicador constatou o
procedimento técnico utilizado pela ferramentaria. O polimento dentro de um
processo produtivo de moldes tem grande relevância, uma vez que o acabamento
85
superficial de uma peça injetada é conseqüência do nível de rugosidade da cavidade
do molde.
Montagem – a análise desse indicador mostrou o procedimento técnico
empregado pela ferramentaria nessa etapa importante, uma vez que um molde é
composto por vários componentes, os quais exigem um perfeito ajuste mecânico
entre si, sendo que alguns desses componentes trabalham em movimento repetitivo,
dentro do ciclo de injeção.
A partir das informações coletadas e observadas por esses indicadores,
se torna viável um diagnóstico da tecnologia de processo implementada na
ferramentaria pesquisada.
3.8 RESUMO ESQUEMÁTICO DA METODOLOGIA EMPREGADA
A Figura 34 apresenta, de forma esquemática, os passos metodológicos
seguidos para a realização deste trabalho.
86
Figura 34 - Resumo metodológico esquemático
A ÁREA DE ATUAÇÃO
E LOCALIZAÇÃO DA
PESQUISA
AS VARIÁVEIS
FINS
MEIOS
REVISÃO BIBLIOGRAFICA
EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA DE
PROCESSO E TECNOLOGIA DE
PROCESSO CIM VOLTADA PARA
FERAMENTARIAS
CARACTERIZAÇÃO
DA PESQUISA
QUANTO
A NATUREZA
A CLASSIFICAÇÃO
QUALITIVA
DESCRITIVA E EXPLICATIVA
DOCUMENTAL,
BIBLIOGRAFICA E
DE CAMPO
TECNOLOGIA DE PROCESSO
SISTEMA DE PRODUÇÃO
FERRAMENTARIA EM FORTALEZA - CE
ESTUDO DE CASO
PESQUISA DE
CAMPO
COLETA DE
DADOS E
INFORMAÇÕES
OBSERVAÇÃO SIMPLES
FORMULÁRIO
ENTREVISTAS
ABORDAGEM
COMPARATIVA
TECNOLOGIA DE PROCESSO DA
FERRAMENTARIA PESQUISADA
TECNOLOGIA DE PROCESSO CIM
VOLTADA PARA FERAMENTARIAS
RESULTADOS
VANTAGENS E DESVANTAGENS QUE A
TECNOLOGIA DE PROCESSO CIM VOLTADA
PARA FERRAMENTARIAS APRESENTAM EM
RELAÇÃO A FERRAMENTARIA PESQUISADA
CAPÍTULO 4 – ANÁLISE DOS RESULTADOS
Este capítulo apresenta os resultados da pesquisa de campo, ou seja,
aborda a comparação da teoria relativa à tecnologia de processo CIM com a
tecnologia de processo de uma ferramentaria fabricante de moldes para injeção
plástica. Para tanto, iniciou-se com uma descrição da empresa e setor de
ferramentaria, objeto de estudo deste trabalho, fundamentada no formulário
aplicado, entrevistas e observação simples realizada, as quais enfocaram aspetos
gerais, sistema produtivo e tecnologia de processo empregada na ferramentaria.
Posteriormente, realiza-se de forma qualitativa uma comparação entre as etapas da
tecnologia de processo utilizada pela ferramentaria pesquisada e a tecnologia de
processo CIM (CAD, CAE, CAM, CNC), apontando em seguida as vantagens e
desvantagens relevantes.
4.1 CARACTERIZAÇÃO GERAL DA EMPRESA E DESCRIÇÃO DA
FERRAMENTARIA ALVO DO ESTUDO DE CASO
Considerando-se o âmbito da proposta de pesquisa deste trabalho, é
importante salientar que a ferramentaria eleita para objeto de estudo deste trabalho
faz parte, como setor, de uma empresa que injeta artefatos plásticos, em outras
palavras, a ferramentaria atua: projetando, executando e fornecendo moldes
internamente para o setor de injeção, de acordo com a demanda de artefatos
plásticos da empresa.
Conforme mencionado na metodologia deste trabalho, para descrever a
empresa e o setor de ferramentaria pertencente à proposta desta pesquisa, foram
solicitadas e coletadas informações gerais. A caracterização da empresa e do setor
de ferramentaria segue a seqüência do formulário e roteiro de observação aplicados
na empresa.
Nas seções seguintes, são apresentadas algumas características gerais
da empresa. Essas características fornecem alguns dados que são importantes para
a caracterização do setor de ferramentaria.
88
4.1.1 Número e distribuição de empregados da empresa
O número de empregados classifica a empresa pesquisada em pequeno
porte, segundo a classificação do SEBRAE. Neste item, a análise está voltada para
a alocação dos empregados por setores (produção, manutenção, administração e
serviços gerais). Com base nas informações da Tabela 2, observa-se que o maior
contingente de funcionários está alocado no setor de produção, atingindo
aproximadamente 70% do total dos empregados.
Tabela 2 - Número de empregados da empresa pesquisada
N. º de empregados %
Produção 110 69.6
Administração 30 18,9
Manutenção 8 5,0
Serviços Gerais 10 6,3
Total 158 100
Com o formulário aplicado à empresa, foi constatado que dos 110
empregados lotados na produção, 100 atuam no setor da empresa responsável pela
injeção de artefatos plásticos, enquanto os 10 restantes atuam no setor de
ferramentaria. O setor administrativo comporta um contingente de trinta pessoas, o
que corresponde, em termos percentuais, a aproximadamente 19% do quadro total
de funcionários.
4.1.2 Tempo de atividade da empresa
A empresa pesquisada tem mais de vinte e cinco anos de atuação no
setor de injeção plástica, produzindo artefatos plásticos para diversos segmentos do
mercado.
Baseado nesse indicador etário, pode-se inferir que a empresa iniciou
suas atividades num momento em que os artefatos plásticos não eram difundidos
em diversos segmentos do mercado e as empresas nacionais não competiam numa
esfera internacional. Enfatiza-se que atualmente ocorre um cenário oposto, onde o
plástico encontra-se em vários segmentos do mercado e a “onda” da globalização
transformou o mercado, outrora local, em um mecanismo dinâmico, suportado em
89
tecnologia informatizada (TI), que atua como uma ferramenta crucial no
desmoronamento das fronteiras comerciais.
4.1.3 Mercado atuante da empresa
A empresa pesquisada atua no mercado local (cearense) e em alguns
Estados do Nordeste, dentre eles, Bahia, Maranhão, Rio Grande do Norte, Piauí e
Pernambuco. A ferramentaria pesquisada fornece moldes exclusivamente para a
empresa, suprindo o setor de injeção de acordo com a demanda de artefatos
plásticos atendida pela empresa. O Gráfico 4 mostra a produção de moldes, de
acordo com os clientes de artefatos plásticos.
MERCADO ATUANTE
Ceará
80%
Restante
do
Nordeste
20%
Gráfico 4 - Mercado de atuação
4.1.4 Critérios de concorrência da empresa
A empresa, embora não empregue estratégias competitivas no aspecto
formal, age com base em critérios com finalidades competitivas, estes critérios
variam em grau de prioridade. Assim, critérios como custo, qualidade, desempenho
nas entregas, flexibilidade e inovatividade foram classificados pelas empresas
segundo a prioridade de seus objetivos gerenciais, como mostra o Gráfico 5.
90
0
1
2
3
4
5
CRITÉRIOS COMPETITIVOS (PRIORIDADES)
Flexibilidade
Inovatividade
Desempenho de entrega
Qualidade
custo
Gráfico 5 - Prioridade dos critérios competitivos
Observou-se na pesquisa que tanto os ferramenteiros quantos os
supervisores da ferramentaria e setor de injeção priorizam, em primeiro plano, o
critério custos, motivado pelo fato que moldes para injeção plástica são produtos que
possuem alto valor agregado, cabendo ao setor administrativo optar por produzir
internamente o molde ou adquiri-lo externamente.
Em segundo plano, aparece a qualidade como segundo critério
competitivo, principalmente em relação ao acabamento superficial das cavidades do
molde e a precisão dimensional as quais são transferidas para a peça plástica
injetada.
O desempenho de entregas ocupa o terceiro lugar na ordem prioritária
competitiva. Baseado no depoimento do supervisor do setor de injeção o qual relata
que ”para suprir a demanda dos artefatos plásticos, pontualmente, é imprescindível
contar com moldes à disposição na data prevista”.
A inovatividade ou inovação tecnológica surge como quarta prioridade
competitiva, motivada pela constante busca dos consumidores por produtos com
novos desings e, por último, a flexibilidade responsável pela capacidade de permitir
a modificação dos moldes, segundo o encarregado da ferramentaria.
4.1.5 Preferência dos clientes da empresa
Os artefatos plásticos, segundo o formulário aplicado a empresa, seguem
uma lista preferencial dos clientes em relação a custo, acabamento superficial,
precisão dimensional, matéria prima e design moderno. Obedecendo a uma escala
decrescente numerada de 1 a 5 a qual está exposta no Gráfico 6.
91
0
1
2
3
4
5
PREFERÊNCIA DOS CLIENTES
Acabamento superficial
Design moderno
Precisão dimensional
Matéria prima
Menor custo
Gráfico 6 - Preferência dos clientes
O gráfico acima aponta o custo como sendo o primeiro fator decisório
escolhido pelos clientes, enquanto o acabamento superficial ocupa a última
colocação. Entre eles estão intercalados em ordem decrescente a matéria prima,
precisão dimensional e design moderno.
Deve-se ressaltar que o acabamento superficial, a precisão dimensional e
o design moderno dependem diretamente da estrutura física da cavidade do molde,
pois este confere geometria à peça plástica injetada. Por outro lado, o custo da peça
plástica injetada está associado ao custo do molde e da matéria prima.
4.1.6 Aspectos gerais do PCP da empresa
De uma forma geral, na produção sob encomenda, a qual se enquadra a
ferramentaria pesquisada, a estrutura de produção pode ser representada ou
distribuída da seguinte forma:
• Negócio: produtos sob encomenda.
• Diversidade dos produtos: elevada.
• Freqüência de produção: pouco repetitiva.
• Natureza da demanda: a partir do pedido do cliente.
• Composição do produto: transformação de materiais e montagem.
• Fluxo de produção: várias etapas.
92
• Após a chegada do pedido: elaboração de projeto ou adaptações,
definição do processo de fabricação, compras, fabricação, testes e
expedição.
Dessa forma, as atividades desenvolvidas pelo Planejamento e Controle
da Produção em ambientes de produção sob encomenda são bastante complexas
em função do número de variáveis envolvidas. Os roteiros de produção e os tempos
de processo sofrem constantes mudanças, já que são dependentes dos pedidos que
chegam à empresa, o que caracteriza um elevado nível de variabilidade do processo
produtivo. Assim, torna-se bastante difícil prever, com certa antecedência e
confiabilidade, como o trabalho será distribuído entre as máquinas e os operários.
Na empresa pesquisada não existe um departamento PCP bem definido.
As atribuições designadas ao PCP são pulverizadas nos demais departamentos da
empresa. De acordo com a observação realizada, o PCP da empresa tem maior
atuação em nível operacional (setores), enquanto em nível tático (gerências) e
estratégico (presidência e diretorias) a atuação do PCP tem uma participação menos
atuante.
Para caracterização do PCP empregado pela empresa pesquisada, de
forma mais detalhada, adotou-se neste trabalho, de acordo com seu objetivo, a
configuração de um modelo genérico do sistema CIM, conhecido como modelo em
“Y”, no qual, ao seu lado esquerdo estão encadeadas as atividades de planejamento
e controle da produção, conforme (TUBINO, 2000). Essas atividades são mostradas
na Figura 4 e
serão reapresentadas e discutidas nas seções seguintes:
a) Controle dos pedidos
O controle de pedidos ocorre no setor de vendas interno. Este presta
serviço de atendimento direto ao cliente (balcão ou por telefone/fax), ou ainda
através de visitas a clientes. Os pedidos são registrados e controlados em mídia
digital (computador), os quais são repassados posteriormente, em mídia impressa ou
digital (rede interna) para a diretoria comercial. Esse setor também se responsabiliza
pelo despacho junto a vendedores e representantes.
b) Estimativas de custos
As estimativas de custos, referentes ao setor de injeção (produção),
realizam-se no próprio setor de produção. O sistema de custeio do setor produtivo
93
encontra-se informatizado em nível setorial, sendo este baseado diretamente em
matéria prima consumida, energia consumida e indiretamente em custo de
fabricação dos moldes.
No setor de fermentaria, a estimativa de custo dos moldes operacionaliza-
se a partir do projeto do molde desenvolvido na própria ferramentaria. Neste setor o
sistema de custeio não adota nenhum sistema informatizado.
c) Plano mestre de produção
Em relação ao Plano mestre de produção, não se observou junto à
diretoria industrial um PMP formalmente elaborado. Foi constatado um conjunto de
metas a serem atingidas em médio e curto prazo, baseada em pedidos de carteira
oriundos de setor de vendas interno.
A forma de divulgação dessas metas realiza-se mediante reuniões
presenciais com outros setores e operários, não dispondo de um ambiente interno
informatizado para tal fim.
d) Gerenciamento de materiais
Como o sistema produtivo da empresa pesquisada atua de forma
empurrada, o gerenciamento (requisição e aquisição) de matéria prima em relação
aos fornecedores externos ocorre posteriormente a constatação de pedidos em
carteira no setor de vendas e conseqüente emissão de OF’s no setor produção.
Essa aquisição processa-se mediante a emissão de requisição escrita ao
almoxarifado o qual a repassa para o setor de compras e este aos fornecedores.
Todo este encadeamento acontece de forma não informatizada, por meio de
documentos escritos.
No tocante a matéria prima e insumos em processo, a forma de
gerenciamento ocorre de forma idêntica, ou seja, por meio de emissão e recepção
de requisições entre os setores de produção, ferramentaria, almoxarifado e compras.
e) Planejamento de capacidade
O planejamento da capacidade ocorre mediante a demanda de produtos
registrada no controle de pedidos e transformada em pedidos de carteira, baseado
nestes dados e informações sobre capacidade instalada das máquinas, nível de
matéria prima em estoque, prazo de entrega dos moldes pelo setor de ferramentaria,
94
cronograma de manutenção preventiva e/ou corretiva, horário de pico energético
(concessionária elétrica) dentre outros dados.
