UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA DE PRODUO

FERNANDO CARDOSO LUCAS FILHO

ANLISE DA USINAGEM DA MADEIRA VISANDO A MELHORIA DE PROCESSOS EM INDSTRIAS DE MVEIS.

Tese apresentada Coordenao do Programa de Ps-graduao em Engenharia de Produo, rea de Concentrao de Gesto do Design e do Produto da Universidade Federal de Santa Catarina como requisito obteno do ttulo de Doutor. Orientador: Prof. Dr. Lourival Boehs

Florianpolis Abril de 2004

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FERNANDO CARDOSO LUCAS FILHO

ANLISE DA USINAGEM DA MADEIRA VISANDO A MELHORIA DE PROCESSOS EM INDSTRIAS DE MVEISEsta tese foi julgada e aprovada para a obteno do grau de Doutor em Engenharia de Produo no Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo da Universidade Federal de Santa Catarina.

Florianpolis, 16 de Abril de 2004

Prof. Edson Pacheco Paladini, Dr. Coordenador do programa

BANCA EXAMINADORA _________________________________ Prof. Lourival Boehs, Dr. Universidade Federal de Santa Catarina Orientador ________________________________ Prof. Edv Oliveira Brito, Dr. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro Membro externo

__________________________________ Profa. Aline Frana de Abreu, Ph.D. Universidade Federal de Santa Catarina

_____________________________________ Prof. Eduardo Carlos Bianchi, Dr. Universidade Estadual Paulista-UNESP Membro externo

___________________________________ Prof. Carlos Alberto Szucs, Dr. Universidade Federal de Santa Catarina

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DEDICATRIA minha esposa Claudia, aos filhos, Joo, Victria e Marcos, pela compreenso, pacincia, incentivo e carinho. minha me, Maria de Lourdes, A meu Pai, Fernando, cuja vida um exemplo de honestidade e integridade s minhas irms, cunhadas, minha sogra e ao meu sogro Sebastio Nunes dos Santos (in memorium) pelo carinho e incentivo.

Dedico

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AGRADECIMENTOSA Deus, Pai, Criador, smbolo de bondade e fonte de inspirao para a sustentabilidade e a cooperao. Aos meus filhos, Joo Victor, Victria Caroline e Marcos Vinicius e, tambm, minha esposa Cludia, pelo apoio e carinho constante. Aos meus pais, Fernando Cardoso Lucas e Maria de Lourdes, pelo carinho e amizade. Ao Prof. Lourival Boehs, pela orientao, amizade, disponibilidade e parceria na realizao do trabalho. Aos colegas Ulisses, Valmir, Nabor e Tarcsio pelo esprito de cooperao, possibilitaram a realizao deste trabalho. Aos profs. Nri dos Santos, Aline Frana de Abreu, Carlos Alberto Szucs, por suas valiosas colaboraes como integrantes da Banca Examinadora da qualificao. s Universidades Federais de Santa Catarina e do Amazonas, pela oportunidade oferecida. CAPES que por meio do PICDT financiou a pesquisa. s empresas filiadas ao SINDUSMOBIL de So Bento do Sul - SC, pela abertura, receptividade e apoio na realizao da pesquisa de campo. Aos estimados amigos Ulisses, Mrcio, Alexandre que, mesmo distantes, contriburam de forma especial na feitura do trabalho. Aos professores e funcionrios do Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo da UFSC. A todas as demais pessoas que de alguma maneira auxiliarem na concretizao deste trabalho. MUITO OBRIGADO.

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SUMRIO DEDICATRIA AGRADECIMENTOS LISTA DE FIGURAS LISTA DE QUADROS LISTA DE TABELAS LISTA DE SIGLAS LISTA DE SMBOLOS RESUMO ABSTRACT 1 INTRODUO 1.1 Motivao da pesquisa 1.2 Contextualizao e apresentao do problema de pesquisa 1.3 Objetivos1.3.1 Objetivo geral 1.3.2 Objetivos Especficos

iii iv viii x x xi xii xiii xiv 15 15 18 2222 22

1.4 Premissas da pesquisa1.4.1 Premissa bsica 1.4.2 Premissas secundrias

2323 23

1.5 Justificativa da Pesquisa 1.6 Relevncia, ineditismo e originalidade do estudo. 1.7 Delimitao do assunto da pesquisa 1.8 Estrutura da tese 1.9 Benefcios da pesquisa 2 REVISO DE LITERATURA 2.1 Consideraes ambientais e econmicas da industrializao da madeira. 2.2 Caractersticas da indstria de mveis2.2.1 Qualidade e produtividade na indstria madeireira 2.2.2 Mercado de mveis de madeira: caracterizao geral 2.2.3 Principais Caractersticas do Segmento de Mveis de Madeira no Brasil 2.2.4 Fatores de sucesso do produto 2.2.4.1 A importncia do design

23 25 27 29 30 32 32 3333 33 34 35 36

2.3 Propriedades da madeira 2.4 Processo produtivo e tecnologia de fabricao de mveis2.4.1 Processo de fresamento 2.4.2 Processos de corte com serras circulares 2.4.3 Processo de Furao

38 4041 43 46

2.5 Fatores relevantes para melhoria da usinagem da madeira.2.5.1 Geometria da ferramenta 2.5.1.1 Influncia da geometria da ferramenta sobre as foras de corte 2.5.2 Grandezas de avano, de penetrao e de usinagem.

4748 50 51

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2.5.3 Materiais das ferramentas de corte

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2.6 Usinabilidade dos materiais2.6.1 Desgaste da ferramenta durante a usinagem da madeira

5558

2.7 Influncia das propriedades da madeira na usinagem 2.8 Relao entre qualidade da superfcie e as condies de usinagem. 2.9 Influncia dos parmetros da mquina na usinagem da madeira 2.10 Melhoria 3 METODOLOGIA 3.1 Classificao da pesquisa 3.2 Definio do instrumento de coleta de dados3.2.1 Definio das variveis em estudo

60 64 71 73 75 75 7678

3.3 Mtodos de anlise dos dados3.3.1 Identificao das causas da baixa eficincia na usinagem de madeiras. 3.3.2 Identificao das variveis relevantes para a melhoria dos processos. 3.3.3 Melhores parmetros para condies de corte e geometria da ferramenta. 3.3.4 Comportamento dos processos diante da alterao da espcie de madeira. 3.3.5 Efeito da usinabilidade da madeira sobre a eficincia dos processos.

8080 82 83 84 85

3.4 Simulao dos processos de usinagem 3.5 Passos para a modelagem e simulao 3.6 Verificao e validao do modelo de simulao 3.7 Anlise dos resultados da simulao 4 RESULTADOS E DISCUSSES 4.1 Consideraes iniciais4.1.1 Caracterizao dos processos de usinagem da madeira.

86 86 87 88 90 9090

4.2 Causas da baixa eficincia produtiva na usinagem da madeira4.2.1 Sistema de controle do processo 4.2.2 Conhecimento das propriedades da madeira e dos parmetros de usinagem.

102111 113

4.3 Consideraes sobre as estatsticas da anlise quantitativa dos processos. 4.4 Fatores relevantes para melhoria dos processos de usinagem da madeira4.4.1 Processo de fresamento 4.4.2 Processo de corte 4.4.3 Processo de furao

113 114115 118 119

4.5 Identificao dos parmetros timos de usinagem4.5.1 Processo de corte 4.5.2 Processo de fresamento 4.5.3 Processo de furao

120120 127 130

4.6 Comportamento dos processos em funo da espcie de madeira4.6.1 Modelos analticos para previso das variveis de resposta 4.6.1.1 Estimativa da vida da ferramenta 4.6.1.2 Estimativa do ndice de rejeio 4.6.1.3 Estimativa do volume de madeira usinado

131133 134 136 137

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4.7 Relao entre a usinabilidade da madeira e a eficincia dos processos 138 4.8 Validao dos resultados 145 5 CONCLUSES 5.1 Recomendaes REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS BIBLIOGRAFIA APNDICES 149 151 153 158 160

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LISTA DE FIGURASFigura 1 Representao esquemtica da integrao entre floresta, indstria e sociedade Figura 2 Exportao brasileira de moveis entre 1990 e 2002 (Fonte: MDICEx) Figura 3 Comrcio mundial de mveis (Fonte: MDICEx) Figura 4 Diagrama ilustrando os fatores de sucesso para a competividade na indstria de mveis (LUCAS FILHO, 2002) Figura 5 Variveis que contribuem para a eficincia nos processos de usinagem da madeira (LUCAS FILHO, 2002) Figura 6 Esquema ilustrando a focalizao e os limites da pesquisa dentro da cadeia produtiva madeira mveis. (LUCAS FILHO, 2002) Figura 7 Estrutura anatmica da madeira de angiospermas (hardwoods). Fonte: IAWA Figura 8 Perfis para serras circulares (TUSET, R; DURAN, F) Figura 9 Broca helicoidal: ngulo de incidncia, (f ), ngulo de sada () ngulo do gume transversal (). (STEMMER, 2001) Figura 10 Parmetros fundamentais da geometria de broca helicoidal. (STEMMER, 1995) Figura 11 Elementos geomtricos do gume da ferramenta. (BIANCHI, 1996). Figura 12 Avano da ferramenta sobre a pea. (GONALVES, 2000) Figura 13 Esquema ilustrando a penetrao de trabalho e profundidade de corte. (STEMMER, 1995). Figura 14 Presso especfica de corte para usinagem de ao ABNT1020 (Baseado em STEMMER, 2001) Figura 15 Deslocamento do gume em relao face devido ao desgaste. (BONDUELLE, 2001) Figura 16 Etapas do desgaste do gume em funo da distncia percorrida. (BONDUELLE, 2001) Figura 17 Otimizao do avano por dente (fz). (BONDUELLE, 2001) Figura 18 Sistemas de corte na seo transversal da madeira. (Baseado em KOCH, 1964) Figura 19 Caractersticas da topografia da madeira. Irregularidades anatmicas e rugosidade devida ao processo de usinagem (GURAU et al., 2001) Figura 20 Comparao entre o escaneamento com apalpador e a triangulao com laser (GURAU et al., 2001) Figura 21 Perfil de superfcie usinada utilizado para determinao de Rz. (BET, 1999) Figura 22 Etapas da pesquisa (LUCAS FILHO, 2002) Figura 23 Esquema representativo da metodologia empregada na pesquisa. (LUCAS FILHO, 2002) Figura 24 Esquema de desenvolvimento da modelagem e simulao dos processos. Figura 25 Fluxo dos processos na usinagem de madeira em fbricas de mveis. Figura 26 Princpio construtivo de cabeotes que utilizam pastilhas cambiveis (a,b) e do balanceamento hidrodinmico. Fonte: Leitz Ferramentas. Figura 27 pastilhas de metal duro utilizadas no fresamento de perfil e no aplainamento. Fonte: Frezite Ferramentas. Figura 28 ndice de falhas das ferramentas nos diferentes processos de usinagem da madeira. Figura 29 Freqncia de ocorrncia de defeitos de usinagem de acordo com o tipo. Figura 30 disperso da vida da ferramenta em torno da mdia no processo de destopo. Figura 31 Variao da vida da ferramenta com o ngulo de sada para vrias espcies de madeira. Figura 32 Variao da vida da ferramenta com o ngulo de incidncia no processo de destopo. Figura 33 Variao do ndice d rejeio com o ngulo de sada da ferramenta no processo de destopo. Figura 34 Variao da vida da ferramenta com a velocidade de corte para o processo de destopo de madeiras de vrias massas especficas. 16 19 19 20 21 28 38 45 46 47 48 52 53 53 58 59 60 62 65 66 67 76 79 87 90 93 93 104 105 114 122 123 123 125

