A necessidade de reduzir o tempo de lançamento de novos produtos por intermédio da engenharia reversa; de acelerar a expansão/manutenção de plantas industriais ou instalações de óleo e gás; facilitar a restauração de monumentos e até a criação de personagens em 3D para o cinema está tornando os equipamentos de digitalização/medição tridimensional imprescindíveis nos mais diversos segmentos da sociedade: indústrias de manufatura e de processos, entretenimento, arqueologia, restauração de monumentos e edificações etc.
É por isso que o mercado de scanners 3D e MMCs (Máquina de Medição por Coordenadas), baseados em tecnologias como laser, óptica e vídeo, está em franca expansão. “Em 2008 tivemos crescimento nas vendas de 83% em relação ao mesmo período de 2007”, afirma Cleber Bombem, diretor executivo da RGB, representante da Creaform no Brasil. A empresa canadense fabrica a linha de scanners 3D, Handyscan.
As indústrias de aviões, automóveis, eletroeletrônicos, eletrodomésticos entre outras estão usando os scanners 3D e os equipamentos de medição para digitalizar rapidamente produtos pelo processo de engenharia reversa ou mock-ups produzidos em clay (argila) e transformá-los em modelos digitais para aperfeiçoamento e finalização do produto.
Nas ferramentarias a aplicação dos scanners 3D e MMCs pode auxiliar na recurepação da geometria de moldes que estejam desgastado visando a fabricação de novos, ganrantindo assim, a precisão dos produtos.
"O sistema de engenharia reversa é hoje o caminho mais curto para reproduzir moldes e outros produtos de forma rápida e confiável", afirma Bombem.
No setor de entretenimento ou artístico os scanners 3D e MMCs estão sendo usados para digitalizar esculturas, modelos físicos produzidos manualmente para a criação de animações, simulações ou para a fabricação da peça em escala maior.
As novidades tecnológicas trazem aos usuários soluções mais completas e exatas. As MMCs da Mitutoyo, por exemplo, trazem um sistema de compensação de temperatura como item de série, melhorias no sensor e apresetam mais exatidão nos processos de medição. Os equipamentos ganharam também mais combinações de tamanho e opções de software.
Essas mudanças aliadas ao novo software Mcosmos versão 3.1, que traz uma serie de melhorias e inovações na operacionalidade das MMCs, facilitam ainda mais as atividades de medição e controle de qualidade, permitindo obter respostas mais rápidas e resultados mais precisos.
“A cada nova linha de produtos a Mitutoyo busca aprimorar a qualidade dos equipamentos focando em exatidão, flexibilidade e operacionalidade. Nas máquinas de medição óptica, por exemplo, a exatidão da linha New Quick Vision é 10% melhor do que a linha anterior, o conjunto óptico também foi melhorado permitindo maior resolução e uma qualidade de imagem mais aprimorada”, afirma Marco Aurélio Bueno, gerente de promoção técnica, da Mitutoyo.
A Quick Vision é uma máquina tridimensional óptica que emprega uma nova tecnologia de sensoreamento por imagem. O principio de medição por coordenadas é similar às outras MMCs, mas o sensoreamento é feito a partir de uma câmera CCD que identifica pontos através do contraste da imagem.
A área útil de digitalização (curso) dos equipamentos MMC da Mitutoyo também está aumentando. “Na década de 80 o curso de medição mais comercializado era de 500 mm, nos anos 90 passou para 700 mm e hoje estamos comercializando com mais freqüência as máquinas de 1000 mm e, já é grande a procura por equipamentos que operam acima de 2000 mm”, conta Bueno.
Ele explica que isso está acontecendo porque indústrias brasileiras estão fabricando mais produtos de maior porte como motores, por exemplo, peças importantes que antes eram importadas e hoje têm o projeto é nacional. Assim as indústrias demandam também MMCs de maior porte para medir o produto inteiro e comparar com os dados de projeto.