Observou-se que para efetuar o planejamento da capacidade, a empresa
adota algumas ferramentas, tais como: carta de processos, gráfico de Gantt, porém
não utiliza recursos informatizados.
f) Ajuste da capacidade
A parte tocante ao ajuste da capacidade para suprir os picos sazonais de
demanda, processa-se mediante a atribuição e gerenciamento de horas extras e
contratação temporária de novos operários. Além desses recursos a empresa
emprega o regime de turnos de produção.
O ajuste da capacidade produtiva não se realiza utilizando nenhum
recurso computacional. Para isso, utiliza-se dados como histórico de produção e
previsão de demandas.
g) Liberação das ordens
A liberação de ordens em diversos setores da empresa (produção,
manutenção, ferramentaria, expedição) ocorre mediante a emissão e recepção de
ordens de fabricação, movimentação, requerimento de materiais e expedição, estas
se apresentam em formato de documentos escritos manualmente.
No setor da ferramentaria, as ordens de fabricação e requerimento de
materiais partem do supervisor. No caso das ordens de fabricação, estas são
repassadas para o encarregado da ferramentaria, o qual as repassa para os demais
ferramenteiros. Já os requerimentos de materiais são emitidos pelo supervisor da
ferramentaria e receptado pelo responsável do almoxarifado.
h) Controle da produção
O controle da produção está vinculado diretamente ao gerente geral,
ocorrendo em nível administrativo por meio de planilhas e relatórios, elaborados de
forma escrita pelos supervisores e encarregados dos setores de produção e
ferramentaria.
Em nível de planta fabril (operacional), o controle de produção ocorre
mediante a atuação de forma verbal e sob documentos escritos (OF,s) dos
supervisores e encarregados da produção e ferramentaria.
95
No tocante a operação das máquinas no setor de produção (injeção), a
maioria delas opera em modo automático, cabendo ao operador apenas monitorar
seu funcionamento e executar o corte de aparas nas peças injetadas. Já no setor de
ferramentaria, as máquinas são convencionais e atuam em modo semi-automático,
necessitando, a cada operação, de subseqüente operação humana.
i) Controle de dados operacionais
Os dados operacionais são controlados por meio do preenchimento
manual de planilhas e relatórios diários, mensais e anuais os quais controlam
matéria prima em estoque e em processo, regime de trabalho das maquinas, tempo
despendido para setup de maquinas, parada de máquinas para manutenção
preventiva e corretiva, horas extras etc.
Esses dados operacionais são controlados pelos supervisores e
encarregados dos setores de produção (injeção) e ferramentaria (moldes). Deve-se
enfatizar que esse controle ocorre de forma mais rigorosa no setor de produção,
motivado pelo regime de produção de grandes lotes (repetitivo em massa) com um
grande mix de produtos com baixo valor agregado (artefatos plástico), enquanto na
ferramentaria o produto (molde) é executado sob projeto, tendo em seu processo
produtivo várias atividades que envolvem operações de usinagem diferentes e
eventuais retrabalhos.
j) Controle de quantidades, tempos e custos
O controle da quantidade de produtos acabados, matéria prima em
estoque e em processo, horas de máquinas em uso ou ociosas são efetuados por
meio de planilhas e relatórios manuais organizados pelos operadores, encarregados
e supervisores da produção e ferramentaria. No caso da ferramentaria, o controle da
quantidade de produtos acabados (moldes) torna-se irrelevante, uma vez que, de
acordo com suas características, a produção média gira em torno de quatro moldes
por ano.
O controle de tempos e custos de produção são realizados por meio de
planilhas, relatórios e gráficos organizados pelos encarregados e supervisores da
produção e ferramentaria. No caso da produção (injeção), a coleta de dados ocorre
de forma manual, entretanto a tabulação ocorre utilizando recursos computacionais,
96
enquanto na ferramentaria, a coleta e tabulação de dados realizam-se mediante
documentos escritos.
l) Controle de expedição
O controle de expedição no setor de ferramentaria torna-se irrelevante por
dois motivos: primeiro, o volume de moldes produzidos anualmente (quatro em
média). O segundo reside no fato dos moldes serem expedidos da ferramentaria
para o setor de produção (injeção), ou seja, internamente em nível de empresa.
Já no setor de expedição, pertencente aos serviços gerais, o controle da
expedição de artefatos plásticos realiza-se mediante a pesagem e o preenchimento
manual de planilhas e relatórios operacionalizados por operários do setor e
encarregados da expedição em consonância com a logística externa da empresa.
De acordo com as atividades de planejamento e controle da produção
propostas pelo modelo em Y do sistema CIM, ressaltando a integração desse
modelo por meio de um banco de dados, e de forma paralela, analisando os dados
observados e mencionados nesta seção, relativos às atividades do PCP da empresa
pesquisada, relate-se a predominância de um PCP não informatizado e,
conseqüentemente, não integrado aos demais setores da empresa.
Nas seções seguintes, são apresentadas características específicas do
setor de ferramentaria, ou seja, características direcionadas para a pesquisa
proposta neste trabalho.
4.1.7 Características dos moldes produzidos pela ferramentaria
No tocante a segmento de mercado, a ferramentaria da empresa em
estudo produz moldes para vários tipos de segmentos, tais como: construção civil,
embalagens e utensílios domésticos os quais serão parcelados a seguir no Gráfico
7.
97
SEGMENTOS DE MERCADO
15%
5%
80%
Construção civil
Embalagens
Utensílios domésticos
Gráfico 7 - Segmentação de mercado
Analisando o gráfico acima, observa-se que o segmento mercadológico
de utensílios domésticos corresponde a 80% da produção total.
Em relação ao peso dos moldes a ferramentaria produz moldes de
diferentes tonelagens que variam de acordo com o produto a ser injetado (peça
plástica). Atingindo tonelagens que variam entre moldes de menos de 1 Ton, até
moldes acima de 5 Ton. O Gráfico 8 mostra a distribuição de peso dos moldes
produzidos.
TONELAGEM DOS MOLDES
Acima (5 Ton)
20%
Abaixo (1 Ton)
60%
Entre (1 e 5
Ton)
20%
Gráfico 8 - Tonelagem dos moldes
De acordo com o Gráfico 8 um fato importante que deve ser ressaltado é
a raridade, na esfera nacional, de uma ferramentaria produzir moldes de alta
tonelagem (acima de 5 Ton). O que ocorre com a ferramentaria analisada neste
trabalho.
Enfocando a estrutura funcional, a ferramentaria produz moldes de
diversas estruturas, dentre elas: moldes simples, moldes com gaveta, moldes com
98
redutor, molde com câmara quente, molde hidráulico. Além disso, produz moldes
híbridos que envolvem uma combinação de estruturas funcionais.
O volume de produção anual é de quatro moldes. Assim, em termos de
média, a ferramentaria produz um molde a cada trimestre.
Segundo os dados da pesquisa e a observação simples realizada,
observou-se o fato da empresa adquirir moldes de origem externa (italiana), isso
devido à geometria complexa a qual impossibilita a construção pela ferramentaria
interna. Tal impossibilidade, segundo o encarregado da ferramentaria, deve-se a
ausência de “novas tecnologias”.
4.1.8 Configuração do Layout do setor de ferramentaria
O arranjo físico funcional por processo ou ainda departamental é o arranjo
adequado para um setor que fabrica diferentes produtos com as mesmas máquinas.
Nesse tipo de arranjo físico, todos os processos e equipamentos do mesmo tipo são
posicionados numa mesma área.
A partir das características mencionadas em relação ao Layout funcional,
a observação do processo produtivo e o levantamento da planta fabril da
ferramentaria observada na (Figura 35), define-se, então, que a configuração atual
da ferramentaria corresponde às características de um layout funcional.
Para um melhor entendimento da distribuição e localização das máquinas
ferramentas e equipamentos dentro da planta fabril, a Figura 35 dividi-se em duas
configurações. A configuração apresentada no lado esquerdo da figura mostra a
localização de cada máquina ferramenta e equipamento dentro da planta fabril, bem
como sua denominação. A configuração apresentada no lado direito da Figura 35
mostra os departamentos de máquinas ferramentas e equipamentos que realizam
operações semelhantes. Estes são identificados utilizando uma cor comum para
cada grupo de máquinas ferramentas e equipamentos que compõem o mesmo
departamento.
99
Figura 35 - Layout da ferramentaria
4.2 SISTEMA DE PRODUÇÃO
No segundo bloco de questões do formulário, buscou-se descrever o perfil
do sistema de produção da ferramentaria pesquisada. Para tal, foram coletadas e
observadas informações sobre os seguintes tópicos: tipo de processo produtivo,
forma de produção, divisão do trabalho, configuração lead time e setup.
4.2.1 Tipo de processo produtivo
Para se caracterizar o tipo de processo produtivo adotado pela
ferramentaria pesquisada, alguns aspectos determinantes para essa classificação
100
foram considerados conforme Tubino (2000), tais como: classificação pelo grau de
padronização dos produtos (tipo de produto), tipo de operação que sofrem os
produtos e pela natureza do produto.
Sob a ótica do grau de padronização, a ferramentaria pesquisada a
exemplo da maioria das ferramentarias, produz bens (moldes) sob medida ou
encomenda (make to order). Esse tipo de sistema produtivo espera a manifestação
dos clientes para definir os produtos. No caso da ferramentaria pesquisada, esta
espera a manifestação do setor produtivo (injeção), que por sua vez, espera a
manifestação dos clientes, ou seja, a demanda de artefatos plásticos.
Outra característica inerente ao tipo de processo produtivo da
ferramentaria observada consiste em não produzir produtos (moldes) para estoque,
mas produzir lote unitário. Esse tipo de produto acarreta uma grande capacidade
ociosa e predomina a impossibilidade de padronizar os métodos de trabalho e
recursos produtivos, gerando conseqüentemente um produto caro, portador de um
alto valor agregado.
Essas características (lote unitário e produção voltada para atender cada
cliente em particular) permitem também, classificar a ferramentaria como fabricante
de One of a Kind Products (produtos unitários).
A denominação One of a Kind Product implica dizer, com já dito
anteriormente, que o lote do produto é unitário e que a engenharia envolvida para
gerar o mesmo também é única. Isso significa que um sistema de manufatura
voltado para esse tipo de produto deve possuir uma alta flexibilidade a fim de
atender as características peculiares.
No tocante ao tipo de operação, a ferramentaria se enquadra dentro de
um processo produtivo discreto, caracterizada por produzir bens em lote unitário. Por
sua vez, os processos discretos subdividem-se em contínuos, repetitivos em massa,
repetitivos em lote e processos por projeto.
Os tipos de operações observados na ferramentaria descrevem as
características de um processo produtivo por projeto, vis a vis, o processo objetiva
atender uma necessidade especifica de um cliente (diretamente o setor de produção
e indiretamente os clientes de empresa), direcionando todas as suas atividades para
atingir essa meta.
Foi observado que o produto (molde), de acordo com as características do
processo por projeto, tem uma data específica para ser concluído e, uma vez
101
concluído, o sistema produtivo inicia um novo projeto. Os moldes são concebidos em
estrita ligação com os clientes (setor de produção diretamente e clientes
indiretamente), de modo que suas especificações impõem uma organização
dedicada ao projeto. Exige-se alta flexibilidade dos recursos produtivos,
normalmente à custa de certa ociosidade enquanto a demanda por moldes não
ocorrer. A Tabela 3 aponta algumas características do processo produtivo da
ferramentaria.
Tabela 3 - Características do processo produtivo da ferramentaria
Processo produtivo da ferramentaria
Volume de produção Baixo
Variedade de produto Pequena
Flexibilidade Alta
Qualificação da MOD Alta
Layout Por processo
Capacidade ociosa Alta
Lead time Alto
Fluxo de informações Alto
Produtos (moldes) Unitário
Fonte: Adaptado de Tubino (2000) e modificada de acordo com dados da ferramentaria
Em relação à natureza do produto, os sistemas produtivos subdividissem
em sistemas voltados para a geração de bens ou de serviços. A ferramentaria
observada, como já relatado, está inserida em um sistema produtivo que consiste na
produção de bens (moldes), ou seja, o produto fabricado se configura em algo
tangível.
4.2.2 Divisão do trabalho e característica dos ferramenteiros
A forma de divisão do trabalho adotada para desenvolver o processo
produtivo da ferramentaria é por ofício, onde cada operador realiza um conjunto de
tarefas especificas ao produto (molde) em varias etapas do processo,
caracterizando, assim, polivalência dos ferramenteiros.
A especialização da mão-de-obra na área de moldes é uma característica
inerente. Salientando que a ferramentaria executa as diversas etapas, desde o
projeto até a montagem do molde, cada setor tem seus ferramenteiros especialistas,
como por exemplo, os ferramenteiros ajustadores que fazem o polimento de
102
cavidades e a montagem, ou os ferramenteiros projetistas que desenvolvem e
modificam o projeto, entre outros.
Um aspecto observado em relação aos ferramenteiros consiste em que
todos são polivalentes no tocante a operação das máquinas ferramentas que
compõem a ferramentaria. Outro aspecto observado, em relação aos ferramenteiros,
consiste em que eles têm uma visão geral do processo produtivo, perpassando
todas as etapas do processo.
Além dessas características elencadas a respeito dos ferramenteiros,
outra característica relevante é notória em relação a estes profissionais, a qual
reside no alto grau de habilidade manual e acurada capacidade de resolver gargalos
dentro do processo produtivo.
Em relação à forma como o sistema de trabalho ocorre na ferramentaria,
em outras palavras, como as atividades são distribuídas entre os ferramenteiros,
estas são desenvolvidas pelo supervisor da ferramentaria em conjunto com o
encarregado, o qual repassa para os demais ferramenteiros.
4.2.3 Lead time produtivo e setup
O lead time produtivo da ferramentaria pesquisada está subdividido em
cinco etapas, quais sejam: projeto do produto, usinagem de cavidades
(componentes funcionais), usinagem de componentes de suporte, polimento e
montagem. A Tabela 4 mostra a distribuição de tempo entre as etapas do lead time
do último molde produzido pela ferramentaria.
