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Fatec Garça

CURSO TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL

CÁSSIA ELISA CALIXTO

SAMUEL SERRÃO CANDIDO

MODELAGEM 3D: UMA ANÁLISE DA TRANSIÇÃO DO SISTEMA DE

PROJETO 2D PARA UM SISTEMA DE PROJETO 3D

Artigo Científico apresentado à Faculdade de

Tecnologia de Garça – FATEC, como requisito para

a conclusão do curso de Tecnologia em

Mecatrônica Industrial, examinado pela seguinte

comissão de professores:

Data da Aprovação: 24 / 06 / 2013

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Orientador: Prof. Dr. José Arnaldo Duarte

FATEC Garça

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Prof. Ms. José Antônio Poletto Filho

FATEC Garça

___________________________________

Prof. Grad. Geison Mancuzo

FATEC Garça

GARÇA

2013

MODELAGEM 3D: UMA ANÁLISE DA TRANSIÇÃO DO SISTEMA DE PROJETO 2D PARA UM SISTEMA DE PROJETO 3D

Cássia Elisa Calixto1 Samuel Serrão Candido

Cassiaelisa2008@hotmail.com ssc.candido@hotmail.com

Prof. Dr. José Arnaldo Duarte2

josearnaldoduarte@hotmail.com

Abstract - In the current scenario, organizations face several difficulties to remain competitive. Manufacturers need to increase the rate of product innovation and reduce time-to-market of these, tightly controlling costs and quality processes. It is notable that the complexity of the products are launched, there is a demand for quality, where they should be designed so streamlined and efficient, in such a way that meets all the requirements specified by customers in a short period of time. With reductions in the life cycles of products, designs drawn in two dimensions (2D) no longer realize the demand for quality and efficiency. This paper proposes the use of software modeling in three dimensions (3D) for creation of complex and distribution efforts of the teams to develop the best products possible. Will point out the factors that imply the transition from modeling 2D to 3D, as well as the resources available to accelerate innovation and process optimization in addition to its sustainable advantage as reducing the amount of paper printed in the factory as well, the resource savings with decreased physical prototypes built. Keywords: Software. Project. 3D modeling. Resumo - No cenário atual, as organizações enfrentam diversas dificuldades para se manterem competitivas. Os fabricantes precisam elevar a taxa de inovação de produtos e diminuir o tempo de colocação desses no mercado, controlando rigidamente os custos e a qualidade dos processos. É notável que pela complexibilidade dos produtos que são lançados, existe uma exigência de qualidade, onde os mesmos devem ser projetados de forma dinamizada e eficiente, de maneira tal que atenda todos os requisitos especificados pelos clientes em um curto prazo de tempo. Com as reduções dos ciclos de vida dos produtos, os projetos elaborados em duas dimensões (2D) já não dão conta da demanda por qualidade e eficiência. Esse artigo propõe a utilização de software de modelamento em três dimensões (3D) para criação de projetos complexos e distribuição dos esforços das equipes para o desenvolvimento dos melhores produtos possíveis. Apontaremos os fatores que implicam na transição do sistema de modelamento em 2D para o 3D, assim como os recursos disponíveis para a aceleração da inovação e a otimização dos processos, além da sua vantagem sustentável como a redução do volume de papel impresso na fábrica além, da economia de recursos com a diminuição de protótipos físicos construídos. Palavras-chave: Software. Projeto. Modelamento 3D.

1 Alunos do Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial da faculdade de tecnologia de Garça. 2 Docente do Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial da faculdade de tecnologia de Garça

1 INTRODUÇÃO

Com o aumento da concorrência, as empresas são obrigadas a inovar, a fazer

o melhor. Segundo Peter Bilello3 (2012), a inovação não é um luxo nas empresas, é

fundamental: “Quem não inovar corre o risco de perder, de ficar para traz”. A

necessidade de gerenciamento e a capacidade de distribuição dos esforços dentro de

uma equipe são essenciais. Com o avanço da tecnologia, os processos e os produtos

estão mais complexos, o que fazem com que dependendo do projeto o mesmo possa

demorar muito tempo para ser concluído.

O sistema de desenvolvimento de produtos em 2D já não consegue

acompanhar a dinamização atual do processo de criação dos mesmos. Assim, o uso

de software de modelagem 3D torna-se obrigatório para as empresas que querem

estar se destacando em meio aos seus concorrentes.