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Figura 35 Variao da vida da ferramenta com a velocidade de corte no processo de corte longitudinal. Figura 36 Variao da velocidade de avano e do ndice de rejeio com a velocidade de corte no corte longitudinal da madeira de Jequitib. Figura 37 Variao do ndice de rejeio com o ngulo de sada em vrias velocidades de corte. Figura 38 Variao da vida da ferramenta com o ngulo de sada para vrias velocidades de corte no processo de fresamento de perfil. Figura 39 Variao da vida da ferramenta com a velocidade de corte no processo de fresamento de perfil de madeiras de vrias densidades. Figura 40 Variao da vida da ferramenta e do ndice de rejeio com a velocidade de corte. Figura 41 Variao da vida da ferramenta com a velocidade de corte e a massa especfica da madeira no processo de furao. Figura 42 Variao da vida da ferramenta com a massa especfica da madeira no processo de destopo em trs velocidades de corte. Figura 43 Valores estimados versus valores reais para estimativa da vida da ferramenta. Figura 44 Estimativa da vida da ferramenta em funo da velocidade de corte e da massa especfica da madeira. Figura 45 Processo de desgaste do gume, mostrando a marca de desgaste admissvel. Figura 46 Relao entre a massa especfica da madeira e a vida da ferramenta em vrios processos de usinagem. Figura 47 Variao do volume de madeira usinado com a massa especfica da madeira. Figura 48 Relao entre ndice de rejeio e massa especfica da madeira em vrios processos Figura 49 Fluxo de processos usinagem para a produo de uma lateral de gaveta. Figura 50 Tela de resultados da simulao do modelo de sistema de transformao da madeira

126 127 128 128 129 130 131 133 135 136 142 143 144 144 146 147

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LISTA DE QUADROSQuadro 1 Relao entre profundidade de corte e o dimetro do eixo da fresa 42 Quadro 2 ngulos de sada recomendados em funo do tipo de madeira e de corte 45 Quadro 3 ngulos de incidncia recomendados em funo do tipo de corte e de madeira 46 Quadro 4 Testes de usinagem com madeira de Eucalyptus grandis 69 Quadro 5 Sistema de avaliao da qualidade da superfcie (ASTM D1666-88) 82 Quadro 6 Matriz de correlaes entre os fatores em estudo e as respostas do sistema de 83 manufatura. Quadro 7 Parmetros de sada para diferentes combinaes das variveis em estudo 85 Quadro 8 Ferramentas utilizadas no processo de corte da madeira 92 Quadro 9 Exemplos de ferramentas utilizadas nos diferentes processos de fresamento 94 Quadro 10 Ferramentas comumente utilizadas nos processo de furao da madeira 95 Quadro 11 Rotao e potncia das mquinas utilizadas nos processos de usinagem. 96 Quadro 12 Aplicao de cada classe de metal duro 140

LISTA DE TABELASTabela 1 Massa especfica aparente das espcies de madeiras utilizadas na fabricao de mveis Tabela 2 Diferena entre desempenho de mquinas manuais e CNC no fresamento frontal Tabela 3 Exemplo de anlise da distribuio de freqncia para a vida da ferramenta. Tabela 4 Correlaes entre as variveis no processo de aplainamento (cepilhamento) Tabela 5 Correlaes entre as variveis no processo de fresamento frontal. Tabela 6 Correlaes entre as variveis nos processos de fresamento de perfil. Tabela 7 Correlaes entre as variveis no processo de destopo. Tabela 8 Correlaes entre as variveis para o processo de corte longitudinal Tabela 9 Correlaes entre as variveis no processo de furao. Tabela 10 ngulos de sada e de incidncia utilizados na usinagem das diferentes espcies. Tabela 11 Modelos matemticos utilizados para estimativa dos indicadores de desempenho. Tabela 12 Equaes ajustadas por regresso para a previso da vida da ferramenta em funo das velocidades de corte e avano e da massa especfica da madeira nos diversos processos de usinagem. Tabela 13 Equaes ajustadas por regresso para a previso do ndice de rejeio do processo em funo das velocidades de corte e avano e da massa especfica da madeira. Tabela 14 Equaes ajustadas por regresso para estimativa do volume de madeira usinada em funo das velocidades de corte e avano e da massa especfica da madeira em cada processo Tabela 15 Resultados da simulao quando so alterados os parmetros de usinagem. 99 110 114 116 116 117 117 119 119 121 133 134

136 137 146

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LISTA DE SIGLASABPM Associao Brasileira de Produtores de Madeira ABIMOVEL Associao Brasileira da Indstria do Mobilirio PCP Planejamento e controle da produo QFD Quality Function Development TQC (Total Quality Control)

CIMM Centro da informao metal mecnicaMOE Mdulo de elasticidade MOR Mdulo de ruptura DCF/UFAM Departamento de Cincias Florestais/Universidade Federal do Amazonas PICDT/CAPES Programa de incentivo e capacitao docente e tcnica/Centro de apoio pesquisa MDICEx Ministrio do desenvolvimento, indstria e comrcio exterior IAWA International association of wood anatomist CBN Nitreto de boro cbico cristalino PKD - Diamante policristalino PSF Ponto de saturao das fibras ASTM American standart test materials CNC Command numeric control PMEs- Pequenas e mdias empresas HSS Sigla em ingls para ao rpido

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LISTA DE SMBOLOSSmbolo 1 r s AD ae ap Az B C D f Fa Fc Fcn Ff Ffn FN fz H hm hmax Kc1. 1 L lc lctot lf Me N Pe rc Rmax ro SV T U VB vB vc Z vf Descrio ngulo de incidncia da ferramenta ngulo de cunha da ferramenta ngulo de inclinao do gume principal da ferramenta ngulo de sada da ferramenta ngulo de entrada da ferramenta ngulo de direo do gume da ferramenta ngulo de ataque Seo transversal de usinagem Penetrao de trabalho Profundidade de corte Seo transversal do cavaco Largura de corte Coeficiente linear da equao expandida de Taylor Dimetro da ferramenta Avano Fora ativa Fora de corte Fora normal de corte Fora de avano Fora normal de avano Fora normal Avano por dente (gume) Espessura de corte Espessura mdia do cavaco Mxima espessura de corte Fora especfica de corte Comprimento total de furao Percurso de usinagem Percurso de usinagem total Percurso de avano Massa especfica aparente bsica da madeira Rotao da ferramenta Potncia especfica Raio de cunha Rugosidade mxima da superfcie Raio do gume Desgaste do gume da ferramenta Vida da ferramenta Teor de umidade Critrio de fim de vida da ferramenta Largura da marca de desgaste da ferramenta Velocidade de corte Nmero de gumes da ferramenta Velocidade de avano da pea Unidade Graus Graus Graus Graus Graus Graus Graus mm2 mm mm mm2 mm mm mm/rot N N N N N N mm/rot mm mm Mm N/mm2 mm mm mm m g/cm3 rpm Kw/mm2 mm m m Min. % m/s m/min

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RESUMOLUCAS FILHO, Fernando Cardoso. 2004. 174 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Produo) Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo, UFSC, Anlise da usinagem de madeiras visando a melhoria de processos em indstrias de mveis, UFSC, Florianpolis. Devido baixa competitividade no processamento industrial e da necessidade de gerar informaes sobre o desempenho dos processos de fabricao de mveis aliados compreenso e entendimento do sistema de produo e dos fatores de influncia, torna-se premente o estabelecimento de parmetros competitivos das variveis envolvidas na usinagem da madeira. A distncia entre os valores das variveis que traduzem a qualidade, o custo e a velocidade de fabricao, esperados pelos clientes/usurios, e os valores efetivamente alcanados pelos sistemas produtivos para estas variveis, indica a capacidade e o grau de competitividade dos processos e as reas de melhoria. No caso da indstria de mveis de madeira, os atributos e valores considerados pelos clientes e percebidos por eles como representativos da qualidade do produto, orientam o estabelecimento de padres mnimos de desempenho do processo de produo. Por isso a necessidade de conhecer o comportamento do sistema produtivo e prever as melhores condies de operao para se adequar a estas exigncias. A adequao dos sistemas produtivos s necessidades dos clientes se d com a captao de informaes sobre as capacidades dos sistemas em cumprir os requisitos. O planejamento do processo procura antever o comportamento dos sistemas produtivos e propor alteraes no mesmo para que sejam alcanados estes objetivos, fornecendo indicadores sobre as condies de operao necessrias a esta integrao. J existem vrios estudos sobre a qualidade da madeira, suas propriedades e usos potenciais, mas ainda h a necessidade de estudar a melhoria do processo de fabricao, pois disso depende a utilizao em regime de rendimento sustentado, e o posterior desenvolvimento de um cluster da madeira. O presente estudo busca abordar os aspectos levantados acima para que sejam entendidas as relaes entre as propriedades da madeira, as propriedades das ferramentas e as condies de corte no sentido de contribuir para a utilizao de mquinas e ferramentas adaptadas usinagem de madeiras com diferentes propriedades e ainda pouco utilizadas e, assim, contribuir para a melhoria dos processos de transformao da madeira em peas e componentes de mveis e para a competitividade do setor. A compreenso da interao desses fatores e a disseminao dessas informaes e a sua extrapolao para a realidade do processamento madeireiro da Amaznia ir conduzir a uma melhoria considervel na eficincia dos processos produtivos por usinagem e assim propiciar a utilizao de madeiras duras at aqui pouco utilizadas, facilitando o uso sustentado da floresta. Os resultados da investigao foram comparados com os valores recomendados pela literatura sobre o assunto, buscando identificar os melhores parmetros de variveis como material e geometria da ferramenta e condies de corte de acordo com as caractersticas da madeira usinada. A melhoria dos rendimentos nos diferentes processos foi alcanada avaliando a interao entre a espcie de madeira e as propriedades das ferramentas e analisando os fenmenos envolvidos em cada operao. Palavras-chave: melhoria, processos, fabricao, madeira, mveis.

