Projeto de engenharia dimensional como caminho para qualidade - CERTI Insights
Na CERTI possuímos alguns engenheiros de desenvolvimento de produtos com longa carreira na área, e aqui a qualidade sempre foi um fator primordial para o sucesso dos projetos de engenharia. Entretanto, ainda mais importante do que o desejo de obter produtos com qualidade é o fato de sabermos ao certo quando já a alcançamos! Correto?! Afinal de contas, o que significa termos um produto com qualidade?
Diariamente consumimos muitos produtos, que vão desde nossas escovas de dentes aos automóveis e outros veículos capazes de nos transportar por longas distâncias. Como avaliamos a qualidade destes produtos?
Muitas vezes, a qualidade não é em si avaliada e sim percebida pelos consumidores…
Produtos com boa usabilidade, facilidade de manutenção, baixo nível de ruído e um ótimo aspecto visual são tidos como produtos melhores frente aos demais no quesito qualidade. Esse é o primeiro desafio no processo de desenvolvimento de produtos: O estabelecimento de requisitos de engenharia capazes de traduzir a qualidade almejada e transformá-la em especificações quantitativas, que serão alcançadas e medidas através de atividades e ferramentas de engenharia de produto durante todo o ciclo de desenvolvimento, "end-to-end".
Imagine um automóvel com um design atraente, curvas suaves e encaixes perfeitos! Não é incrível?! A qualidade pode ser percebida sem o uso de quaisquer métodos de avaliação! Atingir esta condição só é possível através da definição de requisitos claros de engenharia, capazes de especificar completamente as dimensões e geometrias, garantindo assim a funcionalidade e aspecto visual do produto. Mas como é possível atingir tais níveis de qualidade dimensional?
GD&T como ferramenta no projeto de engenharia
O desenvolvimento de um bom projeto de engenharia é uma das chaves para a obtenção de produtos com qualidade dimensional. Para isso, existem algumas ferramentas capazes de ampliar a capacidade de especificação dimensional e geométrica de projetos de produto.
Geometric Dimensioning and Tolerancing (GD&T) é considerada uma poderosa ferramenta, que apresenta uma filosofia de dimensionamento funcional de produto, definindo dimensões, formas, orientações, posições nominais e respectivas variações admissíveis para elementos de peças mecânicas. É uma linguagem utilizada pelo mundo inteiro e regulamentada pelas normas ISO 1101 e ASME 14.5Y.
Através do seu uso os engenheiros e projetistas têm a capacidade de comunicar com clareza os limites de variação permissíveis para cada um dos elementos pertencentes ao projeto.
Entretanto, infelizmente, não é possível atribuir qualidade a um produto somente com bons projetos. Também é necessário que tenhamos clareza das reais condições nas quais o produto deverá ser fabricado e montado. Devemos conhecer com profundidade o mundo real e imperfeito da manufatura!
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Naturalmente, qualquer processo de fabricação ou montagem apresentará desvios dimensionais e geométricos, considerada a impossibilidade de atingirmos com perfeição as dimensões nominais já estabelecidas em projeto. Esses desvios podem ser atribuídos a diversas fontes, tais como a taxa de variação térmica, desgastes de componentes, variações de matéria prima, operadores, turnos de produção, etc. Cada uma dessas fontes de variações atua em conjunto com as demais, criando uma assinatura particular em cada um dos processos de fabricação e montagem!
A utilização dos métodos de Controle Estatístico de Processos (CEP) tem contribuído para monitorar a estabilidade e desempenho dos processos através de sua variabilidade estatística (assinatura do processo), considerando os limites de tolerância estabelecidos no projeto de engenharia. E é também nesse ponto que se apresenta um importante trade-off entre a manufatura e o projeto de produto, baseado no tamanho das zonas de tolerância dimensional e geométrica!
A especificação realizada durante a fase de projeto de produto tende a utilizar zonas de tolerâncias cada vez menores, com o objetivo de garantir a funcionalidade do produto. Já nas fases de fabricação e manufatura a busca é pelas tolerâncias maiores, permitindo a fabricação dos componentes com processos mais flexíveis e de baixo custo. Como podemos equilibrar essa balança?!
O que deve existir é a procura pelo ponto ótimo entre as duas frentes! Alcançando assim produtos concebidos de maneira economicamente viável que atendam completamente aos requisitos de funcionalidade previamente estabelecidos.
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Qual o papel da metrologia na busca pela qualidade dimensional?
Podemos pensar na metrologia como os óculos com os quais somos capazes de enxergar o processo de fabricação e montagem de um produto! Utilizando sistemas ou instrumentos de medição, podemos verificar qual é a variabilidade de um processo e até mesmo prevenir futuras falhas no desempenho de um produto, segregando peças que não estejam conforme as especificações.
Neste contexto, a metrologia desenvolveu significativos avanços relacionados à engenharia de produto ao longo dos últimos anos, obtendo sistemas de medição com maiores capacidades de aquisição de dados, processamento e avaliação de diversas características. ntretanto, apesar da grande evolução dos sistemas e instrumentos metrológicos, torna-se importante levarmos em consideração alguns conceitos fundamentais.
De forma análoga ao mundo imperfeito evidenciado nas fases de fabricação e montagem, a metrologia também sofre o efeito causado pelo aparecimento dos desvios e variações dimensionais e geométricas. Assim, estaríamos olhando através de óculos com lentes embaçadas, fazendo-nos duvidar dos resultados obtidos. Este cenário de dúvida é normalmente mostrado como a incerteza de medição de um equipamento ou instrumento e retrata sua capacidade de medir com exatidão uma determinada grandeza.
Um universo de técnicas de calibração e procedimentos compreendem as atividades para determinação da incerteza de medição de um equipamento ou instrumento. Também podem ser aplicados métodos de Análise dos Sistemas de Medição (MSA) que utilizam experimentos planejados para a determinação dos componentes de variação de um sistema de medição.
São inúmeros os esforços e atividades utilizadas para o controle e minimização dos efeitos provenientes de desvios dimensionais e geométricos na qualidade dos produtos ao longo do seu ciclo de vida. Eles descrevem o conceito da Engenharia Dimensional de produtos e o enorme desafio da gestão dimensional e geométrica de variações!
Vale ressaltar que novas tecnologias já assumem um importante papel no contexto da Engenharia Dimensional de Produtos. O uso de Cyber-Physical Systems (CPS), Internet of Things (IoT), Model Base Defnition (MBD), big data, cloud computing compõem um novo ambiente de manufatura: digital, conectado e colaborativo.