Mudanças relativamente simples como realizar exercícios físicos, fazer regime

ou mesmo deixar alguns vícios são doloridas. Mesmo sabendo que essas mudanças

vão trazer benefícios, o comodismo, o desconforto e as desconfianças viram

desculpas para o adiamento das metas a serem alcançadas. Muitos projetistas que

utilizam o sistema de criação de projeto em 2D conhecem o sistema de modelamento

em 3D, sabem dos benefícios e das oportunidades que o sistema oferece; porém,

travam na hora de fazer a transição do 2D para o 3D, ao pensar nos desconfortos que

essa mudança pode trazer inicialmente, como perda de produtividade, custos altos de

implantação, troca de hardware, problemas de conversões de dados, além da

necessidade de treinamento para toda a equipe.

Esse artigo tem como objetivo quebrar as barreiras existentes na transição do

sistema de projeto 2D para o sistema de modelamento 3D; mostrar as dificuldades da

implantação e os ganhos adquiridos com o uso do software 3D. Utilizaremos como

exemplo a execução do protótipo Misturador desenvolvida na Fatec Garça, onde o

mesmo inicialmente foi projetado em 2D, e o que mudaria se na sua execução o

projeto fosse inicialmente projetado em 3D. Abordaremos os aspectos ambientais que

envolvem a transição do sistema de modelamento e seu efeito no dia a dia das

indústrias.

3 Presidente da consultoria CIMdata

2 DESENVOLVIMENTO

2.1 Sistema de Projeto

Segundo Palharini (2010), o desenho técnico é a linguagem utilizada nas

indústrias para transmitir as informações do departamento de projetos para a

produção. O desenho preparado com padrões pré-estabelecido e seguindo as normas

faz com que as informações sejam rapidamente transmitidas ao diversos setores de

uma fábrica possibilitando a execução e confecção dos produtos idealizados com

maior rapidez.

Para facilitar esse trabalho no dia a dia e aliado a queda nos preços dos

computadores e a evolução de processamento gráficos dos mesmos, o número de

profissionais que utilizam o CAD (desenho auxiliado por computador) como

ferramenta de trabalho, aumenta consideravelmente.

No mercado existe uma variedade de opções CAD que devem ser

consideradas na hora da aquisição, porém, basicamente existe apenas dois sistemas

de projeto, o sistema em duas dimensões (2D) e o sistema de modelamento em três

dimensões (3D).

2.1.1 Sistema em Duas Dimensões (2D)

A grande vantagem do sistema em duas dimensões é que o usuário geralmente

quando ingressa na área de projeto, a princípio aprende a trabalhar manualmente, ou

seja, desenha utilizando ferramentas como lápis, régua, traçadores, transferidores e

outros; e quando partem para o uso do software o aprendizado é rápido, pois o usuário

ainda continua usando as mesmas ferramentas, a diferença e que agora todas estão

em uma tela de computador.

De acordo com Palharini (2010), para algumas aplicações a representação em

duas dimensões é mais que suficiente, como por exemplo, em projetos de esquema

elétricos, hidráulicos, pneumáticos, circuitos e placas eletrônicas, onde não há a

necessidade de informações volumétricas. Nesses casos os desenhos veem

acompanhados de informações referentes ao projeto como listas de peças, de

materiais, tabelas de componentes padrões e outras informações necessárias para a

execução do projeto.

No ramo metalúrgico o sistema em duas dimensões é mais utilizado por

empresas de pequeno e médio porte, pois além do menor custo de aquisição e

formação de seus funcionários esses sistemas exigem máquinas menos potentes.

Comparado com o desenho manual a grande vantagem do CAD 2D está na

reutilização da informação, pois é muito mais fácil revisar ou corrigir um desenho

eletrônico, do que um desenho realizado de forma convencional, ou seja, feito a mão.

2.1.2 Sistema em Três Dimensões (3D)

Para Palharini (2010), o sistema de modelagem 2D foi desenvolvido para

substituir o desenho manual que era demorado e de difícil reaproveitamento. Logo foi

considerado um grande avanço, pois possibilitava a digitalização dos projetos e a

diminuição do tempo de criação e desenvolvimento dos mesmos. Porém, pela

similaridade com os procedimentos do processo manual, com o tempo esse sistema

ficou ultrapassado, pois as organizações precisavam que os projetos fossem

concluídos em um tempo menor, além do aumento da complexibilidade dos projetos

que exigem mais dos usuários, tendo a garantia de erros minimizados.

Diante das necessidades dos projetistas e em meio às tecnologias disponíveis

surgiram os primeiros softwares de modelagem tridimensional, onde a principal

vantagem está na interação que esse sistema fornece com as diversas áreas das

empresas. Modelagem tridimensional segundo a ciência da computação é o processo

de desenvolvimento de uma representação matemática de qualquer superfície

tridimensional de um objeto, seja inanimada ou viva; para isso é utilizado softwares

especializados, e o produto é chamado modelo tridimensional.