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ABSTRACTLUCAS FILHO, Fernando Cardoso. 2004. 174 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Produo) Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo, UFSC, Anlise da unsinagem de madeiras visando a melhoria de processos em indstrias de mveis, UFSC, Florianpolis. Due to the low competitiveness in the industrial processing of wood furniture and of the need to generate information on the acting of the processes of machining of the wood, ally to understanding the production system and the influence factors, this research becomes important the establishment of competitive parameters of the variables involved in the process of wood. The distance among the values of the variables that translate the quality, the cost and the production speed, expected for the customers, and the values indeed reached by the productive systems for these you varied, it indicates the capacity and the degree of competitiveness of the processes and the improvement areas. In the case of the industry of wood furniture, the attributes and values considered by the customers and noticed by them as representative of the quality of the product, they guide the establishment of patterns of acting of the production process. Therefore the need to know the behavior of the productive system and to foresee the great conditions of operation to adapt these demands. The adaptation of the productive systems to the customers' needs feels with the reception of information about the capacities of the systems in accomplishing the requirements. The planning of the process tries to foresee the behavior of the productive systems and to propose alterations in the same so that these objectives are reached, supplying indicators about the necessary operation conditions the integration. Several studies already exist on the quality of the wood, your properties and potential uses, but there is still the need to study the improvement of the production process, because of that it depends the sustainable use, and the subsequent development of a cluster of wood. The present study search to approach the lifted up aspects above so that the relationships are understood among the properties of the wood, the properties of the tools and the cut conditions in the sense of contributing for the use of machines tools adapted to the machining of wood with different properties and still little used and, like this, to contribute for the improvement of the processes of transformation of the wood in pieces and components of pieces of furniture and for the competitiveness of the section. The understanding of the interaction of those factors and the dissemination of those information and your export for the processing lumberman's of the Amazonian reality will lead to a considerable improvement in the efficiency of the productive processes for machining and like this to propitiate the use of hard wood here little used facilitating the sustained handling of the forest. Keywords: improvement, wood machining, process, furniture, performance

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1 INTRODUO 1.1 Motivao da pesquisaO Departamento de Cincias Florestais da Universidade do Amazonas (DCF/UFAM), nos ltimos anos vem desenvolvendo pesquisas no sentido de aprimorar tcnicas de uso sustentado dos recursos florestais da Amaznia. Por um lado, j existem tcnicas de manejo que permitem conciliar a explorao conduzida sob tcnicas de baixo impacto ambiental com o fornecimento de madeira de acordo com as capacidades de manuteno da estrutura fitossosiolgica da floresta, ou seja, retirar apenas aquilo que a floresta produz, procurando aumentar o nmero de espcies exploradas e obter uma floresta remanescente o mais semelhante quanto possvel da floresta original, reduzindo, assim, a explorao predatria de espcies de valor. Mas, por outro lado, ainda h muito a realizar nos aspectos sociais e econmicos quando se analisa a cadeia de valor, aspecto primordial para a sustentabilidade da explorao madeireira. A sustentabilidade da atividade possui, alm desse componente ambiental, outros dois componentes, o social e o econmico. Sem a considerao desses dois componentes a explorao madeireira no sustentada ao longo do tempo. Para isso necessrio desenvolver atividades integradas realidade do mercado e que visem agregar maior valor aos produtos (componente econmica) e gerao de emprego e renda (componente social) aliadas ao atendimento das restries ambientais. Em outras palavras, aes mitigadoras apenas dos problemas ambientais advindos da explorao madeireira no possuem suporte suficiente para que o mercado perceba o valor destas aes. Por exemplo, o mercado consumidor de madeira no est disposto a pagar mais caro pela madeira manejada, assim como as pessoas no pagam pela melhor qualidade do ar que respiram ou pela preservao de uma espcie de animal ameaado pela explorao madeireira. A ordem mundial vigente ainda traduzida na relao de valores estritamente tangveis, na forma de bens ou servios perceptveis pelos consumidores, por isso essa abordagem puramente ambiental do manejo florestal no conduz sustentabilidade da atividade, devendo para isso serem considerados os outros dois componentes. Um questionamento recorrente sobre esta percepo de valor e o conceito de sustentabilidade a dvida levantada pela maioria das pessoas que vivem na floresta e se traduz na seguinte pergunta: Afinal, como a floresta e seus recursos podem contribuir para melhorar a qualidade de vida dessas pessoas? De que forma? Ou ainda porque manter a floresta manejada? Se a resposta for apenas baseada em conceitos ecolgicos, ento est justificada a substituio da floresta por outra atividade mais compensatria como a agricultura ou pecuria, destruindo a floresta por falta de alternativas econmicas, que , na prtica, o principal motivo do desflorestamento e dos maiores danos

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ambientais. A Figura 1 ilustra, de maneira esquemtica, a integrao esperada entre os componentes social, ambiental e econmico advindos do uso racional da madeira.

Figura 1 Representao esquemtica da integrao entre floresta, indstria e sociedade. (LUCAS FILHO, 2002). O papel do engenheiro florestal justamente atender a estas demandas e responder a estes questionamentos apresentando alternativas viveis de utilizao dos recursos, de modo que a manuteno da floresta seja um bom negcio, tal como na poca urea da borracha, onde se buscava manter a floresta como fonte de renda, tornando factvel a percepo de valor sobre a floresta, s ento ser possvel alcanar a sustentabilidade, conciliando aspectos, ambientais, econmicos e sociais. O manejo florestal nos moldes que vem sendo praticado conduzido visando atender, apenas, a uma demanda de madeira serrada, produto o qual gera poucos benefcios sociais e possui baixo valor agregado, reduzindo a sua utilidade e sendo mais apropriado o uso do termo extrativismo madeireiro seletivo do que propriamente manejo sustentado. Quanto industrializao o sistema de transformao pode ser classificado como artesanal baseado na utilizao de poucas espcies e que, tambm, no contribui para o uso sustentado dos recursos, pois, ineficiente, gera muitas perdas nos processos, produtos com baixa qualidade e altos custos e gera poucos benefcios sociais alm do dano ambiental pela demanda explorao seletiva de espcies sem as quais esse tipo de indstria no vivel. Alm disso, as pesquisas conduzidas na rea de tecnologia de produtos florestais foram direcionadas para a classificao e identificao de madeiras e seus usos potenciais, no tendo havido a necessria preocupao em estudar a melhoria dos processos de industrializao e sua adaptao s condies necessrias ao uso correto de espcies desconhecidas. O quadro social que

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se apresenta de populaes carentes de oportunidades de emprego e gerao de renda, cercadas por uma rica floresta, mas que se apresenta sem nenhum valor perceptvel aos olhos de quem nela vive, pois essas populaes ainda no detm a tecnologia para utilizar esses recursos de forma adequada e transformar a madeira em produtos de reconhecido valor pelo mercado. Por isso, a grande demanda que surge, a identificao da melhor forma de industrializar a madeira, inclusive como suporte ao manejo florestal sustentado, onde, produtos de maior valor agregado, justificam a explorao com promoo social e equilbrio ambiental. Para a identificao das melhores formas de industrializar a madeira necessrio compreender a interao entre as propriedades da madeira e os recursos utilizados para sua transformao em produtos manufaturados. Por esse prisma, a indstria de mveis a atividade que agrega maior valor madeira durante sua industrializao. Dentro desse setor, algumas operaes so fundamentais para avaliar a viabilidade tcnica e econmica do uso de espcies de madeira ainda pouco utilizadas. No Brasil, j h plos industriais dedicados produo de mveis de madeira de reconhecida capacidade tecnolgica. Um deles o plo moveleiro de So Bento do Sul - SC, onde se localizam as maiores empresas exportadoras de mveis de madeira macia para o segmento residencial. Mas, mesmo no plo de So Bento do Sul, mesmo sendo um centro de referncia industrial para o setor no Brasil, ainda h problemas relacionados falta de eficincia produtiva, principalmente quando comparados aos grandes pases exportadores de mveis como a Itlia e a Alemanha (NAHUZ, 1999). Segundo dados do MDICEx (Ministrio do Desenvolvimento, Indstria e Comrcio Exterior) a Itlia exporta cerca de U$ 6 bilhes/ano em mveis. A sua vantagem competitiva baseada principalmente no uso intensivo de moderna tecnologia de fabricao, o que permite altos ganhos em produtividade e qualidade, uma organizao industrial desverticalizada baseada no associativismo e cooperao entre os elos da cadeia produtiva e a execuo de um design diferenciado, mesmo sendo um pas onde no h grandes florestas e sendo importador de madeira. Por isso, a necessidade de entender as relaes entre as propriedades da madeira e propiciar avanos sobre a melhor forma de usin-la, bem como a difuso desse conhecimento pelas cadeias produtivas de mveis que tambm utilizam madeiras de florestas tropicais, mas, principalmente, nas regies onde grande a defasagem tecnolgica. Isto permitiria um melhor aproveitamento do potencial econmico e o desenvolvimento de um cluster industrial da madeira na prpria regio, sem a necessidade, portanto, de transportar as madeiras para serem usinadas em outras regies.

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Deste modo, tentando redirecionar a mudana de rumos nos estudos relacionados utilizao racional da madeira, o DCF/UFAM como entidade de ensino, pesquisa e extenso, a qual tem o papel de produzir e difundir tecnologias e a promoo do conhecimento, atravs do programa PICDT/CAPES, decidiu priorizar pesquisas que viessem de encontro a esta realidade, fomentando o desenvolvimento do presente estudo visando conhecer o modus operantis de indstrias de mveis da regio de So Bento do Sul, SC, de modo a permitir a melhor compreenso dos fatores relevantes para a melhoria dos processos de transformao da madeira em peas e componentes de mveis e assim contribuir para a disseminao deste conhecimento nas regies carentes de tecnologia e a difuso de uma cultura industrial baseada nos exemplos de sucesso do plo moveleiro da regio de So Bento do Sul e dos modelos industriais adotados nos pases mais competitivos do setor. Os benefcios deste estudo, baseados na anlise da eficincia de ambientes industriais representativos da realidade e dos problemas enfrentados por essas empresas, certamente vo de encontro ao atendimento da grande demanda de conhecimentos sobre a melhor forma de utilizar a madeira, o que tem desdobramentos sobre aspectos sociais e ambientais, alm dos econmicos, uma vez que deste modo, se estabelecem de forma mais clara e definida as relaes de dependncia entre as respostas do sistema de manufatura e as variveis que contribuem para a eficincia do mesmo, sendo possvel identificar fatores tecnolgicos responsveis pela m utilizao desses recursos e o seu melhor equacionamento visando atingir a competitividade e a sustentabilidade da atividade.

1.2 Contextualizao e apresentao do problema de pesquisaA indstria de mveis de madeira no Brasil vem apresentando crescimento ano aps ano (ABIMOVEL, 2002), apesar do cenrio macro-econmico e de dificuldades estruturais e conjunturais (Figura 2).

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600 500 Milhes de U$ 400 300 200 100 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 2000 2002

Figura 2 Exportao brasileira de mveis entre 1990 e 2002. (Fonte: MDICEx, 2002) Mas apesar desses ndices favorveis e de oferecer outras caractersticas como disponibilidade de mo-de-obra barata, abundncia de matria prima, e outros insumos para produo, a indstria de mveis do Brasil ocupa apenas cerca de 1% do comrcio mundial de mveis de madeira que estimado em cerca de U$ 60 bilhes/ano. A Figura 3 ilustra esta estatstica.