Tabela 4 - Distribuição de tempo entre as etapas do lead time
Etapas do lead time
Tempo
Estimado
Projeto do produto 13 dias
Usinagem de cavidades (componentes funcionais) 52 dias
Usinagem de componentes de suporte 5 dias
Polimento 18 dias
Montagem 2 dias
103
Em termos percentuais, o Gráfico 9 mostra a distribuição do tempo
estimado para cada etapa integrante do lead time produtivo do último molde
produzido pela ferramentaria.
Gráfico 9 - Percentual de tempo médio entre as etapas do lead time
No tocante ao setup, segundo o formulário aplicado e a observação
simples realizada, torna-se difícil estimar o tempo despendido para preparação de
maquinas, principalmente nas etapas de usinagem de cavidades (componentes
funcionais) e usinagem de componentes de suporte, devido às variações no
processo produtivo de cada molde.
Sendo o processo produtivo da ferramentaria por projeto, as previsões
das atividades antes do projeto do molde são inviáveis, e mesmo após o projeto do
molde, ocorre algumas mudanças no andamento do processo, devido a adaptações
e retrabalhos, em outros termos, é impossível padronizar as atividades relacionadas
à operação das máquinas que participaram do processo, e conseqüentemente o
tempo utilizado para o setup dessas máquinas, segundo o supervisor da
ferramentaria.
4.3 C
LASSIFICAÇÃO DA TECNOLOGIA DE PROCESSO DA
FERRAMENTARIA
A tecnologia de processo neste trabalho foi classificada em três
paradigmas tecnológicos, os quais se sucedem de forma evolutiva. O primeiro
consiste em tecnologia mecânica, utilizada durante a primeira Revolução Industrial.
O segundo paradigma tecnológico surgiu com a eclosão da segunda revolução
Etapas do
lead time
(%)
104
industrial e tem como base à tecnologia eletromecânica. Atualmente, prevalece o
paradigma tecnológico fundamentado na microeletrônica e conseqüente advento da
informática, emergidos durante a terceira revolução industrial.
O formulário aplicado na ferramentaria e a observação sistemática
realizada na fase de trabalho de campo apontaram as classes tecnológicas
empregadas pela ferramentaria nas diversas etapas do seu processo produtivo,
como demonstra a Tabela 5.
Tabela 5 - Tecnologia de processo empregada nas etapas do processo
produtivo
Etapas do processo
Tecnologia do
equipamento
Projeto do produto 0
Usinagem de cavidades (componentes funcionais) 2
Usinagem de componentes de suporte 2
Polimento 2
Montagem 2
(0) manual (1) mecânica (2) eletromecânica (3) microeletrônica
Como pode ser observada de acordo com a tabela 5, a base tecnológica
empregada pela empresa consiste em tecnologia eletromecânica, a qual caracteriza
a ferramentaria com um sistema produtivo não informatizado. Esta base tecnológica
será discutida mais detalhadamente em seções posteriores.
No tocante a organização do trabalho da ferramentaria, observou-se que
em algumas etapas do processo produtivo ocorrem algumas atividades
desenvolvidas de forma totalmente artesanal, baseadas intrinsecamente no
“sentimento” e na experiência dos ferramenteiros. Estas atividades são
operacionalizadas de forma manual, obedecendo às características marcantes do
modelo artesanal em relação à participação da mão-de-obra no processo, dentre
elas: conhecimento integral de todo o processo de produção, conhecimento e
controle sobre o tempo de produção, conhecimento de todas as máquinas utilizadas
na produção, tanto para operá-las, como para realizar serviços de manutenção.
A Figura 36 mostra a setorização da ferramentaria de acordo com as
etapas do processo produtivo, bem como as máquinas utilizadas em cada etapa.
105
Figura 36 - Setores do processo produtivo
4.3.1 Projeto do produto
A primeira etapa do processo produtivo que envolve o projeto do produto,
no caso da ferramentaria, o molde, processa-se de forma totalmente manual
operacionalizada, de acordo com a observação realizada e o formulário aplicado, em
prancheta específica para desenho mecânico como mostram as Figuras 37 e 38.
106
Figura 37 - Equipamento utilizado no projeto
do produto pela Ferramentaria (anglo 1)
Figura 38 - Equipamento utilizado no projeto
do produto pela Ferramentaria (anglo 2)
Além da prancheta, o ferramenteiro projetista da ferramentaria dispõe de
alguns instrumentos de uso manual como: esquadros, compasso, régua graduada,
escalímetros, papel formato A0 e lapiseira.
O tempo consumido na etapa de projeto, segundo o formulário aplicado,
situa-se em torno de 15 dias, o que representa em termos percentuais 17% do lead
time do processo de fabricação de um molde.
A metodologia de projeto do produto adotada pela empresa implica, a partir
do produto (peça plástica injetada), necessidade de elabora-se o projeto do molde,
inicialmente em forma de desenho mecânico, em duas dimensões, executado a mão
livre. Posteriormente, este “croquis” é transformado em desenho mecânico,
executado com o auxilio de instrumentos de desenho como mostram as Figura 37 e
38.
A Figura 39 mostra o exemplo do projeto de um molde elaborado no setor de
projeto do produto da ferramentaria.
107
Figura 39 - Projeto de um molde executado na ferramentaria
4.3.2 Usinagem de cavidades e machos (componentes funcionais)
A etapa de usinagem de cavidades e machos (componentes funcionais)
realiza-se por meio de máquinas-ferramenta com base tecnológica eletromecânica,
também denominada por alguns autores como máquinas ferramenta convencionais,
as quais são operadas em regime semi-automático.
O processo de fabricação mecânico empregado pela ferramentaria
consiste apenas em usinagem. Esse processo caracteriza-se por retirar material
(massa) de uma peça bruta, gerando cavaco. Além disso, subdivide-se em três
subprocessos, quais sejam: corte, eletroerosão e abrasão, os quais todos são
utilizados na etapa de usinagem das cavidades dos moldes pela ferramentaria.
A usinagem das cavidades configura-se como a etapa que demanda mais
tempo no lead time do processo produtivo de um molde. Segundo o formulário
aplicado á ferramentaria, esta etapa demanda um tempo médio de 60 dias, o que
corresponde medianamente a 50% do lead time produtivo de um molde,
caraterizando-se como a etapa mais importante do processo.
As máquinas ferramentas empregadas na usinagem das cavidades são
mostradas nas Figuras da serie 4.3.2 e listadas a seguir.
1. Torno universal;
2. Torno platô;
3. Torno carcaceiro;
108
4. Mandrilhadora;
5. Fresadora ferramenteira;
6. Retifica tangencial;
7. Serra alternativa;
8. Eletroerosão por penetração;
9. Furadeira radial banco fixo;
10. Furadeira radial banco inclinável.
Figura 40 - Torno universal
Figura 41 - Torno platô Figura 42 - Torno carcaceiro
109
Figura 43 – Mandrilhadora Figura 44 - Fresadora ferramenteira
Figura 45 - Retifica tangencial Figura 46 - Serra alternativa
Figura 47 - Eletroerosão por penetração Figura 48 - Furadeira radial banco fixo
110
Figura 49 - Furadeira radial banco inclinável
4.3.3 Usinagem de componentes de suporte
A etapa de usinagem dos componentes de suporte, como na usinagem de
cavidades, também se realiza mediante o uso de máquinas ferramentas com base
tecnológica eletromecânica ou convencional, as quais são operadas em regime
semi-automático.
A ferramentaria produz a maioria dos componentes de suporte (bicos de
injeção, buchas, colunas, pinos guias, punções) utilizados nos moldes, com exceção
dos pinos extratores de grande comprimento e pequeno diâmetro, estes são
adquiridos junto a empresas de usinagem especializadas em componentes de
suporte para moldes de injeção plástica.
O processo de fabricação mecânico empregado na fabricação dos
componentes de suporte pela ferramentaria, como na usinagem de cavidades,
também consiste em usinagem. Os subprocessos de usinagem empregados nesta
etapa consistem em corte e abrasão, este último consiste em operação de lixamento
manual com o auxílio de máquinas ferramenta rotativas.
A usinagem dos componentes de suporte constitui-se, em uma etapa que
demanda pouco tempo no lead time do processo produtivo de um molde. Conforme
o formulário aplicado à ferramentaria, esta etapa despende um tempo médio de 5
dias, o que corresponde medianamente a 4% do lead time produtivo de um molde.
Apesar do pequeno tempo desta etapa em relação ao lead time produtivo de um
molde, deve-se salientar que todo o funcionamento dinâmico do molde depende, do
111
perfeito ajuste dimensional entre os componentes de suporte e as partes funcionais
do molde.
As máquinas-ferramenta empregadas na usinagem dos componentes de
suporte são mostradas nas Figuras da série 4.3.3 e listadas a seguir.
1. Torno universal.
2. Torno universal.
3. Fresadora ferramenteira.
4. Plaina limadora.
Figura 50 - Torno universal Figura 51 - Torno universal
Figura 52 - Fresadora ferramenteira Figura 53 - Plaina limadora
112
4.3.4 Polimento do molde
A etapa de polimento de um molde consiste em polir as cavidades (macho
e fêmea) que compõem o molde. O polimento tem como objetivo diminuir a
rugosidade superficial das cavidades, adquirida nos processos de fresagem e
eletroerosão realizados na etapa de usinagem das cavidades. A Figura 54 mostra
faixas de rugosidade obtidas em vários processos abrasivos.
Figura 54 - Faixas de rugosidade obtidas em vários processos abrasivos
Fonte: Mengues, Mohren, 1993 (apud KOIKE, 1995)
O acabamento superficial de um artefato plástico injetado está
diretamente condicionado ao nível de rugosidade das cavidades do molde. Outro
parâmetro importante no processo de injeção que está relacionado ao estado de
rugosidade das cavidades do molde, consiste na fluidez do plástico em estado
líquido no momento que o fluido sob pressão, entra em contato com as paredes das
cavidades do molde no momento de injeção.
Para Menges, Mohren, Nowicki, 1993 (apud KOIKE, 1995, p. 24), a alta
qualidade de acabamento superficial de um molde é importante por três razões
básicas, quais sejam:
a) todos os detalhes da superfície da cavidade serão reproduzidos sobre a
superfície da peça, incluindo os defeitos. Isso influencia diretamente a
qualidade estética das peças;
b) o grau de polimento da superfície é importante para facilitar a extração da
peça do molde. Isso é especialmente importante em cavidades profundas
com pequeno ângulo de saída;
c) a boa qualidade superficial reduz a possibilidade de corrosão, assim
como de trincas localizadas.
113
O polimento de um molde abrange a etapa que demanda o segundo
maior tempo dento do lead time de processo produtivo de um molde, segundo o
formulário aplicado à ferramentaria. Esta etapa necessita de tempo médio de 20 a
30 dias, o que corresponde em termos de média entre 16,6% e 25% do lead time
produtivo de um molde.
O equipamento utilizado pela ferramentaria na etapa de polimento do
molde consiste em Carbo roda e Retifica pneumática, ambos com base tecnológica
eletromecânica e controlados manualmente. Estes equipamentos funcionam de
forma rotativa imprimindo altas rotações e vibrações. Neles são acoplados
elementos abrasivos de forma intercambiável, os quais entram em contato com as
superfícies das cavidades dos moldes efetuando a operação de polimento.
4.3.5 Montagem do molde
A etapa de montagem de um molde consiste em reunir todos os
componentes que formam o molde, quais sejam: componentes funcionais,
componentes de suporte e elementos de máquinas fixadores (parafusos, porcas,
arruelas, pinos elásticos, chavetas dentre outros). A Figura
55 mostra a arquitetura
de um molde simples.
Figura 55 - Molde simples e seus componentes principais
Fonte: Mengues, Mohren e Volpato, (1993 apud KOIKE, 1995)
114
A montagem de um molde abrange a etapa que demanda menor tempo
no lead time do processo produtivo de um molde. De acordo o formulário aplicado à
ferramentaria, esta etapa necessita de tempo médio de 2 dias, o que corresponde
em termos medianos a 1,6% do lead time produtivo de um molde.
Nessa etapa de montagem, ocorrem várias atividades de ajustagem
mecânica, as quais envolvem muitas operações manuais, intrinsecamente
dependentes da habilidade do ferramenteiro ajustador em manusear as ferramentas
necessárias ao perfeito ajuste de componentes, que durante o ciclo de injeção,
atuarão em um regime dinâmico intermitente de abertura e fechamento do molde
(milhares de vezes).
Os equipamentos empregados na montagem de um molde, pela
ferramentaria pesquisada, são um talha com capacidade para 5 toneladas, chaves
de aperto Allen e ferramentas para ajustagem mecânica. O uso da talha na
montagem se faz necessário devido ao grande peso dos componentes funcionais.
Já o emprego de chaves de aperto “Allen” é motivado pelo fato de todos os
parafusos que compõem o molde serem “Allen”, devido a maior resistência a tração
e a menor área de alojamento para a cabeça do parafuso no corpo do molde. A
Figura
56 mostra a talha empregada na montagem e transporte de material em
processo.
Figura 56 - Talha (5 Toneladas) utilizada na montagem de moldes
115
4.4 ATIVIDADES E OPERAÇÕES DESENVOLVIDAS COM A TECNOLOGIA DE
PROCESSO ATUAL DA FERRAMENTARIA PESQUISADA
Esta seção satisfaz a proposta presente no eixo central de pesquisa deste
trabalho. Para tanto, foi realizada uma exposição das etapas do processo produtivo
da ferramentaria pesquisada, com enfoque na atual tecnologia de processo, descrita
nas seções anteriores, as quais foram confrontadas com a tecnologia de processo
peculiar ao CIM para tal finalidade.
4.4.1 Atividades de projeto de um molde da ferramentaria pesquisada
De acordo com a observação realizada na ferramentaria, todas as
atividades de projeto do produto são realizadas pelo ferramenteiro supervisor da
ferramentaria com o auxílio dos demais ferramenteiros.