Segundo Autodesk4 (2010), existem dez razões para que as empresas de qualquer

engenharia utilizem os softwares 3D: prototipagem digital; interoperabilidade

AutoCAD5 e DWG6; projeto mecânico 3D; atualizações automáticas de desenhos e

vistas; automação de projetos; visualização de estado da arte; lista de materiais

automática (BOM – Bill of Material); simulação integrada à análise de tensões;

rotas de tubulação e cabeamento elétrico e gerenciamento de documento de

engenharia.

4 Empresa norte americana de softwares industriais 5 Software CAD 2D desenvolvido pela empresa Autodesk 6 Extensão dos arquivos desenvolvidos no software AutoCAD

Palharini (2010), diz que a prototipagem digital permite a engenheiros,

projetistas e profissionais ligados à engenharia desenvolver trabalhos em 3D obtendo

a exata noção de como seu produto, equipamento e/ou projeto ficará antes mesmo

deles serem construídos. Este recurso possibilita aos profissionais a capacidade de

interpretar melhor seu trabalho, uma vez que estará vendo na tela de um computador

o projeto como ele será antes de construí-lo. Abaixo figura 01 que demonstra o

protótipo virtual Misturador.

Figura 01 - Protótipo virtual misturador – AAP 5° termo Fatec Garça

Fonte: Os autores.

Segundo Palharini (2010), os primeiros trabalhos de engenharia utilizando

computadores foram feitos com softwares 2D. O sistema 2D tem como essência

trabalhar em dois eixos, X e Y assim não transmitem uma noção de profundidade.

Desde 1982 empresas dos mais diversos segmentos da engenharia utilizam a

plataforma DWG, que é a extensão dos arquivos gerados pela maioria dos softwares

2D e tornou-se a extensão padrão mundial devido à grande penetração de mercado

que o AutoCAD adquiriu em todo o mundo.

Interoperabilidade 2D/3D é o grau de capacidade que um software CAD 3D tem

de interagir com a base de dados em 2D no formato DWG existente dentro de uma

empresa. Este recurso se faz necessário, pois quanto maior for o aproveitamento da

base de dados menor será o tempo de desenvolvimento e os custos do projeto,

tornando a empresa mais competitiva, pois realizará os projetos com maior

velocidade.

Palharini (2010), diz que uma das características dos softwares 3D é o recurso

de atualização automática das vistas de um desenho. Isso significa que toda vez que

houver alguma modificação no desenho 3D, como por exemplo, a alteração do

diâmetro de um furo em uma peça, essa mudança será transferida para as vistas que

serão automaticamente atualizadas. Estas vistas de desenho fazem parte do

documento que é enviado para a fabricação e montagem do equipamento projetado

em 3D.

Para Palharini (2010), quando é necessário desenvolver projetos com

características semelhantes, a maneira mais rápida e com a máxima qualidade é

utilizando o recurso de automação de projetos. Esse recurso permite a definição de

regras e conceitos que servem de orientação para a execução dos projetos e serão

obedecidos durante todas as fases do projeto. É possível controlar diversas variáveis,

como volume, comprimento, altura, massa entre outras.

Um exemplo é a definição de regra para a distância entre espetos de uma

churrasqueira. Com a automação é possível projetar “n” modelos com “n”

comprimentos sendo que a distância entre os espetos será sempre a mesma, não

importando a quantidades de espetos.

De acordo com Palharini (2010), renderização ou estado da arte é a realização

de um tratamento estético a um protótipo digital em 3D, proporcionando ao mesmo, o

máximo de realismo. É um recurso muito importante para apresentações e

demonstrações do protótipo. Todos os protótipos digitais 3D podem ser renderizados

como, por exemplo: máquinas, produtos (embalagem de perfume, batons, máquina

fotográfica), áreas industriais (terreno ou prédio de uma nova fábrica). Um exemplo

de renderização é apresentado na figura 02.

Figura 02 - Renderização de um isqueiro.

Fonte: http://www.solidmuse.com/benchmarks/solidworks-benchmark-photoworks

Para Palharini (2010), quando um engenheiro executa um projeto ele emite um

documento em especial, este documento é a lista de equipamentos que compõe seu

projeto, esta lista apresenta alguns campos, são eles: Item: Posição que o

equipamento encontra-se no desenho de projeto, ex.: 01, 02, 03, 04, 05; Nome: Nome

dado a um determinado equipamento, ex.: Motor; Descrição: Descrição técnica que

melhor identifica o equipamento, ex.: WEG/22 PLUS / 150 CV/ 4 Polos / 220/760V /

Trifásico; Quantidade: Número de unidades do equipamento utilizado no projeto pode

ser por unidade, por peso, por comprimento, etc. Ex.: 20 Unidades, 50 metros, 30

quilos.

