Engenharia Integrada Por Computador

ENGENHARIA INTEGRADA POR COMPUTADOR

Prof. Eng. Maurício dos S. Machado

Março de 2015

BIBLIOGRAFIA

Prof. Eng. Maurício Machado 2

FASES DE UM PROJETO


FASES DE UM PROJETO

FASE 1 – IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA:

A origem de qualquer produto novo ou a alteração de um produto existente resulta de uma necessidade domercado. Esta fase não é mais do que a tomada de conhecimento de uma necessidade de mercado e aidentificação do problema de criação de um novo produto. É a fase onde é recolhida informações sobre o produto,mercado, valores, entre outros.


FASES DE UM PROJETO

FASE 2 – DESENVOLVIMENTO DE CONCEITOS:

Esta é a fase mais criativa de todo o processo. Uma ideia pode gerar muitas outras ideias, onde nem todas possamser executadas. É o momento que surge desde ideias absurdas a ideias brilhantes. Nesta etapa o esboço possuipapel importante, pois é a materialização da ideia.


FASES DE UM PROJETO

FASE 3 – COMPROMISSOS:

Tomando os conceitos e ideias da fase anterior, analisa-se os prós e os contras de cada solução possível. Sãoestudadas a produção, manutenção e reciclagem dos componentes. Momento onde surge a preocupação commateriais e processos de fabricação que são alocados em softwares especializados como CAD/CAM e simuladores.


FASES DE UM PROJETO

FASE 4 – MODELOS/PROTÓTIPOS:

Pode haver necessidade de fazer um protótipo, em escala ou em tamanho real para efetuar testes variados, como:facilidade de fabricação, testes aerodinâmicos, de durabilidade, ou simplesmente para verificar a aparência doproduto. Dependendo dos resultados dos testes desta fase, poderá haver alterações no projeto, podendo estasserem de simples modificação ou ao caso de inviabilizar o projeto.


FASES DE UM PROJETO

FASE 4 – MODELOS/PROTÓTIPOS:


CAD – Computer Aided Design


INTRODUÇÃO:

O desenho técnico tem sido parte integrante da indústria desde a sua concepção como organização produtiva, pois

o desenho técnico é o elo de ligação entre o departamento de projetos (PI&D) e a produção. O desenho preparado

com padrões pré-determinados faz com que a informação seja rapidamente comunicada para o resto da fábrica,

proporcionando a confecção do produto idealizado, com maior rapidez.



INTRODUÇÃO:

A evolução crescente dos computadores e a redução do seu custo nos dias atuais proporcionam a utilização desta

nova ferramenta, o Desenho Assistido por Computador. Porém nota-se que a maioria das pessoas utilizam o CAD de

maneira superficial, sem a utilização de todo o potencial que a ferramenta possui, como a manipulação e integração

de informações, conceber projetos através da representação em três dimensões, simulações, diminuindo a

possibilidade de erros por incoerências, etc.

EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS

PLANTA DE PROCESSO:




DESENHO DE PROCESSO:


DESENHO DE ESTRUTURA:




LAYOUT:



DESENHO DE MECÂNICA:



DESENHO DE TUBULAÇÃO – ISOMETRICO:


DESENHO ELETRICO:




DESENHO SEGURANÇA:



MODELO/MAQUETE ELETRÔNICA:



PRODUTO:

OUTROS SOFTWARES EM PROJETOS COMPLEXOS


GERENCIAMENTO DA EMISSÃO DE DOCUMENTOS:

Documentos de Interface

Risco sobre Interferências e Inconsistências

Gestão do Conhecimento

GERENCIAMENTO DA PRODUÇÃO:



SISTEMAS DE PROJETO:

Atualmente existe uma variedade de opções que devem ser consideradas ao analisar os sistemas CAD, dentre elas

algumas caracterizam a funcionalidade do sistema, ou mesmo sua aplicabilidade integrada com outros softwares.

Considerando o tratamento dos dados existem hoje no mercado algumas variações dentre os quais dividem-se em

2D e 3D.