18% 16% Percentual do mercado 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2%

EUA

Canad

0%

Dinamarca

Alemanha

Taiwan

Frana

Blgica

China

Figura 3 Comrcio mundial de mveis (Fonte: Adaptado de COUTINHO, 1999) A falta de competitividade mais evidente nos segmentos de mveis residenciais, confeccionados a partir da usinagem de madeira macia. Segundo vrios estudos desenvolvidos por NAUMANN (1998), COUTINHO (1999), NAHUZ (1999) e SOUZA (1999) essa pequena participao do setor no mercado externo pode ser atribuda a alguns fatores bsicos como, ausncia de um design prprio e mais atraente, organizao industrial pouco desenvolvida, cultura industrial atrasada, ausncia de certificao ambiental de origem da matria-prima, ausncia de estratgias comerciais competitivas e tecnologia de fabricao ineficiente, gerando maiores custos

Brasil

Itlia

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de produo e altos ndices de perdas na produo alm do baixo nvel da qualidade final. A Figura 4 mostra, de forma esquemtica, os fatores de sucesso que contribuem para a competitividade do setor.

Competitividade Fatores de sucesso

Design Organizao Industrial Estratgias comerciais Certificao da Matria-prima

Tecnologia de fabricao

Processos

Mquinas

Ferramentas

Figura 4 Diagrama ilustrando os fatores de sucesso para a competitividade na indstria de mveis. (LUCAS FILHO, 2002). Estes fatores crticos para a competitividade tambm so conhecidos, num espectro mais amplo, como fatores de influncia do negcio e, por conseguinte, de suas operaes. So conhecidos tambm como fatores ambientais, fatores empresariais, fatores setoriais e fatores organizacionais de sucesso. A obteno de dados sobre o desempenho dos processos de fabricao e a sua correta interpretao e anlise, pode resultar num suporte mais efetivo quando da seleo de alternativas de solues para um determinado problema de projeto do sistema produtivo. Essa abordagem de anlise baseada no diagnstico da eficincia do processo produtivo comum em alguns segmentos industriais mais avanados, mas desconhecida ou pouco praticada em outros. No caso da indstria madeireira, o perfil de uma atividade onde as prticas organizacionais e operacionais so menos conhecidas e claramente definidas, mas o resultado bem conhecido e se traduz num alto ndice de desperdcio e rejeio, baixo valor agregado ao produto final, baixa eficincia produtiva o que se reflete na inexistncia de uma estratgia direcionada para a melhoria do processo produtivo. Para a ABPM (Associao Brasileira da Indstria do Mobilirio), importante que as empresas avancem na capacidade de manufatura de forma a conseguirem produtos de menor custo, elevada qualidade e flexibilidade produtiva. Segundo a ABPM (1998) a indstria de transformao da

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madeira apresenta deficincia competitiva causada, entre outros fatores, pela m gesto dos recursos produtivos, principalmente em empresas de pequeno e mdio porte. Este cenrio foi descrito tambm por ALMEIDA (1998), TOMASELLI (2000) e BONDUELLE (1997), segundo os quais h a necessidade da integrao entre o projeto de produtos e um sistema de gesto do processo mais eficaz como forma de resolver o problema. Devido a este cenrio, os atores dessa cadeia produtiva comeam a buscar metodologias no sentido de entender o comportamento dos fatores relevantes para a melhoria da eficincia do sistema de fabricao e garantir o bom desempenho dos processos. A figura 5 representa de forma esquemtica as variveis que contribuem para a eficincia da usinagem da madeira, mostrando os inputs, representados pelas propriedades da ferramenta, da madeira e condies de corte na usinagem, o processo de usinagem em si e os outputs, medidos em termos de medidas de qualidade e produtividade do processo. Assim, buscando dar um primeiro passo na tentativa de "antever e compreender o comportamento dos processos e seus parmetros envolvidos na usinagem de madeira" e propor solues baseadas numa melhor resposta tcnica e econmica, o objetivo desta proposta consiste na anlise dos processos de fabricao, apoiada nos conhecimentos da engenharia industrial e da gesto dos processos de produo.

Propriedades da ferramenta Processo Propriedades da madeira Condies de corte

Qualidade

Produtividade

Figura 5 Variveis que contribuem para a eficincia nos processos de usinagem da madeira. (LUCAS FILHO, 2002). Desta forma, espera-se contribuir para a criao de referenciais para a implementao das mudanas necessrias, no sentido de promover a competitividade, o que fundamental sobrevivncia das empresas do setor, alm de ser um elo importante para a auto-sustentabilidade da cadeia produtiva da madeira. Por isso, a determinao da vida das ferramentas em cada combinao madeira-ferramentacondio de corte tm efeitos sobre as respostas do sistema de fabricao, medidos em termos de

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indicadores de produtividade e qualidade na usinagem de peas e componentes de mveis de madeira. A usinagem da madeira e suas relaes de causa e efeito com as variveis envolvidas na melhoria dos processos e a definio dos melhores parmetros para essas variveis, so primordiais para o posicionamento perante a concorrncia e para o desenvolvimento de um processo de fabricao mais eficiente.

1.3 ObjetivosDiante deste contexto e da necessidade de gerar informaes que contribuam para a melhoria da eficincia dos processos de usinagem envolvidos na fabricao de mveis de madeira so propostos os seguintes objetivos:

1.3.1 Objetivo geralA partir da anlise do desempenho dos processos de usinagem da madeira de nove fbricas do plo moveleiro de So Bento do Sul, SC, identificar os fatores relevantes e estabelecer as relaes que contribuem para a melhoria da tecnologia de fabricao nas indstrias de mveis de madeira.

1.3.2 Objetivos EspecficosPara suportar o cumprimento do objetivo geral, so propostos os seguintes objetivos especficos: Identificar as causas da baixa eficincia produtiva na usinagem da madeira; Identificar as variveis relevantes para a melhoria dos processos de fresamento, corte e furao da madeira de diferentes espcies em ambiente fabril; Identificar os melhores parmetros para a usinagem da madeira de vrias espcies, compar-los com os efetivamente utilizados pelos usurios e com os valores recomendados pela literatura sobre os processos de fresamento, corte e furao; Prever o comportamento dos processos diante de alteraes da matria-prima; Estudar o efeito da usinabilidade das diferentes espcies sobre a eficincia dos processos.

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1.4 Premissas da pesquisa 1.4.1 Premissa bsicaMelhorar a compreenso dos sistemas de fabricao permite uma melhor orientao para a tomada de decises na fase de planejamento do processo, oferecendo o suporte tecnolgico necessrio para o melhor dimensionamento dos processos de manufatura de mveis de madeira, visando a melhoria destes.

1.4.2 Premissas secundriasAs informaes obtidas pela anlise do processo de fabricao reduzem as incertezas e facilitam o correto dimensionamento dos recursos envolvidos na usinagem, permitem o monitoramento permanente do mesmo e melhoram os processos inadequados ou com baixo desempenho; A adoo de valores de referncia para as operaes dos sistemas de manufatura permite o estabelecimento de padres de desempenho operacional, prximos daqueles esperados pelo mercado, tendo em vista a competitividade deste mercado; A compreenso dos sistemas de manufatura de mveis de madeira e as relaes entre as variveis envolvidas nos processos de usinagem permitem uma melhoria expressiva nos processos de produo e facilitam o planejamento do sistema produtivo.

1.5 Justificativa da PesquisaA explorao ilegal de madeiras de lei na Amaznia est relacionada ao avano da fronteira agrcola. Esta atividade tem como base a falta de uma poltica que privilegie o uso racional dos recursos, a qual envolve aspectos econmicos, sociais e ambientais de forma indissociveis. Neste sentido, necessrio conduzir estudos para gerar informaes que facilitem a compreenso dos cenrios que orientem o estabelecimento de polticas pblicas que privilegiem o uso racional dos recursos explorados. O conhecimento da melhor forma de utilizao das potencialidades econmicas, entre elas a atividade madeireira, considerando toda sua cadeia produtiva, deve contemplar aspectos sociais, pelo desenvolvimento de projetos integrados e com grande potencial de replicao, promovendo a capacitao e a formao de iniciativas promissoras e mitigadoras dos problemas sociais, ambientais e econmicos, que agregue valor aos produtos e a partir disso, diminuam as presses sociais e ambientais devidos explorao ilegal da madeira.

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A viabilidade dos projetos de manejo sustentado passa por esta anlise multidisciplinar. Um dos seguimentos onde possvel adequar promoo social, equilbrio ambiental e sustentabilidade econmica o de produo de mveis de madeira, pois, o potencial de disseminao e de replicao da atividade grande, gera produto de maior valor agregado, tem um grande impacto social, visto que exige uso intensivo de recursos humanos, envolve tecnologia de fcil acesso e de baixo custo, possibilita a utilizao de espcies alternativas de madeira (o que de mais difcil implementao para outros produtos de madeira) e existe a oportunidade de mercado visto que a demanda crescente (ABIMOVEL, 2002). Para implementar tais iniciativas, alm do conhecimento das propriedades das madeiras utilizadas, primordial melhorar o conhecimento sobre a melhor forma de industrializ-las, estudando os fatores que contribuem para a eficincia dos processos de transformao da madeira em peas e componentes de mveis. O problema em estudo propiciar uma avaliao dos sistemas de fabricao como forma de melhorar o planejamento do processo e a manufatura de mveis de madeira, onde a eficincia e o desempenho dos processos de usinagem como fresamento, corte e furao so considerados fatores decisivos para a utilizao da madeira de forma sustentada (LUCAS FILHO, 2002). A utilizao de espcies alternativas de madeira para fabricao de mveis uma forma de viabilizar a explorao sustentada da floresta. Aumentando o nmero de espcies exploradas h uma reduo na demanda por espcies tradicionalmente comercializadas, reduz-se o tamanho da rea de explorao para obteno de um determinado volume de madeira e h a incluso de espcies pouco conhecidas, mas com propriedades semelhantes s tradicionalmente exploradas para a fabricao de mveis. A rentabilidade por hectare aumenta quando comparada a outras atividades, pois alm do maior nmero de espcies, h gerao de um produto de maior valor agregado (LUCAS FILHO, 2002). A utilizao de espcies alternativas para produo de mveis tecnicamente vivel, pois o mercado de mveis regido por fatores que independem menos da espcie de madeira utilizada, diferente do mercado de madeira serrada onde a espcie o principal fator. O mercado de mveis exige, prioritariamente, a certificao da madeira no sentido de atender aos requisitos ambientais e sociais durante a sua explorao, o design e o preo do produto final. A definio das variveis envolvidas no processo produtivo de transformao da madeira em mveis, bem como o estabelecimento de suas relaes com os demais recursos envolvidos na produo permitir dimensionar o processo no sentido de maximizar a produtividade e cumprir os padres mnimos de qualidade para os produtos. A rentabilidade da atividade ser maior quanto mais eficientes forem os

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processos de transformao da matria-prima e quanto mais ajustados ao mercado estiverem os padres de qualidade dos produtos. Existem vrios estudos sobre a qualidade da madeira, suas propriedades e usos potenciais, mas ainda h a necessidade urgente de estudar a melhoria do processo de fabricao, pois disso depende a utilizao em regime de rendimento sustentado, e o posterior desenvolvimento de um cluster industrial da madeira. No entanto, quando se busca utilizar espcies alternativas de madeira, no se conhece o comportamento das ferramentas e das mquinas, durante o processo de usinagem, pois cada espcie possui caractersticas singulares. A madeira apresenta caractersticas anisotrpicas e diferentes propriedades fsicas e mecnicas, o que dificulta a generalizao do rendimento das operaes de usinagem. O processo de transformao da madeira em mveis permite a agregao de grande valor ao produto, cabendo usinagem grande parte desta gerao de valor. importante que a usinabilidade da madeira seja compatvel com as necessidades de qualidade, custo e produtividade. Assim, faz-se necessrio desenvolver estudos com a finalidade de caracterizar o efeito das propriedades das diferentes espcies utilizadas sobre a usinabilidade das mesmas. Dentre os parmetros que podem ser determinados, para essa otimizao esto a seleo da melhor geometria de ferramenta, das melhores condies de corte, dos melhores materiais para cada operao e para cada espcie de madeira em funo do desgaste de gume das ferramentas, da qualidade das peas e da produtividade. FARIAS (2000), quando estudou o processo de fresamento da madeira de eucalyptus, j citava em suas recomendaes a necessidade do desenvolvimento de pesquisa tecnolgica na rea moveleira visando gerar conhecimentos sobre os fatores inerentes ao processo que conduzem otimizao do fresamento de madeiras alternativas e suas influncias sobre a qualidade e a produtividade.