Quando um engenheiro utiliza um software CAD 3D, este documento é extraído

de forma automática, pois o software identifica todos os equipamentos que estão

contidos dentro do projeto e gera um novo arquivo no formato *.xls7 ou *.txt8. Tanto o

arquivo no formato *.xls quando o *.txt são utilizados por qualquer departamento,

como por exemplo, o departamento de suprimentos através do software Microsoft

Office Excel.

7 Extensão dos arquivos gerados no software Microsoft Office Excel 8 Extensão dos arquivos gerados no software Bloco de Notas

Este recurso é fundamental para um profissional da área de engenharia, pois

além de gerar a lista de equipamentos de forma automática, é um procedimento

preciso que elimina possíveis erros de digitação ao criar uma lista manualmente.

Quando um engenheiro comete um erro de digitação na lista de equipamentos,

este erro pode ocasionar uma compra indevida de equipamentos ou uma ausência,

pois o equipamento pode não constar na lista.

A seguir figura 03 e 04 demonstrando um exemplo de lista de componentes

geradas pelos softwares 3D.

Figura 03 - Desenho explodido com o n° dos itens das peças que compõem o

conjunto.

Fonte: http://www.spaturbo.com.br/loja//component/page,shop.product_details.

Figura 04 - Lista de componentes automática da figura 03.

Fonte: http://www.spaturbo.com.br/loja//component/page,shop.product_details.

Segundo Palharini (2010), simulação Integrada é uma ferramenta de análise

baseada em uma técnica numérica chamada de Análise de Elementos Finitos ou FEA.

Em termos matemáticos, FEA também é conhecido como Método de Elementos

Finitos, está é uma técnica numérica para resolução de problemas de campo descritos

por uma série de equações diferenciais parciais. Em engenharia mecânica o FEA é

amplamente utilizado para resolver problemas estruturais, de vibrações e térmicos.

FEA não é a única ferramenta disponível para análise numérica, outros

métodos numéricos são utilizados em engenharia, tais como, o Método de Diferenças

Finitas, o Método de Elementos de Contorno ou ainda o Método de Volumes Finitos.

Contudo devido à versatilidade e a alta eficiência numérica, FEA tem se tornado

dominante no mercado de análise de engenharia, enquanto os outros métodos têm

sido utilizados por nichos de aplicações específicas. Usando FEA é possível analisar

qualquer forma, usando várias maneiras para idealizar a geometria e produzir

resultados com a precisão desejada.

Sem considerar a complexidade do projeto ou o campo de aplicação, os passos

fundamentais em projetos de FEA, tais como, análise estrutural, térmica ou acústica,

são sempre os mesmos. O ponto de partida para qualquer análise é o modelo

geométrico, que é desenvolvido no software CAD 3D na qual o recurso de simulação

esta incorporado.

Quando se trabalha com elementos finitos o programa de resolução (solver) do

FEA aproxima a solução desejada (por exemplo, deformação ou tensão) para todo o

modelo por um conjunto de simples soluções individuais para cada elemento. Da

perspectiva do software de FEA cada aplicação da ferramenta requer três passos, são

eles: Pré-processamento: O tipo de análise (estática, térmica, de frequência),

propriedades do material, carregamentos e restrições são definidos e o modelo é

dividido em elementos finitos; Solução: Resolução através do software de cálculo

(solver) e Pós-processamento: Análise dos resultados. A figura 05 abaixo demonstra

um exemplo de simulação FEA.

Figura 05 - Simulação FEA – Análise de vibração e fadiga.

Fonte: www.solidworks.com

De acordo com Palharini (2010), no desenvolvimento de projetos diversas

disciplinas estão envolvidas, por exemplo: a mecânica, a elétrica, tubulação, civil e

etc. Dentro dessa visão de trabalho de uma equipe multidisciplinar, é possível

destacar um recurso muito importante em um software CAD 3D, o recurso de rotas de

tubulação e cabeamento elétrico. Enquanto a disciplina de mecânica desenvolve e

posiciona seus equipamentos, a de tubulação cria rotas de tubulação e a de elétrica

cria os cabeamentos elétricos.

A integração entre essas disciplinas dentro de um único sistema faz com que

os erros de projetos devido a possíveis modificações e interferências possam ser

minimizados e corrigidos durante o processo de desenvolvimento do projeto,

principalmente para as disciplinas de tubulação e elétrica que dependem

exclusivamente das disciplinas de civil e mecânica para definir a melhor rota de tubos

e cabos.

As figuras 06 e 07 demonstram exemplos de rotas de tubulação e rotas de

cabeamento.

Figura 06 - Rotas de tubulação em uma planta industrial.

Fonte: http://www.portalcad.com/index.php/noticias/166-novo-curso-solidworks-

routing

Figura 07 - Rotas de cabeamento em um equipamento.