SITEMAS 2D:

Além do sistema CAD 2D ser mais ágil para desenhar elementos que não requerem estudos volumétricos, ele

permite com maior facilidade a reutilização de peças/informações similares de outros desenhos. Ao mesmo tempo,

é mais fácil de ensinar está ferramenta devido sua similaridade com o processo de desenho técnico. Para algumas

aplicações a representação 2D é suficiente, como por exemplo em projetos de esquemas elétricos, hidráulicos,

circuitos e placas eletrônicas.

Outro exemplo de grande importância, é a elaboração de croquis, para suportar a produção, pois é mais ágil. Neste

caso ele deve trabalhar em conjunto com um sistema CAPP, que seria responsável pela geração dos dados

representados nos desenhos (como lista de ferramentas, instruções de montagem, inspeções, etc.).

Empresas de pequeno e médio porte do setor mecânico preferem utilizar sistemas 2D, pois além do menor custo de

aquisição e formação de seus funcionários, esses sistemas exigem máquinas inferiores as solicitadas por sistemas

3D.



SITEMAS 3D:

A modelagem 3D apresenta as dificuldades que são próprias do processo de desenho, pois o projetista é obrigado a

considerar as três dimensões simultaneamente. Em alguns casos, a utilização do modelo 3d é imprescindível, como,

por exemplo, na aplicação de análises por elementos finitos para verificação de tensões, escoamento, temperatura,

etc. e ainda quando há a necessidade de se calcular o volume, propriedades de massa o eixo de inércia e

verificação de interferências.



SITEMAS 3D:



VANTAGENS:

Razões para se instalar um sistema computacional para auxílio de projeto:

Aumento da capacidade do projetista/engenheiro;

Melhorar a qualidade do projeto;

Erros de projetos reduzidos;

Maior número de alternativas em um curto período de tempo;

Criação de banco de dados para manufatura (lista de componentes, número de peças/conjuntos, especificações

de materiais);

Informações geométricas que alimentam um CNC;



VANTAGENS DE INTERAÇÃO COM OUTROS SOFTWARES:

Os ganhos de produtividade, qualidade, prazos e previsão de falhas/inconsistências/interferências são inegáveis

com a interação entre outros tipos de sistemas

Padronização e personalização do CAD para as rotinas de trabalho;

CAP ou CAPP – planejamento da produção assistido por computador;

MRP – plano de requisição de materiais;

CAE – simulações e cálculos a partir do desenho de uma peça;

CAM – (manufatura assistida por computador) integração entre computador com a máquina de comando

numérico;

CNC – comando/controle numérico computadorizado.



DESVANTAGENS:

As desvantagens são poucas embora consideráveis:

Elevado custo de aquisição do software;

Elevado custo de aquisição do hardware;

Elevado custo de treinamento/aperfeiçoamento do colaboradores;

Custo da perda de operador pela concorrência.



APLICAÇÃO:

Áreas e exemplos de aplicação:

Aero espacial: testes de estrutura e projetos hidráulicos;

Arquitetura: plantas, elevações, perspectivas, elétrica, hidráulica;

Automotivo: projeto de carroceria;

Elétrico: esquemas e diagramas de conexão;

Eletrônica: placa de circuito impresso e projetos de circuitos integrados;

Mecânico: projeto de máquinas, processos, layout, projetos de ferramentas e acessórios;

Hidráulica: esquemas hidráulicos, diagramas isométricos, plantas e planejamento de tubulações industriais.



CUSTOMIZAÇÃO:

A possibilidade de criar macros ou programas que trabalhem “por cima” de softwares de CAD, traduz-se no

aumento da utilização do mesmo em qualquer área do projeto, uma vez que, o software pode ser moldado

conforme as mais particulares exigências da indústria.

Ex.: transcrever as dimensões da peça em uma planilha em Excel, quando um altera ou outro também é modificado.