Conforme o abordado no tópico 4.3.1, todas as atividades que compõem
a etapa de projeto de um molde são executadas de forma manual por meio de
desenho técnico mecânico bidimensional disposto em vistas ortogonais executados
em prancheta específica para tal fim.
Desta forma, como anteriormente mencionado, nessa etapa do processo
produtivo a tecnologia de processo e produto se faz ausente, sendo a etapa
caracterizada pelo trabalho manual, o qual depende da habilidade do ferramenteiro
projetista, características marcantes do modelo artesanal.
Outro aspecto observado é que todos os projetos executados são
baseados na experiência e conhecimento técnico e empírico dos ferramenteiros. As
atividades componentes do projeto de um molde realizadas pela ferramentaria
pesquisada serão discutidas a seguir:
a) Cavidades de injeção
A ferramentaria observada, como já exposto, tem como cliente direto o
setor de produção (injeção) e indiretamente os clientes externos (consumidores de
artefatos plásticos). Mediante a observação realizada e o formulário aplicado, o
projeto de um molde se inicia mediante a apreciação da geometria do modelo físico
de um artefato plástico encomendado pelos clientes externos.
116
No tocante ao número de cavidades, a grande maioria dos moldes
produzidos pela ferramentaria observada possui apenas uma cavidade. Isso é
motivado pelo fato de que quase todos os artefatos plásticos injetados pela empresa
possuem uma elevada quantidade de massa plástica, tornando assim, inviável a
produção de moldes multicavidades. A Figura 57 ilustra um molde com cavidade
única produzido pela ferramentaria.
Figura 57 - Molde (cavidade e macho)
As especificações inerentes à injetora plástica como força de fechamento,
dimensões da máquina, quantidade de material capaz de ser injetada por ciclo de
injeção, quantidade de material plastificado que a máquina pode fornecer ao molde
são fornecidas pelo setor de injeção, enquanto algumas informações importantes
para o projeto do molde relacionadas ao artefato plástico a ser injetado como
especificação de material plástico, nível de acabamento superficial, precisão
dimensional são fornecidas pelos clientes externos.
Em relação à localização da cavidade, de acordo com a observação
realizada, esta é projetada de forma centralizada e simétrica em relação às
dimensões longitudinais e transversais do molde, seja ele circular ou prismático.
b) Sistema de alimentação
Como a maioria dos moldes produzidos pela ferramentaria observada
possuem apenas uma cavidade, torna-se desnecessário projetar os canais de
alimentação (principal e secundário) e canais de corte (passagem do canal de
alimentação para o interior da cavidade). Sendo necessário projetar apenas o canal
de injeção (resultado da bucha de injeção, também chamado de “jito”).
O projeto do canal de injeção é realizado, de acordo com o observado,
mediante dados relativos à pressão de injeção, características físicas e mecânicas
117
do material a ser injetado (polímero) e volume de material do artefato injetado. Não
se realiza nenhuma espécie de estudo reológico, assim, o comportamento do
plástico durante o momento de injeção deve ser realizado na etapa do projeto do
molde. Fica, assim, vinculado ao empirismo e experiência dos ferramenteiros.
c) Sistema de extração
O sistema de extração na ferramentaria pesquisada é projetado sob forma
estática (desenho mecânico em papel), ou seja, o funcionamento será verificado
apenas quando o molde acabado for submetido a um teste de injeção (try out).
A forma de extração mais utilizada nos moldes projetados pela
ferramentaria consiste em extração por meio de pinos extratores, buchas extratoras,
lâminas extratoras, placas extratoras e pinças extratoras. A Figura 58 ilustra um
sistema de extração por pinos de extração em um molde produzido pela
ferramentaria pesquisada.
Figura 58 - Sistema de extração por pinos em um molde
No tocante ao posicionamento do sistema de extração se observou dois
aspectos levados em consideração na etapa projetual, quais sejam. O primeiro leva
em consideração a estética do artefato injetado, implicando no posicionamento dos
extratores em superfícies da peça injetada menos perceptíveis. O segundo reside na
funcionalidade do sistema extrator durante o ciclo de injeção, o qual objetiva ejetar a
peça injetada sem nenhum problema de engancho.
118
d) Sistema de refrigeração
O projeto do sistema de refrigeração de um molde produzido pela
ferramentaria pesquisada não passa por nenhum tipo de estudo térmico relativo ao
artefato injetado. O projeto fica submetido aos conhecimentos técnicos e empíricos
dos ferramenteiros, mais uma vez.
O projeto do posicionamento e dimensionamento, conforme o observado,
está diretamente ligado à geometria e a massa plástica da peça a ser injetada. Outro
fator importante são as características físicas do material a ser injetado (temperatura
de fusão e solidificação). A Figura 59 mostra a parte externa do sistema de
refrigeração de um molde produzido pela ferramentaria pesquisada.
Figura 59 - Sistema de refrigeração de um molde
e) Sistema de ventilação
Nos projetos de moldes observados na ferramentaria pesquisada
encontrou-se o sistema de ventilação por meio de machos e extratores. Este sistema
de ventilação, segundo a observação realizada, permite o escape de ar e dos gases
gerados no ciclo de injeção, evitando assim, a formação de bolhas de ar no artefato
plástico injetado.
f) Distribuição das cavidades
Como a maioria dos moldes projetados e executados pela ferramentaria
pesquisada envolvem apenas uma cavidade, não convém projetar um layout de
posicionamento das cavidades.
119
4.4.2 Operações de manufatura de cavidades (componentes funcionais) e
componentes de suporte da ferramentaria pesquisada
A etapa de usinagem de cavidades (componentes funcionais), como
anteriormente mencionado, realiza-se por meio de máquinas-ferramentas com base
tecnológica eletromecânica, também denominada por alguns autores como
máquinas-ferramenta convencionais, as quais são operadas em regime semi-
automático pelos ferramenteiros.
A ferramentaria produz dois tipos de molde, quais sejam: circulares e
prismáticos (retangulares e quadrados), a cavidade e macho dos primeiros são
executadas mediante operações de torneamento operacionalizada nos tornos
(carcaçeiro e platô), enquanto a cavidade e macho dos outros moldes são
executadas por meio de operações de fresagem (fresadora ferramenteira),
mandrilhagem (mandrilhadora), furação (furadeiras radiais) e eletroerosão por
penetração realizada na máquina de eletroerosão.
A partir do projeto do molde (desenho mecânico em 2D) disposto em
papel formato AO, as atividades de produção do molde são distribuídas e atribuídas
entre os ferramenteiros pelo supervisor e encarregado da ferramentaria.
Algumas operações inerentes à construção das cavidades e machos,
requerem previamente a elaboração de gabaritos, que posteriormente auxiliarão os
ferramenteiros facilitando e padronizando operações repetitivas, proporcionando
assim, menor exigência de habilidade por parte dos mesmos, além da redução do
tempo de execução dessas operações.
Antes de usinar as cavidades e machos nos blocos de aço maciço
(matéria prima) algumas operações necessitam de uma traçagem previa, as quais
objetivam orientar o ferramenteiro em operações subseqüentes de usinagem, seja
ela manual ou realizada nas máquinas operatrizes. A traçagem, como dito, consiste
em operações que normalmente precedem as operações de usinagem. Trata-se de
marcação de arcos, retas ou pontos sobre a peça bruta com equipamentos e
instrumentos de traçagem, quais sejam: bancada de trabalho, riscador, compasso,
punção, régua, esquadro, graminho, transferidor e suta.
Como todas as operações de usinagem por corte (remoção de cavaco),
são realizadas em máquinas-ferramenta convencionais, as quais operam em regime
semi-automático, ou seja, cada operação subseqüente é iniciada e parada sob o
120
comandado do ferramenteiro operador, principalmente as operações de torneamento
e fresagem. Muitas dessas operações de torneamento e fresagem que necessitam
do movimento simultâneo de dois ou três eixos de movimentação da máquina,
requerem do ferramenteiro operador o controle manual do avanço para cada eixo
simultaneamente. Este tipo de operação exige do ferramenteiro extrema habilidade e
“feeling”, tornando assim, o processo muito suscetível ao erro humano e incapaz de
fresar superfícies complexas.
Os artefatos plásticos modernos seguem uma tendência estética que
reside em superfícies circulares. Atendendo a esta exigência, alguns moldes
prismáticos da ferramentaria pesquisada possuem superfícies circulares tanto na
forma convexa (macho) quanto côncava (cavidade). Estes tipos de superfícies são
praticamente impossíveis de serem construídas mediante a operação manual de
fresadoras ferramenteiras convencionais. Alguns exemplos relativos a esta
impossibilidade observados na ferramentaria pesquisada serão expostos a seguir.
No caso do macho mostrado na Figura 60, a superfície circular convexa
se torna inviável de ser construída mediante uma operação de fresagem executada
em um fresadora ferramenteira convencional operada manualmente. Este tipo de
superfície é submetida a uma operação de fresagem prismática, a qual se aproxima
ao máximo da superfície circular desejada. Posteriormente, utilizando
esmerilhadeira, limas e lixas se realiza uma operação de ajustagem manual,
objetivando atingir a superfície circular com o raio desejado. Para isso, utiliza-se um
gabarito com o raio projetado para conferência por meio de tentativas.
Figura 60 - Superfície prismática antes de se tornar circular.
Outro inconveniente se encontra na cavidade ilustrada na Figura 61. A
superfície circular côncava também se apresenta inviável a ser construída por meio
de uma operação de usinagem, utilizando fresas de topo retas ou fresas de topo
121
bola (ball) com um raio diferente do desejado na superfície circular da cavidade,
mediante operação de fresagem executada em um fresadora ferramenteira
convencional operada manualmente. A solução encontrada pela ferramentaria foi
construir uma ferramenta (de forma) específica para tal fim. Esta possui o raio
desejado na superfície circular da cavidade, sendo construída por meio de
operações de eletroerosão e soldagem.
Figura 61 - Ferramenta dedicada e superfície circular convexa
No tocante aos componentes de suporte, esses possuem uma geometria
relativamente simples do ponto de vista construtivo. Na sua grande maioria são
peças em revolução, produzidas em operações de torneamento executadas nos
tornos universais de menor porte da ferramentaria. Alguns componentes de suporte
de grande dimensão (comprimento) como pinos extratores a ferramentaria adquire
junto a empresas especializadas em componentes de suporte para moldes de
injeção. Componentes de suporte prismáticos, como blocos espaçadores, são
executados na plaina limadora e fresadoras ferramenteiras de pequeno porte.
4.4.3 Operações de polimento de cavidades e machos da ferramentaria
pesquisada
Como mencionado anteriormente, o equipamento utilizado pela
ferramentaria na etapa de polimento do molde consiste em Carbo roda e Retifica
pneumática, ambos com base tecnológica eletromecânica e controlados
manualmente. Estes equipamentos funcionam de forma rotativa imprimindo altas
122
rotações e vibrações, neles são acoplados elementos abrasivos de forma
intercambiável, os quais entram em contato com as superfícies das cavidades dos
moldes efetuando a operação de polimento.
O polimento manual representa um gargalo na produção de moldes na
ferramentaria pesquisada e na maioria das ferramentarias, pois ainda depende da
habilidade e experiência do ferramenteiro para se obter uma qualidade adequada ao
artefato plástico a ser injetado.
4.4.4 Operações de montagem de um molde na ferramentaria pesquisada
A etapa de montagem de um molde na ferramentaria pesquisada se
caracteriza como a que abrange maior atividade manual no lead time produtivo de
um molde, pois nesta etapa ocorrem várias atividades de ajustagem mecânica, as
quais são intrinsecamente dependentes da habilidade do ferramenteiro ajustador em
manusear as ferramentas necessárias ao perfeito ajuste de componentes que,
durante o ciclo de injeção, atuarão em um regime dinâmico intermitente de abertura
e fechamento do molde.
Como abordado anteriormente, os equipamentos empregados na
montagem de um molde, pela ferramentaria pesquisada, são um talha com
capacidade para 5 toneladas, chaves de aperto “Allen” e ferramentas para
ajustagem mecânica. O uso da talha na montagem se faz necessário devido ao
grande peso dos componentes funcionais. Já o emprego de chaves de aperto
“Allen”, se motiva pelo o fato de todos os parafusos que compõem o molde são
“Allen” devido a maior resistência a tração e a menor área de alojamento para a
cabeça do parafuso no corpo do molde.
4.5 RESULTADOS FINAIS
Esta seção final objetiva responder a pergunta central que se encontra
implícita no objetivo principal deste trabalho, qual seja: apontar as vantagens e
desvantagens que a tecnologia de processo e do produto peculiar ao CIM voltada
123
para ferramentarias, oferecem a uma ferramentaria convencional fabricante de
moldes para injeção plástica. Para concretizar o proposto, foi realizada, em âmbito
qualitativo, uma abordagem comparativa envolvendo as tecnologias de processo e
produto componentes do CIM (CAD, CAE, CAM, CNC), bem como, suas aplicações
nas etapas do processo produtivo de uma ferramentaria convencional, que engloba
o projeto do produto, usinagem de cavidades (componentes funcionais) e
componentes de suporte, polimento e montagem.
4.5.1 Projeto do produto – vantagens e desvantagens da plataforma CAD em
relação à ferramentaria pesquisada
A comunicação entre os clientes externos e o setor de projetos da
ferramentaria pesquisada ocorre por meio do setor de injeção, ou seja, de forma
indireta. Esse tipo de contato pode causar a falta de informações e detalhes
importantes necessários ao desenvolvimento do projeto do molde e
conseqüentemente, as subseqüentes etapas do processo produtivo, ocasionando
assim, a injeção de artefatos plásticos que não atendem as exigências dos clientes.
A informatização da ferramentaria pesquisada possibilitaria uso da
internet e o emprego de um sistema CAD. Isso permitiria a comunicação direta do
setor de projeto do molde com o cliente externo e o setor de injeção, podendo assim,
haver uma troca de informações via e-mail interligando, mesmo a longas distâncias,
clientes externos, ferramentaria e setor de injeção, gerando assim, um ambiente
colaborativo de projeto.
Por meio desse sistema informatizado, o cliente da empresa pesquisada
poderia enviar para o setor de projeto da ferramentaria, suportado por uma
plataforma CAD, os desenhos em duas ou três dimensões do artefato plástico
desejado, com uma riqueza de detalhes (dimensões, estrutura, estética, etc.)
impossível de ser transmitido por meio de contato verbal.