Fonte: http://confident-instruments.com/3DModeling.htm

Palharini (2010), diz que o gerenciamento de documentos de engenharia,

também conhecido como PDM (Product Data management) é um sistema provido por

quatro funções básicas: Pesquisa e classificação de arquivos; Controle de mudanças

e compartilhamento; Segurança de dados e revisões e Rastreamento de referências.

O gerenciamento de documentos de engenharia é feito por um software

incorporado ao software CAD 3D, permitindo aos usuários trabalharem totalmente

integrados, os principais benefícios ao utilizar este recurso são: Colaboração dos

documentos de engenharia em grupo; controle de acesso de usuários aos

documentos de engenharia; sistema inteligente de busca de documentos de

engenharia; controle de revisão do projeto e geração de relatórios.

A metodologia de trabalho com gerenciamento de documentos de engenharia

é a seguinte: Arquivos estão armazenados em um “cofre”; Usuários possuem

permissão para acessar este “cofre”; Usuários fazem uma cópia (Check-out) de um

arquivo ou parte de um projeto para o disco local de acordo com sua permissão de

acesso ao “cofre”; Usuários trabalham com os arquivos locais, em seus desktops;

Usuários devolvem os arquivos para o cofre (check-in), o “cofre” compara os arquivos

e só substitui os que foram modificados e alteram a revisão do documento, criando

um histórico de revisão e todos os arquivos são removidos do disco local.

A figura 08 abaixo demonstra a metodologia de trabalho com gerenciamento

de documentos de engenharia.

Figura 08 - Ciclo do gerenciamento de documentos de engenharia.

Fonte: http://www.3dsolidcadworks.co.uk

2.2 Implantação

A implantação do sistema CAD 3D pode causar uma grande dor de cabeça se

não for feita detalhadamente; um planejamento errado pode fazer com que ocorram

desperdícios financeiros. Para a empresa 3DSecco Serviços e Informática Ltda.

(2013), a implantação envolve vários aspectos como:

• Migração 2D para 3D.

•Escolha do melhor sistema CAD 3D levando-se em conta as reais

necessidades da empresa, de seus usuários e da verba disponível para

investimento no sistema.

• Adequação de Hardware.

• Implantação do sistema.

• Instalação e configuração dos programas.

• Definição do Banco de Dados e dos métodos de trabalho adaptando a

situação atual ao novo sistema.

• Treinamento dos usuários.

• Projetos Pilotos: A execução assistida de alguns projetos na fase de

implementação do sistema é fundamental para o êxito da adoção de um

sistema CAD 3D, pois fará com que os conhecimentos adquiridos no

treinamento sejam completamente assimilados pelos usuários.

Para a empresa 3DSecco Serviços e Informática Ltda. (2013), dentro de uma

organização os projetistas e desenhistas devem se dedicar a desenvolver os produtos

da empresa utilizando o CAD 3D como uma importante ferramenta, e não podem se

dedicar ao suporte, manutenção, customização do sistema. A falta de tempo e de um

profissional habilitado para manter, customizar e suportar um sistema CAD 3D pode

fazer com que o sistema seja sub-utilizado não extraindo o máximo de desempenho

que o sistema pode oferecer, assim desperdiçando recursos financeiros.

Uma das soluções é utilizar os serviços de consultoria de implantação dos

sistemas 3D oferecidos por empresas licenciadas pelos fabricantes dos softwares

CAD para a execução da implantação, treinamento, customização e atualização do

sistema. Essas empresas fazem o estudo de implantação junto aos desenhistas e

projetistas, otimizando os recursos utilizados e ajustando o sistema para o melhor

desempenho possível.

2.2.1 Hardware

O hardware é um dos principais componentes que devem ser observados na

implantação do sistema CAD 3D. Certamente a troca do hardware é necessária, pois

os sistemas CAD 3D normalmente são “pesados” em comparação aos CAD do

sistema 2D. Grande parte dos recursos utilizados na transição são gastos com

atualização dos componentes físicos de trabalho; cada fabricante de software

disponibiliza a lista de componentes mínimos que devem ser utilizados para que o

sistema seja executado sem problemas. Abaixo segue a lista dos hardwares

necessários de dois fabricantes.

Abaixo figura 09 e 10 com os requerimentos mínimos para o uso dos softwares

Solidworks9 e Solid Edge10.

Figura 09 - Hardware requerido para uso do SolidWorks.

Fone: http://www.solidworks.com/sw/support/SystemRequirements.html

Figura10 - Hardware requerido para uso do Solid Edge ST5.

9 Software de modelamento 3D da empresa Dassault Systèmes 10 Software de modelamento 3D da empresa Siemens PLM Software

Fonte: http://support.industrysoftware.automation.siemens.com/certification/se.shtml

2.2.2 Treinamento

Segundo a consultoria CADWorks (2013), o treinamento é essencial para o

uso do sistema 3D, geralmente o mesmo é adquirido junto com o software. Muitas

empresas preferem fazer o treinamento no próprio local de trabalho, utilizando os

desenhos e projetos do dia a dia para a didática.

