Centro de prototipagem no Algarve

CNC - Case Study

Criar uma máquina que cresce connosco

Para uma startup, o equilíbrio entre valor do investimento e qualidade dos equipamentos é em si um desafio em todas as frentes. Com um orçamento reduzido e parâmetros de precisão estritos, a escolha de uma das principais máquinas para o MARK 6 – Centro de Prototipagem tinha um grande impacto no plano de investimentos da empresa.

Decidimos avançar construíndo nós a CNC (máquina de corte automático). A CNC teria de estar preparada para todo o tipo de expansões que viesse a ser necessário, não comprometendo a precisão do corte. 

O orçamento máximo que tínhamos para os materiais estava abaixo dos 5.000€ e queríamos uma máquina com características semelhantes às CNCs que no mercado estavam a 75.000€, que não podem ser expandidas como pretendíamos.

DESAFIO

Construir um equipamento capaz de maquinar com precisão materiais como madeira e alumínio, que fosse expansível, com um grau de precisão de 50 mícrones e área de trabalho de, pelo menos, 100cm por 50cm

RESULTADO

Criámos uma CNC costumizada, com mais precisão do que o objetivo inicial e completamente preparada para ser expandida (dimensões e precisão)

ÁREAS DO PROJETO

Inovação de Sistemas Produtivos

Equipamento Industrial

Robótica

Abordagem inicial ao projeto

Sendo um projeto que estávamos a considerar já antes de abrir a empresa, começámos por avaliar o que havia no mercado. Quais as características das máquinas disponíveis e os valores, e o quão se adequavam ao que pretendíamos. Inicialmente, queríamos investir o mínimo possível sem comprometer a qualidade, e ir investindo gradualmente em melhorias à medida que a empresa fosse crescendo.

Não encontrámos muitas CNCs que pudessem ser alteradas e expandidas, e nenhuma que tivesse as características que queríamos que estivesse sequer remotamente dentro do orçamento.

A partir daqui, decidimos desenhar uma de raíz e construí-la – afinal, somos um centro de prototipagem.

Problemas comuns

Uma CNC (Computer Numerical Control) é uma máquina de corte automático e a qualidade do corte depende de vários fatores, entre eles a folga e as tolerâncias entre as várias peças que compõem a máquina. Pequenas oscilações têm um grande impacto na precisão.

Tendo peças móveis, estas estão sujeitas a desgaste e precisam de manutenção frequente, pelo que é importante poderem ser substituídas facilmente.

 

Desafios de construir um modelo único

Inovar tem sempre os seus próprios desafios. 

Um deles era o controlo eletrónico, que podia ser configurado numa de dezenas de linguagens, cada uma com as suas características. E, sendo configurado para se adaptar a uma máquina feita de maneira tão diferente, não havia muitas instruções de configuração.

Os componentes iam ser todos adaptados à nova máquina, muitos feitos para outro tipo de trabalhos e, ainda que adequados para o objetivo, tinham encaixes incompatíveis com outras peças.

Modelação do equipamento

O desenho CAD tridimensional foi integrando as soluções que desenvolvemos para a construção da máquina à medida do que precisavamos. Conceptualizámos dois modelos digitais que respondiam às questões de orçamento, fácil manutenção e potencial de expansão. 

Um dos modelos tinha uma estrutura híbrida, em que 50% dos componentes eram impressos em 3D e os restantes em alumínio, com rolamentos não especializados. O segundo modelo tinha a estrutura maioritariamente em alumínio, com apenas 3% dos componentes impressos em 3D, e com rolamentos e conetores otimizados. 

Tendo em conta as simulações estruturais para avaliar a flexão dos componentes, que iria influenciar a robustez e precisão da máquina, optámos pelo segundo modelo.

Serviço de CNC Algarve

Construção

Um dos fatores que torna esta CNC tão adaptável é ter os atuadores lineares separados da estrutura, o que permite a substituição de todos os componentes. A utilização de perfis técnicos de alumínio V-Slot permite a integração de novos componentes, criando um sistema completamente personalizável, com altura de corte ajustável até 10cm 

Para resolver o problema de compatibilidade de encaixes de novos componentes, modelámos em computador e imprimimos em 3D encaixes à medida. Fizemos o mesmo com o painel de controlo para todos os circuitos e, por fim, configurámos a linguagem compatível com o software de CAD.

Pronta para trabalhar!

Expansões

Desde que terminámos a primeira versão da CNC, em Dezembro de 2019, esta extraordinária máquina já recebeu algumas melhorias significativas, exigidas pela maior procura pelos nossos serviços de prototipagem:

  • Substituição do sistema de atuadores de fitas por um sistema de parafuso especializado sem folgas (leadscrew sem backlash), aumentando a sua precisão para 10 mícrones;
  • Instalação de motor trifásico sem escovas, para um funcionamento mais silencioso;
  • Sistema de refrigeração impresso em 3D com melhor arrefecimento e muito menos ruído;
  • Mesa de corte era de madeira perfurada com contraporcas, foi substituída por uma mesa de perfis de alumínio T-Slot de alta rigidez para fácil fixação de peças.

Objetivo atingido: criar uma máquina que tem crescido connosco.

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