A Starrett oferece ao mercado o equipamento de medição óptica, o Galileo EZ , que segundo, Sérgio Eduardo Cristofoletti, supervisor de serviços metrológicos, da Starrett, apresenta uma série de diferenciais em relação aos sistemas de medição ópticos disponíveis no mercado como capacidade de medição de 150x150x138 mm e 300x150x138 mm; resolução de 0,0005 mm, podendo por meio de interpolação, mostrar no display 0,0001 mm.
O Galileo é uma máquina com sistema de medição por câmera de vídeo que se encaixa bem para medições genéricas, sejam elas para garantia da qualidade em laboratórios de inspeção, para o chão-de-fábrica, montagem de produtos e desenvolvimento e pesquisa.
O equipamento pode ser fornecido na versão CNC, o qual trabalha com um programa de medição tridimensional, ou na versão manual. A versão CNC é fornecida com duplo monitor para facilitar as medições, sendo que um mostra a imagem da peça e o outro os recursos de medição. As lentes de ampliações para zoom vão de 15x a 550x. Quanto maior a ampliação, maior a exatidão do eixo “Z”. O equipamento vem sendo usado em diversos segmentos da indústria.
Representante da empresa alemã, GOM, a Robtec oferece como equipamento topo de linha o Atos III. Trata-se de um equipamento de medição sem contacto, combinando a luz estruturada e o sistema de projeção de franjas, que permitem a melhor definição possível. Além disso, permite a total robotização ao agregar um sensor ATOS III a um robô, permitindo assim fazer medições repetitivas ou on-line.
O Atos III pode ser usado para controle de inspeção on-line e off-line, engenharia reversa de produtos e linhas de montagem, como apoio ao design de produtos e à ferramentaria e na reconstrução de superfícies
Além de vender equipamentos e prestar serviços na área de engenharia reversa no Brasil a Robtec está usando o Atos III na China, para fazer o controle de qualidade dos moldes e outras ferramentas que encomenda àquele país. “Assim garantimos que antes de termos as peças em mãos, tenhamos uma cópia digital dela, analisando e realizando possíveis correções”, afirma Sérgio Oberlander, diretor comercial da Robtec.
Scanners 3D
Ao contrário da maioria das MMCs, que fazem medição por pontos de contato, os scanners a laser não dependem desse contato e ainda têm a vantagem de ser portáteis, ampliando suas aplicações até em locais de difícil acesso e, praticamente não têm limite de tamanho do produto ou peça a ser digitalizado.
Os scanners 3D se dividem em várias tecnologias como: laser, luz branca, radar, trackers magnéticos, ópticos e acústicos. Cada uma tem suas vantagens e suas deficiências as quais envolvem portabilidade, custo, precisão, liberdade para captura, limites volumétricos, erros de paralaxe nos “patch”, áreas de sombras, tipo de arquivo gerado e até a necessidade de outro sistema para suportá-los e referenciá-los.
A nova geração de scanners 3D da Metris, vendida no Brasil pela Seacam, é menor e, e por isso, mais leve e se conecta diretamente a um PC ou laptop com a possibilidade de operar com baterias, ganhando ainda mais portabilidade.
Outra novidade, segundo Fernando Tachikawa, gerente comercial da Seacam, está na velocidade de digitalização dos equipamentos graças à evolução das câmeras. Para se ter uma idéia, o ModelMaker D tem um feixe de laser até 200 mm de comprimento, versus 140 mm da geração anterior ou (~ 44% maior). A velocidade de captura aumentou de 30 faixas por segundo para 80 (aumento de 166%). Os equipamentos podem ser usados para digitalizar desde esculturas, obras de arte, modelos feitos à mão, produtos plásticos, moldes e ferramentas, embalagens, vidros, chapas, até carros, ônibus ou estruturas inteiras.
A tecnologia de scanners 3D da Metris, ModelMaker é baseada no sistema laser. Um sensor acoplado a um braço de medição de 7 eixos emite um feixe de laser que ao incidir sobre a peça a ser digitalizada o sensor transformada a visão da peça em uma série de pontos no espaço.
O software Kube que acompanha os scanners tem uma gama de ferramentas para tratar a nuvem de pontos que possibilita a suavização, comparação, preenchimento e muitas outras operações para criar uma malha digitalizada mais próxima da perfeição.