PROGRAMAS:

AutoCAD (2D);

Inventor (3D);

ProEngineer (3D);

Solid Works (3D);

Solid Edge;

Power Shape;

Catia;



CAPP – PLANEJAMENTO DO PROCESSO ASSISTIDO POR COMPUTADOR:

Existem três tipos de sistemas CAPP que são :

Interativo: O CAPP Interativo confecciona um plano de processo de uma peça pela primeira vez a partir de uma

“folha em branco”. Este tipo de sistema CAPP é bastante utilizado onde os planos de processo não possuem dados

semelhantes que permitam o reaproveitamento de informações.

O sistema CAPP Interativo possui uma característica de permitir a geração de qualquer plano de processo, porém o

tempo de sua confecção não é muito satisfatório. Um aumento da produtividade e qualidade deste tipo de sistema

CAPP acontece através da utilização de padrões de planejamento, tais como: operações padrão e cadastro de

recursos padrão.



CAPP – PLANEJAMENTO DO PROCESSO:

Variante: Um sistema Variante permite encontrar e copiar um plano semelhante, para servir de base para o novo

plano de processo de uma nova peça. Este plano pode ser obtido a partir de um produto com geometria próxima à

do produto original ou através da parametrização de planos de produtos semelhantes em famílias. Com isso,

consegue-se uma padronização maior dos planos de processos e uma elevada velocidade de geração de planos de

processo.

As alterações ou ajustes nos planos de processos podem ser realizados utilizando o sistema CAPP Interativo. Neste

ponto, é importante ressaltar a necessidade de se atualizar os planos através de padrões de planejamento, pois

assim a consistência da sequência de operações é mantida para apoiar futuras reutilizações dos planos.



CAPP – PLANEJAMENTO DO PROCESSO:

Automático: O sistema CAPP automático gera um plano de processo a partir do reconhecimento de features

(características) e do processamento de regras ou algoritmos baseados nos features. Os features, de maneira

simplificada, podem ser considerados como a descrição técnica e geométrica de regiões de um produto,

normalmente provinda de um sistema CAD.

Este tipo de sistema pode gerar informações de alta precisão numa velocidade bastante elevada. Entretanto, tais

sistemas são difíceis de serem abrangentes. Sua aplicação é mais viável em indústrias com itens muito semelhantes

e normalmente de baixa complexidade.

Um grande problema desta solução é o seu tempo de implantação elevado e a dificuldade de se levantar a

“Inteligência” (regras) do sistema automático. Além disso, essa “Inteligência” deve ser flexível para se ajustar às

constantes alterações de ferramentas, projetos e materiais dos produtos, novas máquinas e técnicas de produção.

SIMULAÇÃO DE SISTEMAS - ARENA


SIMULAÇÃO:

Simulação é a técnica de estudar o comportamento e reações de um determinado sistema através de modelos,

que imitam na totalidade ou em parte as propriedades e comportamentos deste sistema em uma escala menor,

permitindo sua manipulação e estudo detalhado.

Ex.: Simulação aerodinâmica de um avião em tuneis de vento;

Simulação da ancoragem de um navio;

Simulação da cavitação da hélice de um navio;

Simulação da fumaça do chaminé de um navio no casario.



ETAPAS DA SIMULAÇÃO NO ARENA:

1. É realizado um estudo sobre o comportamento do sistema a ser simulado, coletando-se as informações de

tempo necessárias;

2. O modelo é construído no ARENA e alimentado com os tempos coletados na etapa anterior;

3. O ARENA é acionado para fazer funcionar o modelo e gerar resultados sobre o seu comportamento;

4. Estes resultados são analisados e, baseado nas conclusões, novas mudanças são feitas no modelo para

aperfeiçoar o processo;

5. Neste ponto, retorna-se para a etapa 3, gerando novos resultados. Este ciclo se repete até que o modelo se

comporte de forma satisfatória. Como se trata de uma réplica fiel do sistema original, os resultados obtidos pelo

modelo serão válidos também para o sistema.