1.6 Relevncia, ineditismo e originalidade do estudo.A caracterizao tecnolgica da usinabilidade um dos indicadores do potencial de uso de novas espcies de madeira para fabricao de mveis. A determinao da usinabilidade de novas espcies de madeira para fabricao de mveis permite o desenvolvimento de ferramentas e mquinas adaptadas s caractersticas dessas novas espcies. Essas informaes permitem o dimensionamento do processo produtivo e facilitam o planejamento e controle da produo mediante a avaliao e o monitoramento do desempenho dos processos. O conhecimento do desempenho do conjunto mquina-ferramenta para cada operao e para cada tipo de material da

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pea propicia o estabelecimento de parmetros competitivos para o processo de usinagem tais como, a melhor geometria para cada ferramenta, as melhores condies de corte e os materiais mais adequados para que se alcance o melhor desempenho no processo de transformao da madeira em mveis ou componentes. Vrias pesquisas tm abordado a anlise de sistemas produtivos na industrializao da madeira, entre elas as desenvolvidas por BONDUELLE (1997), LIMA (1998), SILVA et al. (1999), TOMASELLI (2000) e FARIAS (2000). Estes estudos fazem o levantamento de indicadores das reas de atuao para obter-se a melhoria dos processos produtivos. Porm, no estabelecem valores de referncia para que orientem a manuteno das variveis envolvidas na usinagem da madeira dentro dos limites de controle do processo. Vrias outras pesquisas foram direcionadas para os processos bsicos de usinagem e seus avanos, incluindo estudos da interao entre material da ferramenta e material da pea, o desenvolvimento de mquinas utilizadas no processamento da madeira, os mtodos de avaliao da qualidade da superfcie usinada, utilizando mecanismos pticos, o monitoramento e controle dos processos utilizando indicadores como potncia consumida, emisso acstica e, por fim, a avaliao do efeito das propriedades da madeira sobre o desgaste. Entre os principais estudos destes temas esto as pesquisas desenvolvidas por MOTE (1979), THUNELL (1982), McKENZIE (1993), KOMATSU (1993), HUBER (1997), BIKERLAND (1997), MNZ (1997), SCHAJER (1999), SZYMANI et al. (2001), MEAUSOONE (2001), TANAKA et al. (2001), LEMASTER et al. (2001). Porm, todas esto voltadas para a anlise da interao ferramenta madeira buscando identificar relaes para estimar a melhoria de algumas propriedades isoladas das ferramentas e condies de corte em laboratrio, sem a devida avaliao dos resultados prticos destas interaes em termos da melhoria da eficincia produtiva no ambiente fabril. Os estudos desenvolvidos nesta rea do conhecimento no contemplam as diferentes combinaes das variveis envolvidas nestes processos e no mostram a sua importncia para a melhoria dos mesmos num ambiente fabril. Mostram apenas as correlaes de uma ou outra varivel analisada isoladamente e em condies de laboratrio, o que torna difcil a sua extrapolao visto que no ambiente fabril, h outras interaes que no so consideradas e a escala de produo maior e, nas condies de laboratrio, as vezes no so reproduzveis. Por isso, baseado no atual estado da arte e da tecnologia sobre o assunto, justifica-se a importncia deste estudo, o qual baseia-se na necessidade de gerar alternativas para a melhoria da qualidade dos produtos e da eficincia dos processos de transformao industrial da madeira, o que resultaria em menos desperdcio de recursos produtivos, reduo dos custos de produo e melhoria da qualidade dos produtos fabricados e uma melhor compreenso das relaes de causa e efeito

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entre as variveis envolvidas na usinagem da madeira (condies de corte, espcie de madeira, geometria e materiais das ferramentas) necessrias para o correto dimensionamento e planejamento do sistema de fabricao em padres competitivos de desempenho e eficincia. O projeto do sistema produtivo e o estudo da viabilidade tcnica e operacional de indstrias de mveis de madeira podero identificar os fatores que contribuem mais intensamente para a efetiva utilizao racional da madeira nesse segmento industrial. A gerao das informaes sobre o desempenho do conjunto mquina-ferramenta-madeira para cada grupo de processos de fresamento, corte e furao em condies de fabricao, pode fornecer o suporte informacional importante e necessrio fase de planejamento do processo produtivo e a subseqente melhoria da eficincia da manufatura de mveis e componentes de mveis de madeira. Em sntese, o presente estudo considerado indito, original e relevante porque: 1. Gera informaes para a estruturao da atividade de planejamento do sistema produtivo e melhoria do sistema de manufatura de mveis de madeira, consideradas as principais causas da baixa competitividade do setor. 2. Possibilita a gerao de parmetros para balizar as operaes de usinagem e que sirvam de referncia atividade de projeto do sistema produtivo. Para o setor, os padres de desempenho para os processos em estudo, que sirvam de referncia na elaborao de projetos de mquinas e ferramentas para usinagem de novas espcies de madeira, ainda no existem. 3. O estudo propicia melhores condies para o estabelecimento de limites de controle para os processos envolvidos na usinagem da madeira, fora dos quais o sistema de manufatura apresenta baixa eficincia produtiva e, portanto, baixa competitividade. 4. Como no h uma definio clara e sistematizada das relaes de causa e efeito entre os fatores envolvidos na usinagem da madeira e a qualidade e eficincia do processo produtivo, necessrio entender melhor essas relaes de modo a dimensionar os parmetros pertinentes prximo a padres que conduzam a melhoria da eficincia produtiva na transformao da madeira em peas e componentes de mveis.

1.7 Delimitao do assunto da pesquisaEsta pesquisa analisa os processos de fabricao de indstrias de mveis de madeira no plo moveleiro de So Bento do Sul, SC, buscando caracterizar os aspectos como qualidade do produto e eficincia produtiva e relacion-los s variveis envolvidas na usinagem (condies de corte, geometria e material das ferramentas de corte e espcie de madeira) para, a partir de resultados de

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investigaes tericas e prticas, propor alteraes e estabelecer procedimentos que busquem melhorar a produtividade do processo de manufatura e avaliar a utilizao de determinadas propriedades das ferramentas de acordo com as espcies de madeira e condies de corte para conduzir melhoria da eficincia do sistema produtivo. A Figura 6 ilustra a focalizao do trabalho dentro da cadeia produtiva madeira-mveis.

MadeiraColas, Vernizes, tintas, espumas, laminados plsticos Plstico e metal Distribuidor Consumidor

Departamentos Informao

Material

Preparao da madeira

Usinagem

Acabamento e Montagem

Operaes Destopagem

Corte

Fresamento

Furao

Foco da pesquisa

Condies de corte ? Geometria da ferramenta ? Material da ferramenta ?

Propriedades da madeira ?

Figura 6 Esquema ilustrando a focalizao e os limites da pesquisa dentro da cadeia produtiva madeira mveis. (LUCAS FILHO, 2002). A escolha do plo moveleiro de So Bento do Sul para o desenvolvimento da pesquisa se deve ao fato deste ser o principal plo exportador de mveis dentro do contexto da pesquisa apresentada no item 1.1 e, portanto, se enquadrando no segmento industrial onde h maior carncia de informaes sobre os fatores de melhoria do processo, visto que a competitividade no mercado externo muito grande e os fatores da produo so decisivos para melhoria da competitividade, diferentemente de outros plos especializados em linhas retas que utilizam, basicamente painis de madeira reconstituda e que atuam no mercado nacional. Alm disso, um plo onde as indstrias

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tm maior controle sobre as variveis dos processos em estudo e um melhor nvel de organizao industrial necessrias para o desenvolvimento deste tipo de estudo. A focalizao do estudo neste segmento da indstria de mveis facilitar, tambm, a utilizao dos resultados para auxiliar na melhoria dos processos de transformao em regies produtivas de madeira e que so ainda mais carentes de informaes sobre as condies e os fatores que contribuem para melhoria do desempenho dos processos de produo em indstria de mveis como, por exemplo, a Amaznia onde utilizada madeira macia na confeco dos mveis. Como as anlises so voltadas para os processos de usinagem e como neles so utilizadas madeiras de diferentes espcies, inclusive madeiras oriundas da floresta amaznica e que seguem, basicamente, os mesmos roteiros de fabricao independente da regio onde a fbrica est localizada, ser possvel extrapolar a aplicao dos resultados da pesquisa para o uso de qualquer espcie alternativa de madeira e realizar a transferncia desse conhecimento para melhorar a tecnologia de fabricao de mveis de madeira na Amaznia. A pesquisa abordar apenas os processos de usinagem envolvidos na fase de beneficiamento final da madeira em indstrias do segmento de mveis residenciais e que disponham de registros histricos das variveis a serem coletadas. Outras operaes de corte envolvidas nas demais fases tais como abate, descascamento, desgalhamento, seccionamento da tora, desdobro da tora em tbuas ou pranchas, laminao ou produo de partculas no sero abordadas nesta pesquisa. No beneficiamento sero estudadas as capacidades das mquinas-ferramentas em produzir as peas e componentes de mveis de acordo com os padres de qualidade e nas quantidades planejadas, observando os ndices de falhas e rejeio dos produtos fabricados, ou seja, a eficincia nos processos de corte, furao, e fresamento de peas e componentes de mveis e as suas relaes com as ferramentas, propriedades da madeira e condies de corte-pea. Outros aspectos, tambm importantes, relacionados certificao ambiental e ao design de mveis e propriedades das mquinas no sero abordados neste trabalho limitando-se apenas a breves consideraes. O principal foco da pesquisa ser a anlise da eficincia dos processos de usinagem, o qual tem ligao direta com a qualidade e a produtividade.