Outra possibilidade seria o cliente externo enviar o projeto do molde que
produzirá o artefato plástico por ele desejado. Essa possibilidade excluiria do
processo produtivo de um molde executado pela ferramentaria, a etapa de projeto
do produto que corresponde a aproximadamente 17% do lead time total de um
molde.
124
No tocante a metodologia de projeto do produto convencional adotada
pela ferramentaria pesquisada, esta pode apresentar alguns inconvenientes que
conseqüentemente elevariam o lead time produtivo de um molde, quais sejam:
• erros de representação geométrica e erros de cotas que seriam
detectados durante as etapas de usinagem de componentes
funcionais, de suporte e montagem;
• baixa produtividade devido à produção de desenhos está diretamente
vinculada à habilidade do ferramenteiro projetista;
• alterações corretivas no desenho muitas vezes significam refazê-lo
totalmente.
Com a introdução de uma plataforma CAD no setor de projeto do produto
da ferramentaria pesquisada, esses inconvenientes poderiam ser eliminados no
projeto de um molde, otimizando assim, o trabalho do ferramenteiro projetista e
possibilitando que ele utilize maior parte do seu tempo em desenvolver trabalho
criativo, testando rapidamente, por exemplo, vários recursos construtivos. Alguns
benefícios relativos à implementação de uma plataforma CAD serão listados a
seguir.
• Aumento da produtividade do ferramenteiro projetista;
• Melhoria da qualidade do projeto do artefato plástico e do molde;
• Interligação das etapas de projeto do molde, usinagem das cavidades e
machos e polimento;
• Criação de uma base de dados para manufatura.
Com a finalidade de satisfazer especificamente as exigências e
necessidades do projeto de moldes, alguns sistemas CAD 3D, dedicados à área,
trazem rotinas as quais oferecem recursos construtivos que poderiam auxiliar as
tarefas do ferramenteiro projetista da ferramentaria pesquisada. Exemplos típicos
desses recursos são citados a seguir.
a) possibilidade de alterar automaticamente a geometria do artefato
plástico gerado, prevendo a contração do plástico durante a etapa de
resfriamento da peça no molde;
125
b) capacidade de modelamento considerando os ângulos de saída do
artefato plástico, os quais são imprescindíveis para um sistema de
extração eficiente;
c) determinação automática da superfície de apartação do molde;
d) utilização do mesmo modelo virtual do artefato plástico para gerar tanto
o macho quanto a cavidade do molde.
Os recursos que uma plataforma CAD oferecem permitiriam, ao usuário,
trabalhar em um ambiente tridimensional que envolve sólidos geométricos e
superfícies com geometrias complexas. Possibilitariam ainda a condição do
ferramenteiro projetista da ferramentaria pesquisada, projetar artefatos plásticos com
geometrias complexas, atualmente inviáveis de serem concebidos no setor de
projeto devido a execução de projetos por meio de desenho manual em duas
dimensões, utilizando instrumentos manuais e o espaço físico limitado do papel.
Uma comparação entre a metodologia atual de projeto da ferramentaria pesquisada
e a forma de projeto suportada em uma plataforma CAD, poderia ser comparado,
grotescamente, a esculpir a estátua de uma pessoa, dispondo apenas de uma foto
da mesma, ou esculpi-la observando a pessoa presencialmente.
Além de conceber tridimensionalmente o artefato plástico, o ferramenteiro
projetista disporia da possibilidade de visualizar sob vários ângulos o artefato
projetado, podendo assim, realizar uma análise volumétrica do artefato sem que seja
construído um modelo físico do mesmo.
Em relação ao projeto dos sistemas que compõem a estrutura do molde
como: sistema de alimentação, sistema de extração, sistema de refrigeração e
sistema de ventilação, a plataforma CAD oferece ao ferramenteiro projetista da
ferramentaria pesquisada a possibilidade de projetá-los observando
tridimensionalmente sua disposição dentro da estrutura completa do molde. Outro
recurso ofertado abrange a disponibilidade de bibliotecas contendo componentes
específicos para cada sistema mencionado.
Um importante recurso que o ferramenteiro projetista poderia dispor numa
plataforma CAD consiste, em após a criação do artefato plástico, realizar o projeto
da cavidade e do macho por meio de simples operações de adição, subtração e
interseção de sólidos digitais. Além disso, a plataforma CAD oferece ao
126
ferramenteiro projetista recursos (3D) capazes de dimensionar e posicionar todos os
componentes de suporte de uma molde.
Outro recurso que o ferramenteiro projetista poderia encontrar numa
plataforma CAD dedicada, implica em gerar automaticamente após o projeto do
molde uma lista de material, contendo todo o material necessário à manufatura do
molde a ser produzido, podendo esta, ser enviada para o departamento de compras
de empresa via computador (intranet, rede de comunicação interna, etc.).
Por fim, a plataforma CAD componente do CIM pode ofertar muitas outras
vantagens, além das vantagens mais importantes, mencionadas especificamente
para a ferramentaria pesquisada. Por outro lado, apresenta duas relevantes
desvantagens, quais sejam: custo relativo a software e hardware elevado e
treinamento específico dos ferramenteiros. O treinamento dos ferramenteiros voltado
para o domínio de uma plataforma CAD pode gerar dois inconvenientes. O primeiro
implica uma demanda considerável de tempo para transferência de informações e
posterior fase de maturação destas informações por parte dos ferramenteiros, ou
seja, nenhum benefício durante algum tempo (vide Figura 62). O segundo reside na
possibilidade da rejeição, por parte dos ferramenteiros, de adquirir novos
conhecimentos suportados em novas tecnologias de base informatizada.
Figura 62 - Curva de Aprendizagem para Novas Tecnologias
Fonte: Deghi, 1999 (apud BACIC, 2003)
O que acontece imediatamente após o recebimento de qualquer
programa de treinamento de nova tecnologia, como mostra a Figura 62, é que na
fase inicial desses programas acontece um período de nenhum rendimento para a
empresa. O período entre o recebimento do programa e a retomada do domínio
127
daquela nova situação de trabalho leva em média, segundo alguns autores da área,
alguns meses. Então, o caso da ferramentaria não seria diferente.
4.5.2 Projeto do produto – vantagens e desvantagens da plataforma CAE em
relação a ferramentaria pesquisada
A plataforma CAE pode possibilitar, ao setor de projeto do produto da
ferramentaria pesquisada, testar física e mecanicamente, sem que seja necessário,
construir um protótipo físico de um artefato plástico anteriormente projetado em uma
plataforma CAD. Para tanto, o ferramenteiro projetista poderia utilizar os recursos de
análise térmica e reológica disponíveis em uma plataforma CAE, os quais serão
discretisados a seguir. Desta forma, o ferramenteiro projetista poderia validar o
artefato plástico ainda na etapa de projeto.
A análise térmica pode possibilitar para o ferramenteiro projetista o
balanceamento do sistema de refrigeração do molde, de maneira que a transferência
de calor do material para o molde seja a mais homogênea e rápida possível, o que
evita distorções posteriores na peça, além de problemas relativos à sua extração.
Mediante a alimentação da plataforma CAE com dados referentes aos
parâmetros de injeção (pressão de injeção, temperatura de fusão, tempo de ciclo,
etc.), o ferramenteiro projetista pode simular como acontecerá a refrigeração do
artefato plástico (uniforme ou não) que será produzido, bem como a temperatura do
fluido refrigerante, podendo assim, avaliar se o sistema de alimentação é eficaz ou
precisa ser modificado.
Outro recurso que o ferramenteiro projetista da ferramentaria pesquisada
poderia dispor dentro de uma plataforma CAE seria simular o comportamento
térmico de um artefato plástico no instante da injeção, ou seja, quando a massa
plástica em estado líquido preenche a cavidade do molde. Além disso, pode mostrar
o comportamento térmico do artefato plástico no processo de solidificação, quando a
massa plástica transfere calor para as paredes da cavidade e o sistema de
refrigeração, atingindo assim, a forma rígida.
No que concerne à análise reológica por meio de uma plataforma CAE, o
ferramenteiro projetista poderia dispor de uma metodologia para sua execução
128
baseada nas seguintes etapas básicas, resumidas a seguir, em função de sua
adequação para o setor de produção da ferramentaria pesquisada.
f) seleção do material e parâmetros de injeção;
g) modelamento geométrico do artefato plástico advindo da plataforma
CAD;
h) geração da malha de elementos finitos a partir do modelo geométrico
(artefato plástico);
i) simulação do preenchimento das cavidades;
j) e análise qualitativa e quantitativa dos resultados.
Várias análises reológicas de natureza qualitativa e quantitativa,
baseadas na metodologia proposta acima, poderiam ser realizadas pelo
ferramenteiro projetista dentro de uma plataforma CAE, quais sejam:
a) tempo utilizado para que um artefato plástico seja injetado (fulltime);
b) distribuição da pressão de injeção no artefato plástico em um instante;
c) contração (Shrink) plástica;
d) deflexão (empenamento);
e) acúmulo de tensão (stress);
f) geometria final de um artefato plástico virtual como se o mesmo
tivesse sido realmente injetado.
No tocante ao resultado das análises, particularmente a análise reológica,
o ferramenteiro projetista poderia obter informações qualitativas e quantitativas que o
permitiriam:
• determinar quantos pontos de injeção são necessários e a localização
dos mesmos no artefato plástico;
• prever o aparecimento de possíveis “bolhas de ar” no interior do
moldado e linhas de apartação na superfície da peça;
• determinar a orientação principal do fluxo do material dentro dos canais
de alimentação e das cavidades;
• e determinar parâmetros do processo de injeção, os quais seriam
posteriormente transferidos para o setor de injeção, evitando assim, o
ajuste de parâmetros de injeção por meio de tentativas (método
heurístico).
129
Assim, uma plataforma CAE permitiria ao ferramenteiro projetista da
ferramentaria pesquisada, realizar uma análise previa do comportamento do artefato
plástico no instante da injeção, portanto, antes da construção do molde que o
injetará, evitando assim, operações de retrabalho, ou até mesmo, a construção de
um novo molde com as devidas modificações. Então, diante desse contexto, pode-se
fazer um paralelismo com o dito popular “melhor prevenir que remediar”. Outro
aspecto importante seria a sinergia que poderia ser gerada pela adição de uma
metodologia de projeto suportada em base informatizada, com o empirismo oriundo
da experiência e conhecimentos técnicos dos ferramenteiros que fazem parte da
ferramentaria pesquisada.
Por outro lado, a plataforma CAE componente do CIM apresenta duas
relevantes desvantagens idênticas às da plataforma CAD, quais sejam: custo relativo
a software e hardware elevado e treinamento específico dos ferramenteiros. Todos
os inconvenientes mencionados relativo às desvantagens da plataforma CAD são
considerados para a plataforma CAE, com uma ressalva, as plataformas CAE são
bem menos difundidas que as CAD. Além disso, para utilização satisfatória, a
plataforma CAE exige conhecimentos auxiliares relativos à engenharia voltada para
a área de polímeros.
Outra desvantagem crucial, no âmbito da ferramentaria pesquisada,
reside no fato do setor de injeção, para o qual a ferramentaria fornece moldes,
utilizar, como matéria prima em alguns de seus produtos injetados, materiais
reciclados, sendo assim, impossível saber qual a composição dos polímeros que
compõem a matéria prima utilizada, conseqüentemente inviabilizando, neste caso, o
uso adequado da plataforma CAE, a qual trabalha com dados específicos de um
polímero específico (PET, PP, PS, PVC, etc.) por vez.
4.5.3 Usinagem dos componentes funcionais (cavidades e machos) e
usinagem de componentes de suporte – vantagens e desvantagens da
plataforma CAM e máquinas CNC em relação à ferramentaria pesquisada
A plataforma CAM e as máquinas controladas por CNC podem,
respectivamente, possibilitar ao setor de usinagem dos componentes funcionais e de
130
suporte da ferramentaria pesquisada, gerar automaticamente os programas de
comando numérico e por meio destes, depois de inseridos em máquinas CNC,
automatizar as operações de usinagem, sejam essas realizadas em torno,
fresadoras ou eletroerosão. Esses benefícios serão pormenorizados a seguir.
O CIM, como a própria sigla ostenta por meio da letra “I”, consiste em um
ambiente sistemático de manufatura integrado por tecnologia informatizada. Em
específico na esfera da tecnologia de processo as plataformas CAD, CAE, CAM e
as máquinas CNC operam de forma totalmente integradas, automatizando e
integrando, conseqüentemente, todas as etapas de projeto e manufatura de um
molde.
No âmbito da ferramentaria pesquisada, essa integração não ocorreria de
forma diferente. Dessa forma, a concepção do artefato plástico e molde que o
produziria seriam realizados na plataforma CAD e posteriormente validados em uma
plataforma CAE, finalizado, assim, a etapa de projeto do produto. A etapa
subseqüente abrangeria a manufatura do molde, a qual seria executada em uma
plataforma CAM e máquinas CNC. Essa etapa seria realizada mediante a
exportação do sólido geométrico (molde e/ou artefato plástico) da plataforma CAD
para a CAM, esta ultima geraria um programa CN que posteriormente seria
transmitido para uma maquina CNC, a qual converteria a linguagem CN advinda da
plataforma CAM em movimentos automáticos da trajetória da ferramenta e/ou da
peça nas operações de usinagem.
O programa gerado em uma plataforma CAM toma por base a geometria
volumétrica de sólido geométrico importado da plataforma CAD e os dados
referentes aos parâmetros de usinagem (avanço, velocidade de corte, profundidade
de corte, estratégia de usinagem, etc.) e ferramental (pre set) que será utilizado nas
várias operações de usinagem, ambos fornecidos pelo ferramenteiro usuário.