O conteúdo basicamente é o mesmo para os diversos softwares:

• Introdução e conceitos de parametrização;

• Introdução a esboços;

• Modelagem básica de peças;

• Modelagem de um fundido ou forjado;

• Geração de padrão;

• Recursos de revolução;

• Operação de cascas e nervuras;

• Reparos;

• Alteração no projeto;

• Configuração de peças;

• Tabela de projetos e equações;

• Utilização de desenhos;

• Projeto ascendente de montagem;

• Utilizar montagens.

2.3 Metodologia - Protótipo Misturador

A metodologia de ensino utilizada no trabalho de pesquisa da Fatec Garça é

através da execução de protótipos, utilizando como base os conteúdos em estudo no

semestre de execução. A falta de documentação e planejamento dificultou a execução

dos protótipos realizados pelos grupos das AAP’s11, a maioria dos projetos sofreu

grandes modificações com o passar dos semestres, além dos desperdícios de

recursos pela falta de organização.

Utilizando como base o protótipo “Misturador” elaborado nas AAP’s esse artigo

fez a transição do projeto que inicialmente teve partes do desenvolvimento elaborado

em 2D e partes sem documentação, apenas de “boca”; para o sistema 3D,

demonstrando os recursos disponíveis que auxiliam os projetistas e desenhistas no

desenvolvimentos de novos produtos. Foi utilizado o software de modelamento Solid

Edge ST5 da Siemens PLM Software para a demonstração. A Fatec Garça

disponibiliza o software Autodesk Inventor para aprendizado do sistema 3D de

desenho. Abaixo figura 11 com o protótipo virtual Misturador.

Figura11 - Protótipo virtual Misturador.

Fonte: Os autores.

11 Atividades autônomas de projeto

2.3.1 Solid Edge

Segundo a empresa de serviços e consultorias para o gerenciamento do ciclo

de vida do produto Raihsa PLM Software (2013), o Solid Edge é um software de CAD

3D que permite às empresas projetar intuitivamente reduzindo custos e aumentando

a qualidade. Seus avançados recursos de modelagem, gerenciamento de projeto e

fluxos de trabalho baseados em processos, oferecem vantagem competitiva ímpar

para a conclusão de projetos com qualquer nível de complexidade.

Possui avançados recursos para modelamentos de peças, criação de

pequenas e grandes montagens, simulação de movimentos e geração automática do

detalhamento 2D, bem como ambientes dirigidos aos projetos de chapas, tubulações,

peças plásticas, moldes de injeção e solda, além de uma grande facilidade na

migração de dados gerados 2D para 3D com a adição sem paralelos de inteligência

às informações recebidas.

O Solid Edge é um software comercial vendido pela Siemens PLM Software

através de seus revendedores, a mesma oferece gratuitamente o software Solid Edge

2D Drafting para desenhos em duas dimensões, também é oferecido uma versão para

estudantes do Solid Edge ST4 e uma versão trial por trinta dias do ST5 para avaliação

do software. Esses softwares então disponíveis no site da empresa:

(http://www.plm.automation.siemens.com/pt_br/products/velocity/solidedge/). Abaixo

figura 12 com a capa de inicialização do software Solid Edge ST5.

Figura 12 - Solid Edge ST5 da Siemens PLM Software

Fonte: http://www.cadguru.com.br

2.3.2 Ambientes dos Softwares 3D

A Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. (2010), diz que os

softwares 3D são feitos utilizando vários componentes chamados ambientes ou

módulos. Esses ambientes são projetados para criar peças individuais, peças em

chapas, montagens, desenhos detalhados, simulação, e outros.

A seguir demostraremos o uso dos ambientes dos softwares 3D na execução

do projeto do Misturador.

O ambiente de peça permite que se construa um recurso de base e depois

modifique esse recurso de base com recursos adicionais tais como extrusões, recortes

e furos para construir um modelo sólido acabado.

No protótipo misturador diversas peças foram desenvolvidas utilizando o

ambiente de peças, entre elas o Atuador Pneumático MK 2702. No mesmo foi

construído um sólido base e a partir desta foram adicionados recursos até a

finalização, obtendo se um modelo tridimensional acabado.

Para a construção do atuador pneumático, primeiramente foi feito um solido

base como visto na figura 13 abaixo.

Figura 13 - Solido base.

Fonte: Os autores.

Depois, através do solido base foram adicionados recursos como extrusões,

revoluções, copias, recortes, roscas e outros até a definição do modelo tridimensional

demonstrado na figura 14 a seguir.