Atuando também no segmento de scanners portáteis, Cleber Bombem, da RGB, define os scanners Handyscan, da Creaform, como sendo a 3ª geração de digitalizadores a laser, por se tratar de equipamentos com plataforma independente.
“Os digitalizadores Handyscan não são um dispositivo ou acessório para ser adaptado a um braço de medição ou cabeçote de uma MMC. A portabilidade do sistema e o autoposicionamento da câmera trazem total liberdade para digitalização, em cores ou não, até em locais de difícil acesso”, afirma o executivo. Os equipamentos vendidos pela RGB estão sendo utilizados para digitalizar turbinas de hidroelétricas, interiores de veículos e aeronaves, captura de superfície de gemas semipreciosas brutas de 1cm³ para minimizar perdas durante a lapidação. Além disso, atendem a empresas de próteses ortopédicas; estéticas ou biomecânicas, entre outras.
A expansão do uso da medição e digitalização tridimensionais está fazendo com que os desenvolvedores de CAD comecem a prestar atenção neste mercado e lancem seus softwares com recursos ou módulos independentes para o tratamento das nuvens de pontos geradas pelos scanners 3D e MMCs facilitando a reconstrução do modelo digital do produto.
“Hoje os softwares CAD já possuem ferramentas e plug-ins para tratar diretamente os dados gerados durante o processo de digitalização (nuvens de pontos). Assim os engenheiros e projetistas podem executar engenharia inversa de modelos funcionais ou de mock-ups sem sair do seu sistema CAD”, afirma Cleber Bombem.
Integração
As MMC já podem integradas aos sistemas da linha de produção – máquinas-ferrmenta como tornos, fresadoras e centros de usinagem – automatizando ainda mais o controle de qualidade dos produtos. Colocar uma MMC integrada ao processo de produção traz muitos benefícios como redução do tempo de aferição da qualidade do produto, melhorias no resultado final através do autocontrole da célula, diminuição da incerteza na medição devido à redução de variável no momento do controle.
Além disso, as empresas usuárias passam a contar com monitoramento da produção a distância podendo ralizar correçõs sem contato manual com as máquinas aumentando a produtividade. Apesar desses e de outros benefícios, o número de empresa que integrara as MMCs às máquinas-ferramenta ainda é pequeno. A Mitutoyo tem aproximadamente 25 clientes que optaram por esse tipo de automação. “São grandes empresas para as quais a aplicação dessa integração é importante para a redução de tempo e custo de produção e melhoria da qualidade dos produtos”, afirma Bueno. (Veja artigo na pág. 30).
Escolha
Na hora de escolher um scanner 3D ou MMC é preciso primeiro definir a aplicação: se será para controle de qualidade ou engenharia reversa, se a velocidade e o nível de precisão e riqueza de detalhes estão de acordo com o desejado e, se as dimensões das peças que o equipamento pode digitalizar atendem aos requisitos da empresa. Assim você poderá escolher o equipamento que melhor se adapta às suas necessidades em termos de qualidade e velocidade e facilidade de operação.
Também fique atento ao pós-processamento da digitalização, verificando como funciona o software e quais resultados apresenta. “Não adianta usar um sistema rápido apenas na captura dos dados, se o processo posterior exigir montagens, referências ou outras operações complexas, tornando o tempo de pós-processamento demasiadamente longo”, afirma Fernando Tachikawa, da Seacam.
Verifique também se o equipamento cumpre as recomendações e normas das instituições de metrologia internacionais. Além disso, o software para tratamento da digitalização deve ser aferido por institutos internacionais de controle como PTB ou NIST, os quais são referência no campo de medição.
Existe também a possibilidade de contratar serviços em vez de comprar a máquina MMC ou um scanner 3D. Essa decisão, segundo Marco Aurélio, da Mitutoyo, passa pela avaliação da demanda, custo do serviço e custo de aquisição do equipamento
“Há soluções diversas para estas atividades e em muitos casos a aquisição é mais viável do que a contratação de serviços, mas também existem casos em que a solução contrária é a mais viável. Para as empresa que não têm uma demanda grande sugerimos a contratação de serviços.”