No contexto da usinagem, seja ela dos componentes funcionais ou de
suporte, a plataforma CAM e o uso de máquinas CNC possibilitariam a ferramentaria
a automação das operações de usinagem, podendo, então, ser a solução mais
racional de alguns problemas relativos à usinagem da ferramentaria pesquisada,
principalmente de superfícies circulares. Além disso, a plataforma CAM conjugada
com o uso de máquinas CNC poderiam possibilitar a construção de moldes e
conseqüentemente a injeção de artefatos plásticos que envolvam geometrias
complexas que, até então, seriam impossíveis de serem construídas pela
131
ferramentaria pesquisada em um processo produtivo que não fosse parcialmente
artesanal, não atingindo assim, um lead time produtivo e competitivo. Talvez essa
seja um dos principais motivos que levaram a empresa a qual a ferramentaria
pesquisada pertence a adquirir moldes de origem européia.
Uma das várias vantagens que o emprego de plataformas CAM e
máquinas CNC proporcionariam a ferramentaria pesquisada implica eliminação de
gabaritos utilizados por esta, como auxílio em algumas operações de usinagem e
ajustagem mecânica. Outra vantagem seria o desuso de operações de traçagem
realizadas em operações precedentes às operações de usinagem pelos
ferramenteiros, objetivando orientá-los durante algumas operações de usinagem.
Isso se motiva pelo fato do comando CNC executar seus movimentos por meio de
coordenadas cartesianas com origem em um ponto estratégico na peça a ser
usinada de acordo com o programa CN executado na plataforma CAM. Dessa forma,
as operações de gabaritagem e traçagem as quais são realizadas de forma manual
seriam automatizadas, podendo assim, além de eliminar um eventual erro humano
por parte dos ferramenteiros, reduzir o lead time produtivo de um molde.
Programas de cavidades, machos e eletrodos para eletroerosão
executados em uma plataforma CAM e operacionalizados em máquinas CNC
poderiam possibilitar à ferramentaria pesquisada a condição tecnológica de fresar
esses componentes funcionais com superfícies circulares côncavas e convexas das
mais variadas e complexas geometrias, uma vez que uma máquina CNC que é
controlada por computador substituiria uma máquina convencional com controle
humano incapaz de comandar o deslocamento simultâneo em três eixos de avanço.
A Figura 63 mostra um exemplo de macho fresado em máquina CNC.
Figura 63 - Macho fresado em maquina CNC
132
Esta capacidade que uma maquina CNC on line com um software CAM
proporciona de fresar, tornear e erosionar geometrias circulares complexas,
possibilitariam à ferramentaria pesquisada uma alternativa concreta para solucionar
os problemas relativos a superfícies circulares convexas nos machos e a superfícies
circulares côncavas nas cavidades citados no tópico 4.4.2, uma vez que a trajetória
da ferramenta é calculada e programada pelo CAM, enquanto o deslocamento é
comandado pelo comando CNC resultando em um deslocamento tridimensional
preciso, agregando a opção de escolher tipos diferentes de ferramenta de corte. A
Figura 64 ilustra a fresagem de superfícies circulares complexas.
Figura 64 - Fresagem de superfícies circulares complexas
No tocante aos componentes de suporte produzidos pela ferramentaria
quase sua totalidade é construída por meio de operação de torneamento. Esses
componentes não envolvem geometrias complexas e são produzidos em maiores ou
menores quantidades, dependendo do tipo de geometria do molde que esteja sendo
construído. Dessa forma, um torno CNC com um programa CN relativamente
simples poderia possibilitar a produção desses componentes de suporte com maior
rapidez, precisão dimensional e melhor acabamento superficial, além de possibilitar
a produção pela própria ferramentaria de alguns componentes de suporte tipo pinos
guia e de extração de grandes dimensões adquiridos junto a empresas
especializadas neste tipo de produto. A Figura 65 mostra pinos extratores de
diversas dimensões.
133
Figura 65 - Pinos extratores de diversas dimensões
Dessa forma, uma plataforma CAM e o uso de máquinas CNC permitiriam
a ferramentaria a possibilidade de automatizar as operações de usinagem dos
componentes funcionais e de suporte, reduzindo ao máximo a operação humana
nestas operações, evitando assim, eventuais erros de natureza humana e
possibilitando a construção de moldes que envolvam geometrias complexas, até
então, impossíveis de serem produzidos. Além disso, ocorreria a integração
informatizada dentro de um ambiente CIM das etapas de projeto e manufatura de um
molde.
Sob outro prisma, a implementação de uma plataforma CAM e máquinas
CNC componentes do CIM apresentam duas relevantes desvantagens idênticas a
plataforma CAD e CAE, quais sejam: custo relativo a software, hardware e
principalmente de máquinas CNC elevados, além de treinamento especifico dos
ferramenteiros tanto no referente ao software CAM como a programação e operação
de uma máquina CNC. Todos os inconvenientes mencionados relativos às
desvantagens da plataforma CAD e CAE são considerados para a plataforma CAM e
máquinas CNC.
4.5.4 Polimento – vantagens e desvantagens da tecnologia de processo CIM
em relação à ferramentaria pesquisada
O polimento manual, como mencionado anteriormente, representa um
gargalo na produção de moldes na maioria das ferramentarias, pois ainda depende
134
da habilidade e experiência do ferramenteiro para se obter uma qualidade adequada
ao artefato plástico a ser injetado.
Na ferramentaria pesquisada não é diferente. Embora o tipo de artefato
plástico produzido pela empresa, a qual a ferramentaria pertence, não necessite de
um acabamento superficial com níveis de rugosidade muito baixos, estes exigem
operações de polimento que demandam em termos de média entre 16,6% e 25% do
lead time produtivo de um molde.
Em sua pesquisa, Koike (1995), citando alguns autores, aponta que
existem máquinas e equipamentos que tornam a tarefa de polimento automatizada
para certas situações menos complexas. Nesse aspecto, segundo o aludido autor,
Japão e França são os países onde mais se têm dedicado a pesquisas nessa área,
por meio da adaptação de robôs, que são considerados a opção mais adequada
para esse fim. Até o presente momento tecnológico, nenhuma inovação
relevante,dentro de um ambiente CIM voltado para ferramentarias de injeção
plástica, no tocante a polimento, foi constatada.
No âmbito da ferramentaria pesquisada, considerando as variadas
geometrias dos moldes (cavidades, machos e estrutura construtiva) e as grandes
variações dimensionais dos mesmos, infere-se que a automatização do polimento
das cavidades e machos suportada por robôs seria inviável tanto sob o prisma
funcional quanto econômico, uma vez que apenas um robô não seria suficiente para
tal fim. Dessa forma, a automação mediante robôs sugeridas em um ambiente CIM
seria inviável no caso específico da fermentaria pesquisada, assim seria mais
racional que a atividade de polimento continuasse sendo realizada de forma manual,
dependendo da habilidade dos ferramenteiros, ou seja, artesanalmente.
4.5.5 Montagem – vantagens e desvantagens da tecnologia de processo CIM
em relação à ferramentaria pesquisada
A etapa de montagem de um molde na ferramentaria pesquisada se
caracteriza como a que abrange maior atividade manual no lead time produtivo de
um molde, pois nessa etapa ocorrem várias atividades de ajustagem mecânica, as
quais são intrinsecamente dependentes da habilidade do ferramenteiro ajustador em
manusear as ferramentas necessárias ao perfeito ajuste de componentes que,
135
durante o ciclo de injeção, atuarão em um regime dinâmico intermitente de abertura
e fechamento do molde.
Como dito anteriormente, devido um molde ser um produto único,
produzido sob medida ou encomenda (make to order) com engenharia específica e
geometrias diferentes, a montagem sob a ótica do grau de padronização torna-se
inviável. Um dos motivos atribuídos à dificuldade de padronização e conseqüente
automação da montagem de um molde residem na necessidade de várias atividades
de ajustagem mecânica, atividades estas operacionalizadas mediante tentativas
(métodos heurísticos) por parte do ajustador, muitas vezes necessitando de
retrabalho dos componentes de suporte ou mesmo dos componentes funcionais.
Dessa forma, como diagnosticado anteriormente, a tecnologia de
processo peculiar ao CIM não oferece nenhuma ferramenta específica capaz de
automatizar as operações de montagem de um produto com as características
específicas de um molde para injeção plástica.
CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Na concepção e realização deste trabalho desejou-se abordar desde a
primeira forma de organização do trabalho, enfocando sua peculiar ausência de
tecnologia e a evolução desta durante as transições entre a primeira, segunda e
atual terceira revolução industrial, tentando enxergar e mostrar o motivo pelo qual a
tecnologia prevalecente neste atual momento tecnológico alcançou o status de CIM.
Além dessa etapa inicial, objetivou-se focalizar a tecnologia de processo CIM em um
âmbito tecnológico voltado para o setor de produção de moldes para injeção
plástica. Neste capítulo, apresenta-se um resumo das principais considerações a
respeito da proposta presente neste trabalho, sugerindo-se, em seguida, algumas
recomendações para futuros trabalhos decorrentes de realização desta pesquisa.
A principal contribuição deste trabalho diz respeito ao ponto de vista
teórico, haja visto e haja dito, a realização de uma comparação qualitativa, a qual
confrontou a teoria relacionada a tecnologia de processo peculiar ao CIM voltada
para ferramentarias de injeção plástica com a tecnologia de processo aplicada em
um contexto real, que teve como cenário a planta fabril de uma ferramentaria
fabricante de moldes para injeção plástica.
5.1 CONCLUSÕES
No que concerne à proposta central deste trabalho, a qual objetiva
apontar as vantagens e desvantagens que teoricamente a tecnologia de processo
peculiar ao CIM oferece em relação ao processo produtivo de uma ferramentaria que
utiliza tecnologia de processo convencional, e após realizar uma comparação de
ordem qualitativa, obteve-se os seguintes resultados que serão discretizados a
seguir.
Uma conclusão holística a que se chegou, enfatiza que a tecnologia de
processo peculiar ao CIM oferece poderosas ferramentas computacionais capazes
de automatizar e interligar algumas etapas do processo produtivo. Essas
ferramentas poderiam ser implementadas no processo produtivo da ferramentaria
pesquisada, substituindo, assim, características humanas inerentes aos
137
ferramenteiros que dominam o processo produtivo convencional como: habilidade
operacional, conhecimento empírico, experiência e “feeling”. Entretanto, a tecnologia
de processo CIM voltada para ferramentarias não oferece ferramentas capazes de
automatizar todas as etapas produtivas do processo construtivo de um molde para
injeção plástica, isto é, as etapas de polimento e montagem no âmbito da
ferramentaria pesquisada são praticamente impossíveis de serem realizadas sem
operações manuais, ou seja, de forma artesanal.
O capitulo 4 aponta as vantagens e desvantagens específicas que a
tecnologia de processo pertencente ao CIM oferece, de forma relevante, as etapas
de projeto do produto, usinagem de componentes funcionais e de suporte. Essas
vantagens e desvantagens serão apresentadas no Quadro 3.
Projeto do produto – Vantagens e desvantagens da plataforma CAD em relação à
ferramentaria pesquisada
Vantagens Desvantagens
• comunicação gráfica (2D/3D) entre setor de
projetos e clientes por meio da internet;
• evitar erros de representação geométrica e
erros de cotas que seriam detectados durante
as etapas de usinagem de componentes
funcionais, de suporte e montagem;
• aumento da produtividade do ferramenteiro
projetista;
• melhoria da qualidade do projeto do artefato
plástico e do molde;
• interligar as etapas de projeto do molde,
usinagem das cavidades e machos e
componentes funcionais;
• criar uma base de dados para manufatura;
• projetar e visualizar artefatos plásticos em
2D/3D com geometrias complexas;
• possibilidade de alterar automaticamente a
geometria do artefato plástico gerado,
prevendo a contração do plástico durante a
etapa de resfriamento da peça no molde;
• capacidade de modelamento considerando os
ângulos de saída do artefato plástico, os
quais são imprescindíveis para um sistema de
extração eficiente;
• determinação automática da superfície de
apartação do molde;
• utilização do mesmo modelo virtual do
artefato plástico para gerar tanto o macho
quanto a cavidade do molde;
• projetar em 3D os sistemas que compõem a
estrutura de uma molde;
• gerar uma lista de material.
• investimento relativo a software e hardware
elevado;
• treinamento especifico dos ferramenteiros;
• demanda considerável de tempo para
transferência de informações;
• demanda considerável de tempo para
maturação de informações pelos
ferramenteiros.
• possibilidade de rejeição dos ferramenteiros.
138
Projeto do produto – Vantagens e desvantagens da plataforma CAE em relação à
ferramentaria pesquisada
Vantagens Desvantagens
• testar física e mecanicamente, sem que seja
necessário, construir um protótipo físico de
um artefato plástico anteriormente projetado
em uma plataforma CAD;
Realizar analise térmica, podendo:
• balancear o sistema de refrigeração do
molde;
• simular o comportamento térmico de um
artefato plástico no instante da injeção (fase
líquida);
• simular o comportamento térmico do artefato
plástico no processo de solidificação.
Realizar analises reológicas no artefato plástico,
podendo:
• simular o tempo utilizado para que um
artefato plástico seja injetado (fulltime);
• simular a distribuição da pressão de injeção
no artefato plástico em um instante;
• simular a contração (shrink) plástica;
• simular a deflexão (empenamento);
• simular o acumulo de tensão (stress);
• simular a geometria final de um artefato
plástico virtual como se o mesmo tivesse sido
realmente injetado,
• determinar quantos pontos de injeção são
necessários e a localização dos mesmos no
artefato plástico;
• prever o aparecimento de possíveis “bolhas
de ar” no interior do moldado e linhas de
apartação na superfície da peça;
• determinar a orientação principal do fluxo do
material dentro dos canais de alimentação e
das cavidades; e
• determinar parâmetros do processo de
injeção, os quais seriam posteriormente
transferidos para o setor de injeção, evitando
assim, o ajuste de parâmetros de injeção
através de tentativas (método heurístico).
• investimento relativo a software e hardware
elevado;
• treinamento especifico dos ferramenteiros;
• demanda considerável de tempo para
transferência de informações;
• demanda considerável de tempo para
maturação de informações pelos
ferramenteiros;
• possibilidade de rejeição dos ferramenteiros;
• conhecimentos auxiliares relativos a
engenharia voltada para a área de polímeros;
• no caso da ferramentaria pesquisada que
produz moldes para injetar algumas peças
com matéria prima reciclada. Impossibilidade
de especificar qual o polímero que será
injetado, conseqüentemente, inviabilizando o
uso preciso da plataforma CAE.