1.8 Estrutura da teseO trabalho se divide em 5 captulos. No captulo 1 so abordados aspectos relativos contextualizao e apresentao do problema de pesquisa, relevncia, ineditismo, originalidade e contribuio cientfica do estudo e justificativa da pesquisa, bem como os resultados esperados,

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seus avanos e contribuies para a atividade de planejamento de processo, seus desdobramentos para melhoria da atividade de projeto de produto e do planejamento do seu processo produtivo. No captulo 2 apresentado um estado da arte sobre os assuntos envolvidos na pesquisa envolvendo as abordagens sobre o planejamento da estratgia produtiva, as variveis envolvidas nessa atividade, seus mtodos e ferramentas, os avanos at aqui alcanados, as especificaes de mquina e ferramenta utilizadas, suas vantagens e desvantagens, dificuldades na implementao e limitaes de aplicao na busca pela melhoria do desempenho do processo de transformao da madeira em mveis. No captulo 3 apresentada a metodologia para alcanar os objetivos propostos, um esboo do sistema de manufatura, estatsticas, mtodos de coleta, armazenamento e anlise dos dados. No captulo 4 so apresentados e discutidos os resultados obtidos pela aplicao da metodologia, onde foi avaliada a eficcia do mtodo em alcanar os objetivos propostos, suas virtudes e deficincias. Finalmente no captulo 5, so apresentadas as concluses da pesquisa, como a sntese dos resultados e a adequao aos objetivos propostos e a confirmao ou negao das premissas do estudo, no captulo 6 apresentadas recomendaes para futuros trabalhos de pesquisa na rea como forma de complementar os estudos aqui desenvolvidos.

1.9 Benefcios da pesquisaO presente estudo traz vrios benefcios para as atividades de planejamento e manufatura em indstrias de mveis de madeira, considerado fator fundamental para a melhoria da competitividade do setor. Entre os benefcios da pesquisa esto: A gerao de informaes necessrias para a melhoria dos processos de usinagem salientando as questes relacionadas com a manufatura de mveis de madeira a partir da anlise do processo pelo qual o mesmo produzido. Delimita as restries da operao para auxiliar na definio das especificaes do processo e na seleo de opes de projeto de ferramentas. A anlise do desempenho das operaes a partir de comparaes com processos similares verificados no atual estado da tecnologia dos sistemas de fabricao e, a partir da definio das relaes de causa e efeito entre as variveis envolvidas na usinagem da madeira, prope alteraes que visam a melhoria do sistema. Avalia o impacto de mudanas. Identifica relaes de dependncia. Auxilio na identificao das operaes que causam restries de capacidade. Auxilia na tomada de deciso sobre o planejamento das polticas de capacidade e seus desdobramentos nos diversos aspectos de desempenho da manufatura.

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Orientao de estratgias que visem minimizar a probabilidade de ocorrncia de falhas. Ajuda a eliminar, durante a fase de projeto, pontos de falhas potenciais na operao.

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2 REVISO DE LITERATURA 2.1 Consideraes ambientais e econmicas da industrializao da madeira.A auto-sustentabilidade dos ecossistemas florestais est intimamente relacionada aos aspectos scio-econmicos da utilizao dos recursos naturais. Neste sentido, necessrio desenvolver indicadores que orientem o planejamento das atividades econmicas, visando reduzir as verdadeiras causas do desflorestamento. Um dos indicadores a rentabilidade por rea explorada, cabendo eleger-se atividades que gerem maior renda e causem menores impactos ao meio ambiente. Uma dessas atividades a industrializao da madeira proveniente da explorao sob baixo impacto. Para que a atividade seja vivel, preciso conhecer, antes os fatores que contribuem mais intensamente para a eficincia do processo de transformao da madeira em produto semi-acabado ou acabado. Um desses fatores a usinabilidade da madeira. Conhecendo-se melhor esta propriedade possvel melhorar os processos fabricao, otimizar os custos, aumentar a produtividade e a qualidade do produto, contribuindo, assim, para uma melhor rentabilidade da atividade. Segundo BARBOSA et al. (1999) o sistema de produo em indstrias madeireiras est centrado no corte seletivo de poucas espcies ocasionando, com isso, um gradual empobrecimento da floresta e, talvez, a extino de algumas espcies mais intensivamente exploradas. No Brasil, o setor produtivo de madeiras e derivados enfrenta enormes dificuldades para tornar seus produtos competitivos. Problemas como parque tecnolgico defasado, seletividade de espcies, mo-de-obra desqualificada e organizao industrial precria contribuem para este quadro. Neste aspecto, diversos estudos para melhorar a eficincia produtiva nas indstrias do setor tm sido desenvolvidos visando no somente reduzir a perda e o volume de resduos gerados no beneficiamento, mas, tambm melhorar a gesto da empresa florestal a qual deve se empenhar em implementar uma estratgia para melhorar mtodos e processos no sentido de agregar valor aos produtos e gerar produtos com padro de qualidade e preos competitivos e simultaneamente, implementar iniciativas de controle da qualidade ambiental (ALMEIDA, 1998). Como resultado dessas pesquisas foram identificadas espcies que necessitam de tcnicas mais elaboradas para aumentar o rendimento e evitar falhas nas operaes de aplainamento, fresamento, lixamento e furao (IBDF/LPF, 1981; SUDAM/IPT, 1981; INPA/CPPF, 1991; IWAKIRI, 1984, 1985 e 1990).

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2.2 Caractersticas da indstria de mveis 2.2.1 Qualidade e produtividade na indstria madeireiraNum estudo sobre a competitividade da indstria brasileira desenvolvido por COUTINHO (1999) em convnio com o SEBRAE/FINEP/ABIMOVEL, foi constatado que a indstria de mveis de madeira apresenta deficincia competitiva devido a alguns fatores bsicos: tecnologia defasada, excessiva verticalizao, baixa cooperao entre as empresas, ausncia de design prprio, estruturas empresariais acanhadas e mo-de-obra desqualificada. Segundo a ABPM (1998) e NAUMANN (1998) este quadro pode ser alterado pela implementao de medidas como a especializao e reestruturao industrial na forma de clusters, modernizao produtiva, melhorar a eficincia na extrao e transformao da madeira, qualificao de mo-de-obra e polticas de incentivo exportao. Da mesma forma, NAHUZ (1999) defende a utilizao de tecnologia para adicionar componentes ou transformar a matria-prima para obter um produto de alto desempenho e com melhor competitividade. Para BONDUELLE (1997) a competitividade de empresas madeireiras est intimamente relacionada com a qualidade dos produtos e com a eficcia dos processos. Pases desenvolvidos como Itlia e Alemanha mantm suas vantagens competitivas baseando-se no grau de modernizao de suas mquinas e equipamentos, pois a indstria de mquinas para mveis nesses pases bem atualizada tecnologicamente. Esses pases esto entre os lderes do comercio internacional de mveis e so caracterizados por sua organizao industrial, com reduzida verticalizao da produo, especializao das diversas etapas e tipos de produtos desenvolvidos, terceirizao, subcontratao, padro homogneo e limitado nmero de modelos desenvolvidos por cada empresa. ALMEIDA (1998) estudando a necessidade de mudanas de comportamento do setor perante a evoluo do mercado consumidor citou que alavancou-se as pesquisas em silvicultura em detrimento do processo produtivo como forma de manter a competitividade pela alta produtividade biolgica. Atualmente, h uma busca pelos ganhos de produtividade via qualidade de produtos e processos, visto que j esto quase exauridas as possibilidades de manter a competitividade apenas com a vantagem da grande produtividade da matria-prima, no caso a madeira.

2.2.2 Mercado de mveis de madeira: caracterizao geralEm 1999, o comrcio mundial de mveis atingiu cerca de US$ 60 bilhes (ABIMOVEL, 2002). O mercado consumidor de mveis concentra-se, basicamente, nos pases desenvolvidos. Os pases europeus somados com EUA, Canad e Japo foram responsveis por aproximadamente

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85% das importaes mundiais de mveis. O principal pas importador de mveis os EUA (21%), respondendo por 1/5 das importaes mundiais, entretanto a principal regio importadora a Europa, que representa mais da metade das importaes mundiais (52%). Um ponto a ser destacado a tendncia de crescimento do comrcio internacional de mveis, no apenas para produtos acabados, mas tambm para partes, peas e produtos semi-acabados. Assim como nas importaes, as exportaes tambm esto concentradas nos pases desenvolvidos. A Europa participa com mais de 60% das exportaes mundiais de mveis. Apenas a Itlia, que exerce a liderana neste mercado, responde por 18%, sendo seguida por Alemanha (10%) e Dinamarca (5%). EUA e Canad respondem por 14% das exportaes mundiais. Apenas estes cinco pases controlam quase metade das exportaes mundiais de mveis. Apesar de uma situao favorvel em termos geogrficos, de clima e de solo, o que se reflete numa alta produtividade de matria-prima (madeira), uma estatstica que reflete a falta de competitividade do Brasil no mercado internacional o de que as Filipinas exportaram em 1998 U$ 221 milhes em mveis de madeira para os EUA enquanto o Brasil participou com apenas U$ 66,7 milhes (MALDONADO, 2001). De acordo com levantamentos da ABPM (1998) a competitividade dos paises exportadores de madeira e derivados no mercado norte americano est associada ao baixo custo da mo-de-obra (em torno de 7,5% do custo total). O trinmio valor-servio-qualidade tem sido a exigncia do mercado norte-americano de mveis de madeira. Com isso, o processo de produo exige velocidade de produo (reduo do tempo de ciclo), qualidade (baixo ndice de defeitos e alto padro de acabamento), baixo custo (alta produtividade).

2.2.3 Principais

Caractersticas do Segmento de Mveis de Madeira no Brasil

No Brasil, assim como em outros pases, a indstria moveleira caracteriza-se pela organizao em plos regionais, sendo os principais os da grande So Paulo (SP), Bento Gonalves (RS), So Bento do Sul (SC), Arapongas (PR), Ub (MG), Votuporanga e Mirassol (SP). O setor tem uma estrutura bastante fragmentada e conta com aproximadamente 13.500 empresas sendo que destas, cerca de 10.000 so microempresas (at 15 funcionrios), 3000 so pequenas empresas (de 15 at 150 funcionrios) e apenas 500 empresas so classificadas como de porte mdio (acima de 150 funcionrios). Na sua quase totalidade, so empresas familiares, de capital inteiramente nacional. Entretanto, nos ltimos anos tem-se verificado a entrada de empresas estrangeiras no segmento de mveis de escritrio, em geral via aquisio de fabricantes locais (LIMA, 1998).

