Diversificar para ganhar resiliência

Segundo a McKinsey and Company, “a crise de covid-19, os efeitos económicos pós-pandémicos e o conflito em curso na Ucrânia puseram em evidência as vulnerabilidades das atuais cadeias de abastecimento globais”. Para ganhar resiliência nestes tempos incertos, os fabricantes estão a diversificar para sobreviver. Por exemplo, um cliente da Sandvik Coromant nos EUA, diversificou da engenharia geral para outros setores como o aeroespacial, defesa e médico, ao ponto de nenhum cliente ou indústria representar por si só mais de 25% do seu negócio total.

Em casos como este, a diversificação significa produzir peças novas e anteriormente desconhecidas, com tolerâncias apertadas. No entanto, os desafios não acabam aí. De acordo com outro relatório da McKinsey and Company, “entregar produtos a tempo, com boa qualidade e ao menor custo já não é suficiente”. O relatório prossegue afirmando que “as organizações precisam agora de redes que tenham a capacidade de resistência para resistir a contratempos e a agilidade para responder a clientes exigentes e mercados em rápida mudança”, e devem alcançar esse objetivo com “sustentabilidade ambiental e social”.

No entanto, a diversificação envolve também a maquinação de uma gama mais vasta de materiais difíceis de maquinar, tais como alumínio, titânio e Inconel. Como podem as oficinas de maquinação ultrapassar estes desafios e, ao mesmo tempo, alcançar os objetivos estabelecidos no relatório da McKinsey and Company? A resposta reside em melhores ferramentas em conjunto com máquinas-ferramenta.

Os fabricantes estão a diversificar para sobreviverem numa época de incerteza.

Primeiro, vejamos mais de perto os desafios da maquinação. De acordo com uma análise dos parâmetros do sistema de maquinação de materiais tenazes pelo The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, “a vibração é mais suscetível de ocorrer na fresagem de titânio devido a vibrações com autoestimulação (ou seja, tremores) entre a peça e a ferramenta de corte”, o que também se aplica a outros materiais difíceis de maquinar, tais como o alumínio ou o Inconel.

As vibrações durante um processo de maquinação têm várias consequências negativas. Estes incluem a degradação dos acabamentos superficiais na peça, desgaste adicional nos cantos de corte e padrões imprevisíveis de desgaste das ferramentas de corte. As vibrações criam um impacto negativo na segurança geral da maquinação e podem levar a uma maior utilização de energia e custos, bem como a um impacto na qualidade das peças.

Naturalmente, estes problemas são exacerbados nas oficinas de maquinaria que manuseiam diferentes materiais como parte de uma estratégia de diversificação. Então, o que pode ser feito? Este foi o desafio enfrentado pela equipa de I&D da Sandvik Coromant: produzir uma gama completa de fresas de ranhurar de metal duro integral que possam eliminar vibrações e, ao mesmo tempo, ser altamente versáteis em termos de aplicação e materiais. A gama deve ser fácil de utilizar e superar as ferramentas competitivas em termos de produtividade e vida útil.

Portanto, a Sandvik Coromant desenvolveu o CoroMill Dura. A gama compreende várias fresas de ranhurar de metal duro integral, incluindo fresas de ranhurar de metal duro de diferentes comprimentos, diâmetros e desenhos com dois, três, quatro, cinco e até sete ranhuras. Além disso, a gama apresenta uma nova tecnologia patenteada pela Sandvik Coromant, conhecida como WhisperKutTM, que foi desenvolvida para dissipar significativamente os harmónicos, reduzindo simultaneamente os choques e as vibrações.

A tecnologia WhisperKut apresenta um desenho de hélice variável assimétrica. Há muito que se sabe que a otimização do espaçamento da ranhura, juntamente com outros aspetos do desenho de uma fresa de ranhurar, pode reduzir bastante as vibrações e os choques na maquinação. No entanto, com a tecnologia WhisperKutTM, cada ranhura de corte é orientada num ângulo de hélice diferente em relação a todas as outras ranhuras, permitindo uma boa estabilidade e eficácia na eliminação de harmónicos nocivos. Uma vez que cada ranhura está espaçada das outras de forma desigual, isto reduz os harmónicos constantes que normalmente ocorrem com as fresas de ranhurar convencionais.

Por esse motivo, as fresas de ranhurar de metal duro integral CoroMill Dura, equipadas com a tecnologia WhisperKutTM, são concebidas para serem uma solução de ferramentas única. As fresas de ranhurar podem ser utilizadas em todos os processos necessários para produzir uma peça, incluindo o desbaste, o acabamento, o semiacabamento e a maquinação em rampa. No entanto, também foi necessário avaliar se a CoroMill Dura poderia superar as fresas da concorrência em termos de produtividade e vida útil.

A gama CoroMill Dura de fresas de ranhurar de metal duro integral da Sandvik Coromant foi concebida para eliminar vibrações.

O desempenho do CoroMill Dura foi então avaliado numa operação de fresagem lateral, em comparação com a fresa de ranhurar de metal duro da concorrência. Em primeiro lugar, para a maquinação de uma peça de trabalho em aço cromo-molibdénio DIN 42CrMo4 ISO P e, em segundo lugar, para a maquinação de uma peça em aço inoxidável AISI 304 ISO M.

A peça DIN 42CrMo4 tinha uma resistência à tração (UTS) de 95 kg/mm2 e uma dureza Rockwell (HRC) de 39. O diâmetro das ferramentas (D) media 12,7 milímetros (mm) com um stickout, ou seja, a distância da ponta da ferramenta até ao ponto em que o cabo da ferramenta entra no porta-ferramentas, de 33 a 40 mm.

O desempenho de cada ferramenta foi avaliado em termos do volume total do material (cm3) extraído da peça. Para atingir o volume máximo de aparas (MRR, a sigla em inglês), as ferramentas foram utilizadas a uma velocidade de corte (vc) de 150/60 m/min, um avanço por dente (fz) de 0,04 a 0,1 mm/dente; com uma profundidade axial de corte (ap) de 1 x D e uma profundidade radial de corte (ae) de 0,5 x D. As ferramentas foram utilizadas durante um máximo de 60 minutos e foi aplicado um líquido refrigerante.

Foram utilizados diferentes dados de corte para a peça AISI 304, incluindo um vc de 80/40 m/min, um fz de 0,05 mm/dente, um ap de 1 x D e um ae de 0,5 x D. Mais uma vez, as ferramentas foram utilizadas durante um máximo de 60 minutos e foi aplicado líquido refrigerante.

No final, na fresagem lateral da peça DIN 42CrMo4, o CoroMill Dura proporcionou um desempenho 25% superior em comparação com a fresa de ranhurar de metal duro integral da concorrência e um desempenho 20% superior na fresagem lateral da AISI 304. A Sandvik Coromant também testou o CoroMill Dura em comparação a uma ferramenta da geração anterior da sua própria gama e considerou a nova ferramenta mais competitiva, mais económica e mais produtiva.

Com base nestes testes, o CoroMill Dura provou ser uma ferramenta de elevado desempenho para aplicações versáteis. Está bem adaptada às necessidades das oficinas de maquinaria que procuram expandir-se para novos segmentos da indústria, ou aumentar o seu foco na produção de pequenos lotes. Com estas ferramentas mais avançadas, as oficinas de maquinaria podem, parafraseando Ellen Ullman, ajudar-se entre si a ganhar resiliência com a máxima produção e eficiência enquanto alimentam o pensamento e a imaginação humana.