139
Usinagem dos componentes funcionais (cavidades e machos) e usinagem de componentes
de suporte – vantagens e desvantagens da plataforma CAM e maquinas CNC em relação à
ferramentaria pesquisada
Vantagens Desvantagens
• Integração com as plataformas CAD e CAE;
• gerar automaticamente os programas de
comando numérico;
• automatizar as operações de usinagem;
• eliminação de gabaritos de usinagem;
• desuso de operações de traçagem realizadas
em operações precedentes às operações de
usinagem pelos ferramenteiros;
• possibilitar à ferramentaria pesquisada a
condição tecnológica de fresar componentes
funcionais com superfícies circulares
côncavas e convexas das mais variadas e
complexas geometrias;
• maior rapidez, precisão dimensional e melhor
acabamento superficial dos componentes de
suporte.
• investimento relativo a software e hardware
elevado;
• investimento alto em máquinas CNC
• treinamento especifico dos ferramenteiros;
• demanda considerável de tempo para
transferência de informações;
• demanda considerável de tempo para
maturação de informações pelos
ferramenteiros;
• possibilidade de rejeição dos ferramenteiros.
Quadro 3 - Vantagens e desvantagens das tecnologias de processo CIM em relação a
ferramentaria
Na etapa CAD de projeto do produto as vantagens globais da tecnologia
de processo CIM, no âmbito da ferramentaria pesquisada, abrangem a comunicação
informatizada com clientes externos, o aumento da produtividade, e a capacidade de
projetar um artefato plástico e o molde que o moldará de forma tridimensional.
Por sua vez, a etapa CAE de projeto do produto aponta, como vantagens
globais, a possibilidade de se realizar simulações térmicas e reológicas podendo
validar o artefato plástico e o molde, ainda na fase de projeto. Além disso, possibilita
a condição de determinar parâmetros de injeção otimizados.
Em relação à etapa de usinagem de componentes funcionais e
componentes de suporte, a grande vantagem possibilitada pelo o uso de plataformas
CAM e máquinas CNC, consiste em substituir a limitada operação manual das
máquinas ferramentas convencionais por um controle CNC conjugado a uma
plataforma CAM. Isso significa automatizar o processo de usinagem, podendo assim,
usinar superfícies de cavidades, machos e eletrodos com alta complexidade
geométrica os quais são impossíveis de serem usinados com a atual tecnologia de
processo da ferramentaria pesquisada.
Uma vantagem, talvez a mais relevante, que o ambiente CIM e seus
componentes tecnológicos possibilitariam, na esfera do processo produtivo da
140
ferramentaria pesquisada, abrange a total integração das etapas de projeto e
usinagem do molde (componentes funcionais e de suporte) por meio do CAD, CAE,
CAM e das máquinas CNC.
Especificamente, em relação ao polimento e a montagem dos moldes
produzidos pela ferramentaria, a tecnologia de processo CIM não oferece recursos
relevantes para tal fim. Uma vez que tanto as operações de polimento e montagem
de um molde envolvem engenharia especifica, por serem produtos unitários
podendo assumir geometrias totalmente diferentes.
Porém, as tecnologias de processo componentes do CIM apresentam
duas relevantes desvantagens, quais sejam: custo elevado relativo a softwares e
hardwares e principalmente de máquinas CNC, além da necessidade de treinamento
especifico por parte dos ferramenteiros. O treinamento dos ferramenteiros voltado
para o domínio de novas tecnologias, pode gerar dois inconvenientes, com já
mencionados. O primeiro implica em uma demanda considerável de tempo para
transferência de informações e posterior fase de maturação destas informações
pelos ferramenteiros, o outro implica na possibilidade da rejeição, por parte dos
ferramenteiros, de adquirir novos conhecimentos suportados em novas tecnologias
de base informatizada.
Um fato importante deve ser ressaltado: as tecnologias de processo
componentes do CIM ainda não são capazes de tomar decisões, enquanto os
ferramenteiros sim, então, esta é a grande vantagem dos ferramenteiros em relação
às tecnologias de processo peculiares ao CIM, em outras palavras, não existe
ferramentarias sem ferramenteiros.
Diante da conclusão relatada, e replicando a proposta deste trabalho em
comparar a tecnologia de processo CIM com a tecnologia de processo de uma
empresa fabricante de moldes para injeção plástica, pode-se afirmar o deferimento
do objetivo proposto nesta dissertação.
Para conquistar esse objetivo, perseguiu-se de forma sistemática, a
exploração deste trabalho em quatro etapas interdependentes, quais sejam: revisão
bibliográfica, pesquisa de campo, análise dos resultados da referida pesquisa e
análise comparativa de escopo qualitativo.
Abrangendo de forma geral todas as propostas, análises comparativas e
resultados obtidos dispostos nesta dissertação, pode-se afirmar que tanto o objetivo
geral, quanto os objetivos específicos foram plenamente atingidos. O Quadro 4
141
ilustra a relação intrínseca entre os objetivos propostos e os conteúdos abordados
nos capítulos componentes desta dissertação.
NATUREZA DO OBJETIVO
DESCRIÇÂO
ORDEM DE INSERÇÃO NA
DISSERTAÇÃO
OBJETIVO
GERAL
Comparar a tecnologia de
processo que constitui o
sistema de manufatura CIM,
com a tecnologia de processo
convencional de uma empresa
fabricante de moldes para
injeção plástica.
CAPÍTULO 4
Levantar as formas de
organização do trabalho, desde
o taylorismo até o sistema de
manufatura CIM, enfocando a
tecnologia de processo peculiar
a cada sistema.
CAPÍTULO 2
Descrever os elementos que
constituem a tecnologia de
processo CIM, com ênfase na
fabricação de moldes para
injeção plástica.
CAPÍTULO 2
Descrever a tecnologia de
processo adotada em uma
empresa fabricante de moldes
para injeção plástica.
CAPÍTULO 4
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Mostrar as vantagens e
desvantagens do uso da
tecnologia de processo CIM na
fabricação de moldes para
injeção plástica.
CAPÍTULO 4
Quadro 4 - Relação intrínseca entre os objetivos propostos e os conteúdos abordados nos
capítulos componentes desta dissertação.
5.2 RECOMENDAÇÕES
A partir dos resultados obtidos neste trabalho e da experiência de sua
realização, recomenda-se futuros trabalhos, de natureza prática ou de natureza
acadêmica, que possam ser realizados em ferramentarias, com a finalidade de
transpor as limitações da presente pesquisa.
142
Então, sugere-se trabalhos relativos à aplicação do CIM em
ferramentarias, não apenas em nível do departamento de produção, mas que
abranjam outros departamentos como: PCP, compras, marketing, ou mesmo toda a
empresa.
Outra sugestão seria a realização de trabalhos que realizassem uma
abordagem comparativa de ordem prática entre a tecnologia de processo CIM e a
tecnologia de processo convencional no âmbito de ferramentarias.
Trabalhos referentes ao planejamento e controle da produção de moldes,
com auxílio de um modelador/simulador de processos de produção discreta,
aplicando-o ao caso de produção de moldes.
Pesquisas sobre os processos de polimento automatizado, confrontando
com os métodos artesanais, ainda largamente utilizados nas ferramentarias
brasileiras.
Trabalhos concernentes a analise do custo-beneficio sobre a
implementação de tecnologia CIM em ferramentarias que usam tecnologia de
processo convencional.
Outra recomendação consiste em pesquisas especificas no âmbito de
abordagens comparativas apenas do CAD, do CAE ou do CAM em confronto à
ferramentarias convencionais.
REFERÊNCIAS
ABIPLAST. A indústria brasileira da transformação de material plástico perfil
2004. Disponível em: <http://www.abiplast.org.br>. Acesso em: set. 2005.
AGOSTINHO, O. L. Capacidade de adaptação dos sistemas de manufatura em
função do mercado consumidor. [S.L], INOTEC, 1992.
ALBAN, M. A reconfiguração automotiva e seus impactos espaciais: uma
análise do caso brasileiro. Salvador: UFBA, 2002. Disponível em: <http://
www.adm.ufba.br/Artigo_07.pdf >. Acesso em: set. 2005.
ALBAN, M. Crescimento sem emprego: o desenvolvimento capitalista e sua crise
contemporânea à luz das revoluções tecnológicas. Salvador: Casa da Qualidade,
1998.
BACIC, Nicolas Michel. O software livre como alternativa ao aprisionamento
tecnológico imposto pelo software proprietário. Campinas: Unicamp, 2003.
Monografia. Disponível em: <http:// http://www.rau-tu.unicamp.br/nou-
rau/softwarelivre/document/?code=107&tid=69>. Acesso em: mar. 2006.
BLACKBURN, J. D. Time-based competition. In: Strategic manufacturing –
dinamics new directions for the 1990s. Dow-Jones, Homewood, Illinois, 1990. 385p.
BLACK, J.T. O projeto da fábrica com futuro. Porto Alegre: Artes Médicas, 1998.
BRAVERMAN, Harry. Trabalho e capital monopolista. 3. ed. Rio de Janeiro:
Guanabara, 1987.
CHIZZOTTI, Antônio. Pesquisas em ciências humanas e sociais. 2. Ed. São
Paulo: Cortez, 1998.
COSTA, Luis S.S.; CAULLIRAUX, Heitor. Manufatura integrada por computador:
sistemas integrados de produção: estratégia organização, tecnologia e recursos
humanos. Rio de Janeiro: Campus, 1995.
FERNEDA, Amauri Bravo. Integração metrológica, CAD e CAM: uma contribuição
ao estudo de engenharia reversa. São Carlos: Escola de Engenharia de São Carlos,
144
USP, 1999. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Mecânica. Disponível em: <http://
teses.eps.ufsc.br/defesa/pdf/5304.pdf >. Acesso em: set. 2005.
FERREIRA, Ademir A., REIS, Ana C. F., PEREIRA, Maria I. Gestão empresarial: de
Taylor a nossos dias. São Paulo: Pioneira, 1997. 256 p.
FIGUEIRA, Ricardo Jorge Costa de Morais. Licenciatura em computadores e
sistemas. Porto: 2002 - 2003. Projeto apresentado ao departamento de Engenharia
Informática. Disponível em: <http: //www.dei.isep.ipp.pt>. Acesso em: set. 2004.
GOMES, Maria de Lourdes Barreto. Um modelo de nivelamento da produção à
demanda para a indústria de confecção do vestuário segundo os novos
paradigmas da melhoria dos fluxos de processos. Florianópolis: UFSC, 2002
Tese (Doutorado em Engenharia de Produção). Disponível
em:<http://www.teses.eps.ufsc.br>. Acesso em: set. 2004.
GOMES, J. O. Cenário para um projeto de avaliação tecnológica e
organizacional das ferramentarias do estado de Santa Catarina. 2002. mimeo.
KELLSO, J.R, CIM in action: Microelectronics manufacturer charts course
toward true systems integration. Industrial Engineering, ano 21, n.07, p.19-22,
1989.
KING, L., Today and tomorrow: speaking the language of the factory. Industrial
Engineering, ano 23, n.11, p.18-19, 1991.
KOIKE, Tetsu. Integração do projeto e da fabricação de moldes para injeção de
plásticos com auxílio de tecnologias CAD/CAE/CAM. Florianópolis: UFSC, 1995.
Dissertação (Mestrado em Eng. Mecânica) Programa de Pós-Graduação. Disponível
em: <http://eno[email protected]>. Acesso em: set. de 2005.
LAKATOS, Eva Maria; MARCONI, Marina de Andrade. Técnicas de pesquisa. São
Paulo: Atlas, 1992.
LAKATOS, E. M. ;MARCONI, M. A. Metodologia de trabalho científico:
procedimentos básicos, pesquisa bibliográfica, projeto e relatório, publicações e
trabalhos científicos. São Paulo. Atlas, 1995.
145
LAKATOS; MARCONI. Planejamento e execução de pesquisas, amostras e
técnicas de pesquisa, elaboração, analise e interpretação de dados. 5. ed. São
Paulo: Atlas, 2002.
MARTINS, Gilberto de A. ; LINTZ, Alexandre. Guia para elaboração de
monografias e trabalhos para conclusão de cursos. São Paulo: Atlas, 2000.
MATTOSO, Jorge Eduardo Levi. A desordem do trabalho. São Paulo: Página
aberta, 1995.
MOLDFLOW (2006) In: Moldflow plastics made perfect. Moldflow Corporation.
2005. Disponível em: < http://www.moldflow.com/stp/ >. Acesso em: 30 fev. 2006.
MOLDWIZARD Best in knowledge driven automation 2000. Versão demonstrativa
[S.1.]: Unigraphics, 2000. 1 CR-ROM.
MOREIRA, Daniel Augusto. Administração da produção e operações. 2. ed. São
Paulo: Pioneira, 1996.
OHNO, T. O sistema toyota de produção: além da produção em larga escala.
Trad. Cristina Schumacher. Porto Alegre: Artes Médicas, 1997.
OLIVEIRA, Silvio Luiz de. Tratado de metodologia científica: projetos de
pesquisas, TGI, TCC, monografias, dissertações e teses. São Paulo: Pioneira, 1997.
PEREIRA, Athos Gleber. Desenvolvimento e avaliação de um editor para
programação CN em centros de usinagem. Curitiba: UFPR, 2003. Dissertação
(Mestrado em Engenharia Mecânica) Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.
Disponível em: <http:// www.teses.usp.br/teses/disponiveis >. Acesso em: set. 2005.
PIRES, S. R. I. Gestão estratégica da produção. São Paulo: Editora UNIMEP,
1995.
RUDIO, Franz Victor. Introdução ao projeto de pesquisa científica. 19. ed.
Petrópolis: Vozes, 1995.
SANDRONI, P. (Org.). Novo dicionário de economia. 2.ed. São Paulo: Best seller,
1994.
146
SEVERIANO FILHO, Cosmo. Produtividade & manufatura avançada. João
Pessoa: Edições PPGEP, 1999.