Figura 14 - Recursos utilizados para a construção do modelo tridimensional.

Fonte: Os autores.

Segundo a Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. (2010), o

ambiente de chapa é especializado em modelagem de peças que serão fabricadas

em chapas. O desenho de peça em chapa é regido pela premissa de que a matéria-

prima usada para formar uma peça em chapa é de estoque comum e espessura

uniforme. A peça em chapa é desenhada no estado final, mas no processo de

fabricação, muitos dos recursos da peça serão aplicadas à ela antes da dobra. A

localização final desses recursos na peça formada depende de como o material se

comporta durante o processo de dobra. O material pode alongar se o limite elástico

for excedido durante a dobra e, embora esse alongamento possa ser desprezível no

posicionamento final do recurso, ele pode também fazer com que a posição depois da

dobra fique incorreta.

O alongamento do material durante a dobra varia com base no material usado

e na espessura do material. Para acomodar corretamente o alongamento do material,

são feitos cálculos usando a fórmula padrão da dobra, que é fornecida. Essa fórmula

de dobra pode ser personalizada para cada material e com isso se obtém maior

precisão nas peças resultantes.

O ambiente de chapa também fornece diversos recursos para a execução do

modelo tridimensional. A imagem 15 a seguir demonstra alguns recursos disponíveis.

Figura 15 - Recursos disponíveis no ambiente chapa

Fonte: Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. (2010)

1. Placa: Consiste em uma face de camada e uma face de espessura.

2. Aba - Flange Duas placas conectadas por uma dobra.

3. Dobra: Conecta duas abas-flanges.

4. Relevo de Dobra: Opção para evitar rompimento durante a dobra.

5. Recortes: Aberturas na peça.

6. Canto: Onde 2 ou 3 dobras se encontram.

7. Recurso Procedural: Recursos de deformação, como cavidades, recortes

rebaixados, aletas, reforços na chapa, reforços na dobra, etc.

No protótipo “Misturador” algumas peças também foram desenvolvidas

utilizando o ambiente de chapa, como por exemplo, a chapa de apoio do motor

ilustrada na figura 16 abaixo.

Figura 16 - Recursos utilizados no ambiente chapa.

Fonte: Os autores.

Outro recurso muito importante é o desenvolvimento da peça, ou seja, a peça

aberta (blank) onde é possível ver o recorte da peça antes dos processos de dobra.

Abaixo a figura 17 demonstrando o blank da chapa de apoio do motor ilustrada na

figura 16 acima.

Figura 17 - Flat Pattern - recurso para desenvolvimento da peça (blank).

Fonte: Os autores.

Para a Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. (2010), uma

montagem é um conjunto de peças e de sub-montagens que são posicionadas de

forma que tenham um sentido. As peças podem estar na orientação final ou ter

liberdade de movimento em translação e rotação. Na montagem é possível verificar

as folgas existentes entre as peças, fazer testes de colisão, verificar eventuais

interferências entre as peças dinamicamente, adicionar componentes padrões como

parafusos, porcas, arruelas e outros através do módulo suplementar Standard Parts,

calcular diversos parâmetros de massa e volume e etc.

O protótipo digital 3D é finalizado nesse ambiente, onde também é possível

adicionar pontos ou cordões de soldas. O protótipo misturador desenvolvido nas

AAP’s ilustrado na figura 11 é um exemplo de produto montado no ambiente

montagem.

Segundo a Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. (2010), a

produção de desenho é um processo de documentação formal do desenho de uma

peça ou montagem. É possível a criação de vistas de desenho associativas de peças

e montagens em 3D onde o mesmo pode ser atualizado rapidamente quando a peça

ou montagem é alterada. No ambiente detalhamento o desenho é formatado nos

padrões para serem utilizados no chão de fabrica, são inseridos informações como

tipo de acabamento, especificações de folgas, além da legenda da folha de desenho

que informa a escala do desenho, o nome da peça ou montagem, o material a ser

utilizado na fabricação, os nomes dos autores do projeto e etc. Abaixo figura 18

demonstrando a documentação do protótipo misturador.

Figura 18 - Documento demonstrando as peças que compõem o protótipo

misturador.

Fonte: Os autores.

Os módulos suplementares estão inseridos dentro dos ambientes de trabalho,

os mesmo auxiliam e agilizam a realização de diversas tarefas, assim diminuindo o

tempo de desenvolvimento do projeto. Existem diversos suplementos para os diversos

softwares disponíveis no mercado, entre eles podemos destacar o publicador web, a

biblioteca de elementos de maquina, o auxiliador de caminhos para tubos, fios e

cabos, e outros.