EXEMPLO:

Chegada de 1 produto em média por minuto

Chegada exponencial com média 1 produto por minuto

CAE - Computer Aided Engineering


O mercado atual, cada vez mais competitivo, exige um produto com padrões de qualidade elevados, dentre as

principais características necessárias temos a confiabilidade e a durabilidade.

O termo CAE designa um conjunto de técnicas que permitem a avaliação de aspectos de um produto geralmente

concebido através de CAD.

Em determinada fase do processo de pesquisa e desenvolvimento de um novo produto, depara-se com a

necessidade de prever o comportamento real de seu projeto. Uma das possíveis soluções é a construção de

protótipos ou modelos em escala reduzida para ensaios em laboratório, onde instrumentos de medição

estrategicamente distribuídos reuniriam dados de tensão, deformações, velocidades, forças, etc. Entretanto, a

metodologia de construção e ensaio de diversos protótipos costuma consumir mais tempo e recursos do que seria

o desejável, não sendo portanto a solução ideal.

O atual estado de desenvolvimento tecnológico permite que software simulem situações físicas reais de maneira

bastante completa, resultando em verdadeiros protótipos virtuais.



ANÁLISE DE TENSÕES POR ELEMENTOS FINITOS

Os softwares de CAE utilizam modelos digitais para simular fenômenos físicos reais através de métodos numéricos

aproximados. Os sistemas CAE mais difundidos são baseados no método dos elementos finitos, o qual separa um

modelo CAD em pequenas partes, resolvendo então um conjunto de equações algébricas para obter os resultados,

em função das cargas e condições de contorno aplicados.

Estes softwares estão difundidos entre os profissionais da área, são geralmente utilizadas para simulação de

tensões estáticas lineares.

A tecnologia de Simulação de Eventos Mecânicos (MES) adiciona movimento a analise tradicional de elementos

finitos, dispensando assim o conhecimento prévio das forças envolvidas. Deste modo seria suficiente introduzir,

por exemplo, a velocidade da bicicleta e o perfil da estrada (parâmetros que são conhecidos), que o software nos

retorna os resultados (tensões, deformações, falhas do material de forma intuitiva.



EVOLUÇÃO DO SISTEMA

Os softwares de CAE estão evoluindo constantemente, o que proporciona melhores interfaces homem/máquina, e

principalmente a integração entre sistemas CAD/CAM. Este progresso proporciona melhor interligação e

integração estre sistemas e exige menores requisitos computacionais, consequentemente hardwares mais baratos.



VANTAGENS

A principal vantagem da utilização do CAE é a possibilidade de testar, simular e eventualmente validar um produto

3D sem ter que construí-lo fisicamente.

CADDesenho

CAETestes

CAMOperação em

Maquina



DESVANTAGENS:

As desvantagens são:

Elevado custo de aquisição do software;

Elevado custo de aquisição do hardware;

Elevado custo de treinamento/aperfeiçoamento do colaboradores;

Custo de manutenção do operador.



EXEMPLOS:



EXEMPLOS FORÇAS E DESLOCAMENTO EM 2D E 3D:



Antigamente, numa fase inicial era necessário fazer um projeto da peça a ser produzida. Este era normalmente

elaborado por profissionais experientes (engenheiro), mas mesmo nestas condições existia a possibilidade destes

cometerem erros. Depois, se perdia bastante tempo para efetuar todos os cálculos necessários. Em seguida, o

projeto era envaido para fabricação de um primeiro protótipo. Posteriormente, a peça era analisada e testada para

verificar se atende ou não os requisitos.

Com a descrição do processo tradicional, é fácil verificar que os softwares CAD e CAM vieram a economizar tempo e

muito dinheiro.

EXEMPLO DE FABRICAÇÃO DE EMBARCAÇÃO EM CAD/CAM/CNC


PROJETO DESENHADO A MÃO:



PROCESSO DE FABRICAÇÃO CONVENCIONAL:



PROJETO EM CAD:



PROCESSO DE FABRICAÇÃO COM CAM E CNC:



PROCESSO DE FABRICAÇÃO COM CAM E CNC:



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