SILVA, Edna Lucia da, MENEZES, Estera M. Metodologia da pesquisa e
elaboração de dissertação . 2
ª.
edição rev. Florianópolis: Laboratório de Ensino a
Distância da UFSC, 2001.
SOUZA, Adriano Fagali de. Contribuições ao fresamento de geometrias
complexas aplicando a tecnologia de usinagem com altas velocidades. São
Carlos: SEM, EESC - USP, 2004 Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica).
Disponível em: <http:// www.teses.usp.br/teses/disponiveis >. Acesso em: fev. 2006.
TONOLLI, Enor José Jr. Ambiente. Colaborativos para o apoio ao
desenvolvimento de moldes de injeção de plásticos. Florianópolis: UFSC, 2003.
135f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção). Disponível em: <http://
www.teses.usp.br/teses/disponiveis >. Acesso em: fev. 2006.
TUBINO, D. F. Manual de planejamento e controle da produção. São Paulo:
Atlas, 2000.
VALLEJOS, R. V.; GOMES, J. O. Uma reflexão sobre as ferramentarias
nacionais. Revista Plásticos, São Paulo, p.96-101, 1998.
VERGARA, Sylvia Constant. Projetos e relatórios de pesquisa em administração.
São Paulo: Atlas, 1997.
VIEIRA, Guilherme Ernani. Integração, gerenciamento e implementação didática
de células flexíveis de manufatura. Florianópolis: UFSC, 1996 dissertação
(Mestrado em engenharia Mecânica) Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Mecânica. Disponível em: < http://www.teses.eps.ufsc.br>. Acesso em: set. 2005.
VIEIRA, Pedro Antonio..E o homem fez a máquina: a automatização do torno e a
transformação do trabalho desde a Revolução industrial até a Revolução
Microeletrônica. Florianópolis: ed da UFSC, 1989. p 100.
VOLPATO, Maricília. Trabalho e tecnologia: as percepções dos trabalhadores
frente ao processo de inovação tecnológica – um estudo caso. Curitiba: Cefet -
PR, 1999. Dissertação (Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Tecnologia.
Disponível em:<http://www.pg-
mec.ufpr.br/dissertacoes/dissertacao_013.pdf>.Acesso em: set. 2004.
147
VOLPATO, Neri. Recursos CAD/CAM voltados ao modelamento e a usinagem
de cavidades para moldes, com estudo de casos de aplicação. Florianópolis,
UFSC, 1993. Dissertação (Mestrado em Eng. Mecânica) Área de fabricação,
Universidade Federal de Santa Catarina. Disponível em:
<http://enoroe[email protected]>. Acesso em: set. 2005.
WOMACK, James P., JONES, Daniel T., ROOS, Daniel. A máquina que mudou o
mundo. Rio de Janeiro: Campus, 1992.
YIN, Robert K. Estudo de caso – planejamento e métodos. São Paulo. Bookman,
2001.
148
APÊNDICE A – FORMULÁRIO
UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
PESQUISA DE MESTRADO
ABORDAGEM COMPARATIVA ENTRE AS TECNOLOGIAS DE PROCESSO CIM
E TECNOLOGIA CONVENCIONAL: O CASO DE UMA EMPRESA FABRICANTE
DE MOLDES PARA INJEÇÃO PLÁSTICA
MESTRANDO: EDUARDO CÉSAR PEREIRA NORÕES
ORIENTADOR: ANTÔNIO DE MELLO VILLAR, Dr.
PARTE 1 - CARACTERIZAÇÃO GERAL DA EMPRESA
EMPRESA (Código)___________________________________________________
DATA: ______________________
1. Tempo de atuação no mercado
a) De 1 a 5 anos ( )
b) De 5 a 10 anos ( )
c) De 10 a 20 anos ( )
d) Mais de 20 anos ( )
2. Qual o volume total da produção de moldes?
MENSAL ANUAL
Produto (Molde)
3. Número de empregados
( ) Na produção ( ) Na manutenção ( ) Na administração
( ) Outros setores ___________________________________________________
4. Qual o mercado consumidor a que se destina o total da produção de moldes?
MERCADO Porcentagem (%)
Local (cearense)
Nordeste
Norte
Sudeste
Centro-oeste
Sul
149
5. Quais dos itens abaixo você considera prioritários para vencer a concorrência.?
(Numere em escore de 1 a 5 de acordo com a ordem de prioridade):
a) Custo: produzir bens a um custo mais baixo que a concorrência ( )
b) Qualidade: produzir moldes com desempenho de qualidade que satisfaça a
exigência dos clientes ( )
c) Desempenho das entregas: ter confiabilidade e velocidade nos prazos de
entrega dos moldes de acordo com o prazo do cliente ( )
d) Flexibilidade: capacidade de reagir rapidamente em eventos repentinos e
inesperados. Alem da grande variedade de moldes (produto único) ( )
e) Inovatividade: capacidade de o sistema produtivo introduzir de forma
rápida em seu processo produtivo nova tecnologia de processo. ( )
6. Características dos equipamentos utilizados pela empresa, segundo as etapas do
processo.
Etapas do processo
Tecnologia do
equipamento
Projeto do produto
Usinagem de cavidades (componentes funcionais)
Usinagem de componentes de suporte
Montagem
Polimento
* (1) mecânico (2 ) eletromecânico (3) microeletrônico
7. Qual o peso (tonelagem) dos moldes fabricados pela empresa?
a) Abaixo de 1000 Kg (1 ton) ( )
b) Entre 1000 Kg (1 ton) e 5000Kg (5 ton) ( )
c) Acima de 5000Kg (5 ton) ( )
8. Caso a empresa produza em mais de um intervalo de tonelagem citados acima
aponte em forma porcentual a divisão.
Intervalos de Tonelagem
%
Abaixo de 1000 Kg (1 ton)
Entre 1000 Kg (1 ton) e 5000Kg (5 ton)
Acima de 5000Kg (5 ton)
9. A empresa produz moldes para que segmento do mercado?
a) Automotivo ( )
b) Construção Civil ( )
c) Bebidas ( )
d) Embalagens ( )
e) Utensílios domésticos ( )
150
f) Calçados ( )
g) Brinquedos ( )
h) Componentes técnicos ( )
i) Outros ( ) ____________________________________
10. Caso a empresa produza para mais de um segmento de mercado citados acima
aponte em forma porcentual a divisão.
Segmentos de mercado %
Automotivo
Construção Civil
Bebidas
Embalagens
Utensílios domésticos
Calçados
Brinquedos
Componentes técnicos
Outros
11. Qual o tipo de molde produzido pela empresa, no tocante a estrutura?
a) Molde simples ( )
b) Molde com gaveta ( )
c) Molde com redutor ( )
d) Molde com câmara quente ( )
e) Molde sanduíche ( )
f) Outros ( ) ___________________________________
12. A empresa terceiriza algum molde, caso ocorra, qual o motivo?
a) Tempo insuficiente para produzi-lo internamente ( )
b) Geometria Complexa (impossibilidade de produção interna) ( )
c) Menor custo ( )
d) Melhor qualidade de acabamento superficial e/ou dimensional ( )
13. Qual a maior preferência, por parte dos clientes, em relação à peça plástica
injetada? (numere de 1 a 5 em ordem de preferência)
a) Menor custo ( )
b) Acabamento superficial ( )
c) Precisão dimensional ( )
d) Matéria prima (plástico virgem, reciclado, etc.) ( )
e) Design moderno ( )
151
PARTE 2 - SISTEMA DE PRODUÇÃO
14. A empresa produz para:
a) Para estoque com produtos padronizados ( )
b) Sob especificação do cliente ( )
c) Produtos padronizados sem estoque ( )
15. A empresa estoca matéria prima ou apenas adquiri matéria prima quando tem
um pedido em carteira, ou seta, o sistema de produção é puxado ou empurrado?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
16. A empresa tem a capacidade de:
a) alterar a quantidade de moldes produzidos ( )
b) Produzir moldes que envolvam cavidades com geometria complexa ( )
c) produzir nos tempos adequados ( )
17. O processo produtivo da empresa classifica-se em:
a) Contínuo ( )
b) Repetitivo em massa ( )
c) Repetitivo em lote ( )
d) Por projeto ( )
18. Como é desenvolvido o sistema de trabalho dos funcionários?
a) Individual com uma única tarefa ( )
b) Individual com várias tarefas ( )
c) Em grupo com uma tarefa por trabalhador ( )
d) Em grupo com várias tarefas por trabalhador ( )
19. Se, respondeu c ou d na questão 13, há rotação regular e planejada nos postos
de trabalho?
( ) Sim ( ) Não
20. Quem determina a forma como o sistema de trabalho dos funcionários deve ser
desenvolvido?
a)
O Gerente/ Diretor Industrial ( )
b) O Gerente de Produção ( )
c) O Supervisor da produção ( )
d) Os próprios trabalhadores ( )
e) Outros: Especificar: ( )
152
21. Os operadores de máquinas ferramenta, operam apenas uma máquina
ferramenta especifica ou varias máquinas ferramentas?
( ) Uma ( ) Varias
22. Os empregados do setor de produção participam das etapas de projeto do
molde, usinagem do molde e montagem do molde ou estas etapas dispõem de seus
empregados específicos?
( ) Sim ( ) Não
23. Qual o tempo médio de preparação de maquinas e equipamentos (setup) em
cada etapa do processo
Etapas do processo Tempo médio de preparação
Usinagem de cavidades (componentes funcionais)
Usinagem de componentes de suporte
Montagem
Polimento
24. Qual o tempo médio de processo de um molde (lead time) em cada etapa do
processo
Etapas do processo Tempo médio de processo
Projeto do molde
Usinagem de cavidades (componentes funcionais)
Usinagem de componentes de suporte
Montagem
Polimento
PARTE 3 - TECNOLOGIA DE PROCESSO E DO PRODUTO
25. A empresa utiliza algum sistema (CAD) Desenho Auxiliado por Computador?
( ) Sim ( ) Não
26. Sob que forma (projeto gráfico) a empresa recebe a encomenda do cliente:
a) Desenho mecânico feito a mão livre ( )
b) Desenho mecânico feito á prancheta ( )
c) Desenho mecânico assistido por computador (CAD) em duas dimensões (2D) ( )
d) Desenho mecânico assistido por computador (CAD) em três dimensões (3D) ( )
e) Produto (peça plástica) ( )
f) Outros ________________________________________ ( )
27. Qual a metodologia (projeto gráfico) adotada pela empresa para projetar um
molde:
a) Desenho mecânico feito a mão livre ( )
b) Desenho mecânico feito á prancheta ( )
153
c) Desenho mecânico assistido por computador (CAD) em duas dimensões (2D) ( )
d) Desenho mecânico assistido por computador (CAD) em três dimensões (3D) ( )
e) Outros________________________________________ ( )
28. A empresa adota a Engenharia Reversa no projeto de um molde, ou seja, inicia
o projeto no produto (peça injetada) para, posteriormente projetar o molde.
( ) Sim ( ) Não
29. A empresa utiliza algum sistema CAE (Engenharia Assistida por Computador) no
projeto do molde?
( ) Sim ( ) Não
30. Qual o tipo de maquinas ferramenta utilizadas na usinagem das cavidades que
compõem o molde
a) Convencional ( )
b) CNC (Comando Numérico Computadorizado) ( )
31. Quais as máquinas ferramentas utilizadas para usinar as cavidades que
compõem os moldes
a) Torno ( )
b) Fresadora ferramenteira ( )
c) Eletroerosão por penetração ( )
d) Eletroerosão a fio ( )
e) Furadeira radial ( )
f) Retifica plana ( )
g) Outras ________________________________ ( )
32. A empresa utiliza algum sistema CAM (Manufatura Assistida por Computador)
na etapa de usinagem das cavidades que compõem o molde?
( ) Sim ( ) Não
33. Como a matéria prima em processo é transportada?
a)
Manualmente ( )
b) Mecanicamente ( )
c) Eletromecanicamente ( )
d) De forma informatizada ( )
34. Em relação aos componentes de suporte do molde (pinos extratores, colunas,
buchas, etc.) a empresa terceiriza ou produz na própria empresa?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
154
35. Caso a empresa produza os componentes de suporte. Qual o tipo de maquinas
ferramenta utilizadas na usinagem dos componentes de suporte que compõem o
molde
a) Convencional ( )
b) CNC (Comando Numérico Computadorizado) ( )
36. A empresa utiliza algum sistema CAM (Manufatura Assistida por Computador)
na etapa de usinagem dos componentes de suporte que compõem o molde?
( ) Sim ( ) Não
37. A montagem do molde realiza-se mediante processo manual ou automatizado?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
38. Durante a montagem do molde ocorre alguma atividade de retrabalho em
relação aos componentes funcionais (cavidades) e componentes de suporte?
( ) Sim ( ) Não
39. O polimento das cavidades do molde realiza-se mediante processo manual ou
automatizado?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
40. Quais as máquinas e/ou equipamentos utilizado na montagem dos moldes?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
41. Quais as máquinas e/ou equipamentos utilizado no polimento dos moldes?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
155
APÊNDICE B - ROTEIRO DE OBSERVAÇÃO DO PROCESSSO
PRODUTIVO - UM COMPLEMENTO PARA O QUESTIONÁRIO
1. Elementos que definem o porte da empresa.
2. Estrutura organizacional da empresa.
3. Tipo de tecnologia de processo e do produto utilizada pela empresa:
convencional (mecânica, eletromecânica);
informatizada CAD, CAE, CAM, CNC (microeletrônica).
4. Elementos que caracterizam o processo produtivo.
5. Definição do sistema de produção.
6. Divisão do trabalho:
parcelar – repetitiva;
em grupo com mais de uma tarefa por trabalhador;
rotação do operário na realização das atividades.
7. Disposição de máquinas e equipamentos no galpão fabril:
características do layout de produção;
características do layout de polimento e montagem.
8. Sistema de planejamento e controle da produção (informatizado ou não):
controle de Pedidos;
estimativa de Custos;
plano Mestre de Produção
gerenciamento de Materiais;
planejamento da Capacidade;
ajuste da Capacidade;
liberação das Ordens;
controle da produção;
coleta de dados operacionais;
controle de quantidades tempos e custos;
controle da expedição.
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