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A indstria moveleira de Santa Catarina est concentrada no Vale do Rio Negro, mais especificamente nos municpios de So Bento do Sul, Rio Negrinho e Campo Alegre. Este plo moveleiro surgiu nos anos 50, da atividade dos imigrantes alemes, estando voltado inicialmente para produo de mveis coloniais de alto padro. Nos anos 70, destacou-se na produo de mveis escolares e cadeiras de cinema. Atualmente, So Bento do Sul o principal plo exportador do pas, respondendo por metade das vendas de mveis brasileiros no exterior (ABIMOVEL, 2002). O plo moveleiro de So Bento do Sul possui aproximadamente 170 empresas, com elevada participao de mdias e grandes empresas. Estas empresas destinam cerca de 80% da produo para o mercado externo, composto quase exclusivamente por mveis residenciais. Em contraste com os mveis retilneos que so lisos, sem detalhes sofisticados de acabamento, com desenho simples de linhas retas, os mveis do segmento residencial apresentam muitos detalhes de acabamento, misturando formas retas e curvilneas. O segmento de mveis residenciais pode ser dividido em dois subsegmentos, de acordo com as matrias-primas utilizadas: a) o de madeiras de lei, que o mais defasado tecnologicamente, revelando um elevado grau de heterogeneidade tecnolgica e cuja antiga vantagem competitiva representada pelas madeiras nativas parece ter perdido eficcia num mundo cada vez mais preocupado com questes ambientais (empresas que outrora exportavam atualmente destinam sua produo basicamente ao mercado interno); e b) o de madeiras de plantios florestais, que rene a maior parte dos fabricantes de mveis torneados seriados, os quais destinam a maior parte de sua produo ao mercado externo (so empresas verticalizadas, que utilizam como principal matria-prima a madeira de pinus).

2.2.4 Fatores de sucesso do produtoSegundo a ABIMOVEL (2002), em pesquisa sobre os fatores competitivos do setor de mveis, as empresas destacam, em primeiro lugar, o preo e depois a marca dos produtos como sendo os principais fatores que explicam o sucesso na comercializao. Em geral, as grandes empresas ressaltaram a marca de seus produtos, enquanto as pequena e mdia empresas (PMEs) destacaram o preo, como fator competitivo mais importante. Portanto, a busca pela melhoria da eficincia produtiva, a qual tem efeito direto sobre os custos e a formao do preo, torna-se fator decisivo na busca pela competitividade. Alm da melhoria dos processos de produo outro fator de competitividade destacado em todos os plos moveleiros foi o design (apelo visual) dos produtos, representando em mdia 20% das indicaes feitas pelos empresrios.

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2.2.4.1 A importncia do design[] Design no arte. Vai alm. uma sntese lgica, econmica, uso de materiais e esttica. O que diferencia o design da arte o fato do primeiro ter a responsabilidade de buscar o menor custo, melhor aproveitamento industrial e preocupar-se com a ecologia. J a arte no. O artista no tem que estar preocupado com o mercado.[]

A afirmao de Paola Antonelli, curadora do Museu de Arte Moderna de Nova Iorque, citada por COUTINHO (1999), segundo a qual o termo design traduz a impresso inicial acerca de um produto quanto a sua forma, cor e textura. No entanto, a aparncia fsica o resultado de um processo amplo e envolve etapas de concepo do produto em funo da facilidade de produo, manuteno e uso, apelo mercadolgico, funcionalidade, competitividade e custo de produo e venda. No processo de produo, o design uma atividade importante na estratgia empresarial, que visa fixar a marca do produto no mercado e estreitar o relacionamento entre empresa e consumidor. O termo design surgiu da palavra latina designium, que significa inteno, plano, projeto. Segundo BONSIEPE (1983), CERQUEIRA (1994) e GUIMARES (1999) o design coordena aspectos relacionados a diversas reas, como materiais, sistemas produtivos, tecnologia, mercado, cultura, e tem como objetivo a concepo e a materializao de um produto. Para os autores, o termo design representa mais do que anglicismo incorporado ao vernculo da lngua portuguesa, at mesmo pelas dificuldades de traduzir um termo que avance alm dos conceitos de desenho industrial, grfico ou criao. Desse modo, o design constitui-se fator essencial para agregar valor e criar identidades visuais para produtos, servios e empresas definindo, em ltima anlise, a personalidade das empresas no mercado. Hoje identificado como um elemento estratgico de diferenciao comercial das empresas, permitindo a alavancagem de vendas (ABIMOVEL, 2002). TEIXEIRA et al. (2001) estudaram a relao entre a utilizao dos materiais no design e a competitividade da indstria moveleira na regio de Curitiba. Neste sentido os autores buscaram posicionar o design como estratgia competitiva, incorporando as estratgias competitivas desenvolvidas por PORTER (1986) que so liderana de custos, diferenciao e enfoque. Segundo FERREIRA (1986) o design de mveis se ocupa do desenvolvimento de produtos que constituem a moblia no ambiente domstico ou de trabalho. Para isso, muitos materiais foram utilizados ao longo dos tempos. Contudo, a madeira continua sendo o material mais utilizado na confeco de mveis.

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TEIXEIRA et al. (2001) concluram que os fatores que contribuem para a competitividade do segmento so a atualizao dos equipamentos, a especializao produtiva, a estratgia de diferenciao e de design em detrimento do preo. Mas com relao ao uso de novos materiais, as empresas dependem de inovaes tecnolgicas oriundos de fontes externas. A importncia do design para a competitividade das empresas incentivou alguns pases a desenvolverem aes governamentais, visando incentivar, promover e proteger a inovao. Para se conseguir produtos diferenciados, exclusivos e com preo competitivo preciso contar com tecnologia adequada. As mquinas mais modernas contam com sistema de controle, definido a partir de uma programao que busca obter a melhor maneira de realizar certas tarefas. a chamada "tecnologia inteligente", que funciona atravs de alimentao de dados, que pode ser feita atravs de um nico computador, conectado em rede com a fbrica. O melhor que tecnologias assim permitem a programao e controle para diferentes tarefas, podendo gerar produtos diferentes ao mesmo tempo. Com regulagem automtica das mquinas o lay-out pode mudar a configurao de forma rpida e automtica (MALDONADO, 2001). No Brasil, ao lado do segmento de mquinas o de ferramentas tambm deve evoluir para acompanhar a tecnologia de fabricao utilizada nos pases mais desenvolvidos no setor. Para isso, as ferramentas precisam ser flexveis e possuir um elevado padro de qualidade, as vezes feita sob medida para cada caso. Conscientes disso, os fabricantes deste segmento j esto criando sistemas modulares para a produo. A tendncia que no futuro uma nica mquina possa produzir sozinha toda a pea. Neste sentido, j esto no mercado algumas ferramentas completas para produzir janelas. Elas economizam tempo, dispensando a parada para troca de ferramenta e ocupam menos espao. A evoluo do design prev, ainda, um crescimento na produo de mquinas com troca totalmente automticas. As mquinas tambm tornam-se cada vez mais inteligentes. Hoje, o mercado j oferece algumas com micro-chips interno, no qual esto todas as informaes sobre a ferramenta, que avisa quando sua vida j foi alcanada, quanto ainda resta, e a geometria, alm de registrar quando foi a ltima afiao (MALDONADO, 2001). O Brasil possui como grande vantagem competitiva no setor a grande produtividade das florestas plantadas, obtendo matria-prima de baixo custo em relao aos concorrentes. Mas, somente a vantagem oriunda do baixo custo da matria-prima no suficiente para colocar o pas numa posio mais competitiva no cenrio internacional. Para isso, necessrio desenvolver outros aspectos como o design e melhorar o desempenho, a eficincia e a eficcia dos sistemas produtivos em toda a cadeia produtiva (COUTINHO, 1999).

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2.3 Propriedades da madeiraO conhecimento das propriedades da madeira e de seu comportamento durante a usinagem de fundamental importncia para a sua correta utilizao, assim como da melhor seleo de espcies e do bom dimensionamento de mquinas e ferramentas utilizadas na sua usinagem. Vrios estudos sobre a qualidade da madeira e suas propriedades tm sido desenvolvidos ao longo dos anos. Entre os mais importantes para os propsitos deste trabalho esto os de KOCH (1964), PANSHIN & ZEEUW (1980), KOLLMANN; COT (1984), TUSET e DURAN (1986). A madeira um produto do tecido xilemtico dos vegetais superiores, localizados em geral no tronco e galhos das rvores, com clulas especializadas na sustentao e conduo de seiva. O xilema um tecido estruturalmente complexo composto por um conjunto de clulas com forma e funo diferenciadas e o principal tecido condutor de gua nas plantas vasculares. Possui ainda as propriedades de ser condutor de sais minerais, armazenar substncias e sustentar o vegetal SOUZA (1999). Os principais tipos de clulas encontradas no xilema so fibras, elementos de vaso, raios, traquedeos, parnquima axial e algumas estruturas especiais so caractersticas de determinadas espcies, gneros ou famlias, como os canais resinferos, canais secretores axiais, fibrotraquedeos e outras. A Figura 7 ilustra a estrutura microscpica de uma madeira de folhosas, mostrando os principais elementos constituintes do lenho (KOLLMANN; COT, 1984).

VasoRaios

Fibras

Figura 7 Estrutura anatmica da madeira das angiospermas (hardwoods). Fonte: IAWA www.iawa.com11

IAWA International anatomist of wood association

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As propriedades mecnicas definem o comportamento da madeira quando submetida a esforos de natureza mecnica. Para sua classificao e definio da aptido ao melhor uso industrial so determinadas a resistncia compresso axial (na direo paralela s fibras), flexo esttica, resistncia a trao, cisalhamento nos sentidos paralelo e normal as fibras, compresso perpendicular s fibras, resistncia flexo dinmica (impactos ou choques), elasticidade e, especialmente importante para a usinagem, a resistncia a penetrao localizada, ao desgaste e abraso, conhecida por dureza superficial (KOCH, 1964). SILVA et al. (1999) afirmaram que o desenho dos mveis deve basear-se nas caractersticas tcnicas da madeira utilizada e as dimenses de cada componente, por sua vez, devem estar adaptadas resistncia da madeira em questo e ao tipo de carga que o mvel dever suportar em servio. Ressaltam, ainda, a importncia da massa especfica e do mdulo de elasticidade (MOE) e mdulo de ruptura (MOR) na utilizao da madeira para fabricao de mveis. Para madeiras utilizadas em componentes de mveis com elevado esforo, como peas de cadeiras, camas, mesas, estantes, bancos e sofs, os mesmos autores recomendaram um material que apresentasse valores prximos de 120.000 kgf/cm2 de mdulo de elasticidade e de 800 kgf/cm2 de mdulo de ruptura. Outras caractersticas da madeira so capazes de serem percebidas pelos sentidos humanos tais como viso, olfato e tato e so conhecidas como propriedades organolpticas. Elas tm considervel influncia sobre as caractersticas valorizadas na confeco de mveis. Entre elas esto a cor, o odor a resistncia ao corte manual, peso especfico, textura, direo das fibras (gr), figura e o brilho (KOLLMANN; COT, 1984). Do ponto de vista qumico, o xilema um tecido composto por vrios polmeros orgnicos. A parede celular do xilema tem como estrutura bsica a celulose que compem cerca de 40-45% do peso seco da maioria das madeiras. Alm da celulose est presente na madeira a hemicelulose, formada por muitas combinaes de pentoses de acar (xylose e arabinose). O terceiro maior constituinte da madeira a lignina, molcula polifenica tridimensional, pertencente ao grupo dos fenilpropanos, de estrutura complexa e alto peso molecular. Confere madeira a resistncia caracterstica a esforos mecnicos. Outras substncias qumicas esto ainda presentes nas madeiras, como os extrativos (resinas, taninos, leos, gomas, compostos aromticos e sais de cidos orgnicos). Segundo SILVA (2002) a massa especfica da madeira o resultado de uma complexa combinao dos seus constituintes internos. uma propriedade importante e fornece inmeras informaes sobre as caractersticas da madeira, devido a sua ntima relao com vrias outras propriedades, tornando-se um parmetro comumente utilizado para qualificar a madeira, nos diversos segmentos da atividade industrial.