Segundo a empresa de serviços e consultorias para o gerenciamento do ciclo

de vida do produto Raihsa PLM Software (2013), o suplemento Web Publisher

(publicador web) é um módulo adicional que permite a geração de páginas web

contendo peças e montagens bem como os dados e a estrutura da montagem, não é

necessário ter conhecimento em programação web, pois o processo é automático.

Para Raihsa PLM Software (2013), a biblioteca de elementos de máquina

Standard Parts é um poderoso sistema de gerenciamento que permite aos projetistas

definir, armazenar, selecionar e posicionar componentes frequentemente utilizados

como: elementos de fixação, rolamentos, conexões e perfis estruturais com eficiência

e rapidez. Como já visto esse suplemento é integrado ao ambiente montagem.

Raihsa PLM Software (2013), diz que o módulo suplementar projeto de molde

integrado, oferece um excelente fluxo de trabalho, passo a passo, para a criação de

moldes de injeção, reduzindo as tarefas repetitivas e os processos de tentativa e erro.

Com extensos recursos para a definição precisa da geometria das cavidades, grande

número de opções de bases e criação automatizada dos componentes

complementares o suplemento finaliza o projeto de molde com muito mais rapidez a

um custo mais baixo.

Os softwares de modelamento 3D oferecem o recurso de salvar o projeto em

PDF 3D, assim é possível visualizar o projeto com sua estrutura de montagem, mudar

vistas de visualizações, separar componentes, realizar cortes e supressões de vistas.

Para a visualização é necessário apenas ter o software de leitura de PDF da empresa

norte americana Adobe Systems Software Ireland Ltd.. A grande vantagem é que além

do software ser livre, qualquer computador mediano consegue visualizar o projeto sem

problemas. A seguir figura 19 demonstrando a visualização do protótipo salvo em PDF

3D.

Figura 19 - PDF 3D do projetoprotótipo misturador.

Fonte: Os autores.

3 CONCLUSÃO

Conclui-se que a utilização de softwares de modelamento 3D para o

desenvolvimento de projetos é essencial para as empresas que querem ganhar

mercado e continuar sempre à frente de seus concorrentes. De fato a implantação não

é tão simples e barata, pois são necessários pré-requisitos que envolvem deste a troca

de hardware a adaptação e utilização de novos métodos de trabalho.

Deve-se ressaltar também que com a utilização do software haverá uma

diminuição considerável na quantidade de papel que transitam nos vários setores da

indústria, como também a redução da produção de protótipos evitando desperdícios

desnecessários de materiais, dando ênfase também a questão ambiental, que hoje é

imprescindível no perfil de uma empresa.

Ao fazer a transição do protótipo misturador para um modelo virtual 3D,

descobriu-se diversas falhas existentes no projeto como, por exemplo, peças que não

se encaixavam, pois estavam com medidas diferentes. Percebeu-se que se o projeto

fosse desenvolvido inicialmente em 3D não haveria perda de tempo e dinheiro com os

erros cometidos na execução do mesmo.

Assim fica claro que a utilização de softwares de modelamento em três

dimensões traz grandes benefícios paras as empresas manufatureiras que na maioria

das vezes desenvolvem diversos projetos ao mesmo tempo, lutando para diminuir

custos e lançar produtos novos em tempos recorte para ganhar mercado.

REFERENCIAS

CADGURU. Uma pequena história: A importância do Solid Edge, 2013. Disponível

em:

< http://www.cadguru.com.br/solid-edge/uma-pequena-historia-a-importancia-do-

solid-edge-parte-1/>. Acesso em: 02 de mar. 2013.

CADWORKS. Treinamento Essencial SolidWorks, 2013. Disponível em:

< http://www.cadworks.com.br/treinamentos/>. Acesso em: 20 de abril 2013.

PALHARINI NETO, Manoel Alves Moreira. Softwares CAD 3D Conhecimento e

aquisição de um software CAD 3D para empresas de projetos, engenharia e

gerenciamento. Faculdade Anhanguera de Campinas unidade 3- 2012.

RAIHSA. Solid Edge, 2013. Disponível em:

< http://www.raihsa.com.br/visualizaItem.php?produtoID=22#aba2>. Acesso em: 16

de mar. 2013.

3DSECCO. Serviços em CAD 3D, 2013. Disponível em:

< http://3dsecco.com.br/servicoscad3d.html#12>. Acesso em: 09 de mar. 2013.

SIEMENS. Desenho de peça em chapa, 2013. Disponível em:

<ftp://ftp.sm.ifes.edu.br/professores/Ney/Apostilas%20SolidEdge%20ST3/spse01546

_Desenho%20de%20pe%E7a%20em%20chapa.pdf>. Acesso em: 27 de abril 2013.

SIEMENS. Solid Edge, 2013. Disponível em:

<

https://www.plm.automation.siemens.com/pt_br/products/velocity/solidedge/index.sht

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