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Para PANSHIN & ZEEUW (1980), a massa especfica pode variar entre gneros, espcies do mesmo gnero, rvores da mesma espcie e, at mesmo, entre diferentes partes da mesma rvore. medida que o peso especfico aumenta, elevam-se proporcionalmente a resistncia mecnica e a durabilidade e, em sentido contrrio, diminuem a permeabilidade a solues preservantes e a trabalhabilidade (usinabilidade). SILVA et al. (1999) asseguraram que a massa especfica uma boa indicadora de qualidade da madeira, em funo das vrias correlaes com outras propriedades tais como propriedades mecnicas e caractersticas anatmicas importantes para a definio da usinabilidade. Assim, a massa especfica, quando analisada num ambiente de fbrica, representa o parmetro mais prtico para uma definio de usos e seleo da melhor soluo de mquina ferramenta para a melhor usinagem. O teor de umidade uma propriedade fsica que tem grande influncia na usinabilidade da madeira. A gua na madeira pode estar presente preenchendo os espaos vazios dentro das clulas ou entre elas (gua livre ou gua de capilaridade), pode estar aderida parede das clulas (gua de adeso) ou pode estar compondo a estrutura qumica do prprio tecido (gua de constituio). Esta ltima somente pode ser eliminada atravs da combusto do material. O ponto de saturao das fibras (PSF) o teor de umidade no qual a madeira deixa de ter gua livre e passa a ter somente gua de adeso e gua de constituio (KOLLMANN; COT, 1984). Alguns defeitos naturais presentes na madeira tambm tm influncia sobre o desempenho dos processos de usinagem. Entre os principais defeitos da madeira para a sua utilizao industrial esto a gr irregular, variaes na largura dos anis de crescimento, crescimento excntrico, o lenho de reao, ns, tecidos de cicatrizao, defeitos na forma do tronco, defeitos de secagem, defeitos de processamento e a influncia de agentes fsicos e biticos. Segundo LYPTUS (2002), da ARACRUZ PRODUTOS DE MADEIRA, os problemas decorrentes das variaes de gr, cor, rachaduras superficiais, empenamentos leves e contraes podem ser corrigidos ou minimizados atravs de tcnicas adequadas de processamento (desdobro e secagem), usinagem e acabamento.

2.4 Processo produtivo e tecnologia de fabricao de mveisO padro tecnolgico da indstria brasileira de mveis reconhecidamente muito heterogneo, variando de plo para plo, e tambm de acordo com o porte das empresas. Entretanto, antes da introduo do design prprio, importante que as empresas avancem na capacidade de manufatura, de forma a conseguirem produtos de baixo custo, elevada qualidade e

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flexibilidade produtiva. Para isso, importante conhecer o comportamento dos processos de fresamento, corte e furao, que so considerados os principais processos de transformao da madeira em peas e/ou componentes de mveis e, tambm, a atividade que agrega maior valor ao produto durante sua manufatura.

2.4.1 Processo de fresamentoEm seu livro sobre acabamento da madeira, GONALVES (2000) cita, entre as operaes mais importantes, o fresamento perifrico e o corte ortogonal. Os movimentos relativos entre pea e ferramenta, no caso do fresamento perifrico, so classificados em fresamento discordante e concordante, classificao tambm adotada para usinagem de metais. Em todos os casos so importantes o conhecimento da velocidade de corte, da velocidade de avano, do ngulo de direo efetiva e do ngulo de direo de avano, alm das grandezas de percurso. O fresamento perifrico, tambm chamado de aplainamento para processos de usinagem da madeira, envolve a remoo de cavaco em operao de desbaste ou acabamento da superfcie. O conjunto do cabeote, porta-ferramentas com lminas de corte, mais suportes de fixao e quebracavacos de uso universal em mquinas de beneficiamento de madeira nos processos de aplainamento e fresamento nas mais variadas formas (rasgos, rebaixos, chanfros, molduramento em perfis, etc). Vrios estudos sobre o fresamento da madeira relacionam geometria e material da ferramenta, condies de corte e propriedades da madeira. Entre eles esto os trabalhos de KOCH (1964), KOLLMANN; COT (1984) e GONALVES (2000). O processo de fresamento considerado, por vrios autores de trabalhos sobre usinagem da madeira, a operao mais importante na confeco de peas e componentes de mveis de madeira. Entre eles esto as pesquisas de KOLLMANN; COT (1984), BIANCHI (1996) e FARIAS (2000), sendo que o fresamento de perfil (perfilagem perifrica e de topo), devido diversidade de possibilidades de aplicaes considerado o mais importante no segmento moveleiro. Segundo BIANCHI (1996), como o movimento da lmina de corte em relao pea apresenta as componentes de velocidade de giro da ferramenta e avano da pea, a resultante um ciclide, em geral alongado, pois a velocidade tangencial da ferramenta superior ao avano da pea. Como no caso dos metais, a usinagem da madeira por fresamento pode ser concordante ou discordante. No primeiro caso, o acabamento final da pea melhor e a potncia de usinagem maior, porm, o fresamento discordante continua sendo mais utilizado devido a menor periculosidade para o operador.

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STEMMER (2001) no seu livro sobre usinagem de metais, chama a ateno para as caractersticas do processo de fresamento. Segundo o autor, comumente a pea efetua o

movimento de avano em baixa velocidade enquanto que a ferramenta gira a uma velocidade relativamente alta (da ordem de 10 a 150 m/s). Essa relao tambm vlida para madeira. (FARIAS, 2000). STEMMER (1995) classifica o fresamento em plano, circular, de forma de perfis e de gerao. Em seu livro sobre ferramentas de corte, STEMMER (2001), mostra os mtodos de fresamento empregados (perifrica concordante e discordante e frontal), o grau de acabamento e suas relaes com as condies de corte e geometria das ferramentas, os tipos de fresas suas formas geomtricas, componentes e funes. A tecnologia de fresamento em altas velocidades, devido sua grande produtividade, permite a produo de peas a custos menores e com padres de acabamento comparveis aos obtidos no processo de lixamento (FARIAS, 2000). Para BIANCHI (1996) o fresamento de madeira, na linguagem da indstria madeireira, trata de uma operao de aplainamento lateral ou de topo. O fresamento apresentar caractersticas diferentes conforme a orientao das fibras da madeira em relao ao movimento da ferramenta. Nas fresas para usinagem de madeira disponveis no mercado, as lminas de corte podem ser soldadas ou montadas sobre o corpo da ferramenta por meio de parafusos. Neste ltimo caso, h maior facilidade para afiao das lminas, porm, em contrapartida, h necessidade de um alinhamento preciso das lminas quando da sua montagem sobre o corpo. As operaes de fresamento so realizadas utilizando fresas de perfil reto ou multiraios. Nas operaes de fresamento de perfil, o desempenho das fresas depende, tambm, de algumas relaes geomtricas que tm influncia na estabilidade e segurana da ferramenta. Para isso importante conhecer as relaes entre o dimetro da fresa, a profundidade de corte e o dimetro interno (dimetro do eixo) para que a ferramenta opere sem problemas. No desenvolvimento do projeto da fresa a determinao do dimetro externo feita em funo da profundidade de corte e do dimetro do eixo. As empresas fabricantes de ferramentas adotam o Quadro 1 como referncia, para dimensionar estes valores: Quadro 1 Relao entre profundidade de corte e dimetros do eixo e da fresa. Profundidade de corte (ap) (mm) 20 25 30 35 40 Dimetro da fresa (mm) 128 140 150 160 170 142 153 165 175 185 156 168 180 190 200

10 Furo 30 mm 40 mm 50 mm 105 120 130

15 118 132 144

45 180 195 210

50 190 205 220

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Em ferramentas para moldurar necessrio indicar a dimenso do furo para fixao da fresa no eixo rvore e o dimetro da fresa. BIANCHI (1996) tambm observou que estas propriedades geomtricas tm estreita relao com a estabilidade e a qualidade dos processos de fresamento. Segundo GONALVES (2000) as fresas cilndricas mais comumente utilizadas na usinagem da madeira so as fresas para ranhuras, fresas retas para rebaixos, fresas de chanfro, fresas de perfil, fresas para almofada, para emenda conjugadas ou de corpo nico, fresas de perfil cncavo ou convexo e fresas para chanfrar ou arredondar cantos vivos, fresas para encaixes de caixilhos, para guarnio de esquadrias, de perfil e contra-perfil de molduras, entre outras, todas feitas de ao rpido ou metal duro. Para que as velocidades de corte sejam elevadas, as fresas de ao mdia-liga, ao-rpido e metal duro apresentam dimetros entre 100 e 180 mm, porm, com o desenvolvimento de mquinas de alta velocidade (na usinagem de madeiras valores acima de 100 m/s) e das ferramentas de CBN (nitreto de boro cbico) e PKD (diamante policristalino), j possvel utilizar fresas com dimetros inferiores a 80 mm, mais econmicas e de balanceamento dinmico mais fcil. O nmero usual de gumes cortantes fica entre 2 e 8, havendo maior tendncia ao uso de 2 ou 4 gumes (BIANCHI, 1996).

2.4.2 Processos de corte com serras circularesOs processo de corte so realizados, principalmente, por serras circulares. As serras circulares apresentam uma grande variedade de dimetros, espessuras, nmero de dentes e formatos dos dentes. Em regra geral, quanto maior o dimetro do disco, maior sua espessura. So considerados discos finos aqueles que apresentam a espessura igual ou menor que o dimetro dividido por 200 (GONALVES, 2000). Quanto ao tipo, as serras podem ser classificadas em de dentes fixos e dentes postios. As serras de dentes fixos so geralmente confeccionadas em ao carbono atravs do processo de estampagem, que define o formato dos dentes, os quais so posteriormente travados e afiados. Quanto s serras de dentes postios, vrios modelos so fabricados para aplicaes especiais, no entanto os mais comuns so os dentes com ponta de metal duro, conhecidos tambm como, ponta de carboneto de tungstnio, pastilhas de carboneto ou carboneto e pastilhas de widia. Nas serras de dentes com metal duro, as pastilhas so soldadas em rebaixos preparados na superfcie frontal dos dentes da lmina e posteriormente afiados. O processo de fixao mais comum a soldagem por induo com adio de lmina de prata.

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GONALVES (2000) apresenta alguns parmetros de corte comumente empregados para serras de dentes fixos em ao carbono e serras de dentes soldados em carboneto de tungstnio. A velocidade de corte para aplicao geral em corte longitudinal de madeiras moles varia de 47 a 50 m/s. Para madeiras