Automação e robótica, inteligência artificial e digitalização, chaves para o futuro da indústria

Na EMO Hannover 2023, serão apresentadas soluções de ponta e os exemplos práticos da indústria e da investigação mostram as formas mais eficazes de combinar diferentes tecnologias.

Para a Maschinenfabrik Berthold Hermle AG, respresentada em Portugal pela Deibar, a EMO Hannover é a feira internacional de engenharia em 2023. Os principais tópicos – especialmente para a Hermle – são a digitalização e a automatização. “Apesar do fluxo contínuo de novas tendências, colocamos sempre os nossos clientes e a sua vasta gama de requisitos em primeiro lugar”, relata Udo Hipp, diretor de Marketing da empresa.

“Especialmente nas nossas áreas de crescimento, que envolvem elevados níveis de automação, temos frequentemente de considerar os aspetos da Indústria 4.0 e a digitalização dos nossos produtos. Aqui, oferecemos soluções sob a forma de módulos digitais, tais como Produção Digital, Serviço Digital e Operação Digital, com cada módulo interligado com os outros. Por exemplo, o módulo Digital Operation disponibiliza a afinação da máquina, permitindo uma adaptação dinâmica dos parâmetros do controlador e as configurações de processamento inteligentes. O módulo Digital Production contém vários sistemas de gestão de ferramentas e de informação e de controlo da automatização. O módulo Digital Service inclui sistemas de manutenção, diagnóstico e supervisão à distância”, refere Udo Hipp. E acrescenta: “Na EMO Hannover 2023, apresentaremos a digitalização permanente e uma gama de soluções de automatização, incluindo robótica e sistemas de manuseamento adaptados aos nossos centros de maquinagem. Uma das nossas prioridades é garantir que as nossas soluções de automatização são fáceis de integrar em áreas e indústrias que ainda não deram muita atenção a estes processos. A escassez de trabalhadores qualificados obriga-nos, a nós e aos nossos clientes, a investir em soluções de automatização sofisticadas combinadas com centros de maquinagem altamente eficientes, idealmente todos provenientes de um único fornecedor. Esperamos ver um grande número de visitantes de alto calibre na EMO Hannover 2023, e esperamos também que o evento sirva de plataforma para uma intensa troca de informações e novos projetos".

Atualmente, a indústria transformadora, especialmente a indústria de maquinagem, tem de lidar com tamanhos de lotes cada vez menores e níveis crescentes de variação de peças. A situação é agravada pela falta de trabalhadores qualificados em todos os domínios. Isto obriga as empresas a manter as suas máquinas a funcionar durante o máximo de tempo possível. Uma solução oferecida pelos especialistas em automatização Schunk GmbH & Co. KG, com sede em Lauffen am Neckar (Alemanha), é o manuseamento automático de paletes. Isto permite que os sistemas sejam carregados 24 horas por dia, mesmo na produção de pequenos lotes e peças únicas e com um mínimo de pessoal.

O sistema é composto por um módulo paletizador e um acoplamento robótico para carregamento automático. As peças de trabalho e os dispositivos de fixação são colocados em paletes de fixação, armazenados e carregados um após o outro no centro de maquinagem a partir do armazém de paletes. Na parte inferior das paletes, existe uma interface uniforme com o sistema de fixação de ponto zero. Semelhante a um adaptador, liga a máquina a uma grande variedade de peças de trabalho. Os sistemas de paletes também têm uma interface lateral que permite que as paletes sejam ligadas de forma segura a um robot ou a um pórtico. A empresa do sul da Alemanha desenvolveu uma nova geração de blocos de fixação elétricos para a fixação automática de peças de trabalho na máquina. “Isto permite que o robô e a pinça Schunk carreguem e descarreguem diretamente as mordaças de fixação cêntricas e as peças de trabalho”, explica Markus Michelberger, diretor de vendas da tecnologia de fixação na sede da empresa em Mengen. “Na EMO Hannover, mostraremos mais opções de automatização e digitalização na maquinação, bem como novos desenvolvimentos no campo dos equipamentos de fixação sustentáveis e economizadores de recursos”.

Embora os acionamentos de alimentação raramente falhem, quando o fazem podem levar a custos de produção elevados. No seu projeto Kidz, a iwb está a investigar a forma como a manutenção preditiva pode ser aplicada através da combinação de algoritmos e modelos tradicionais de máquinas-ferramenta, mesmo nos casos em que apenas foram observadas algumas falhas. Neste cenário, os acionamentos de alimentação têm uma influência considerável na produtividade das máquinas-ferramenta: Por um lado, a reparação destas falhas é morosa e dispendiosa. Por outro lado, influenciam significativamente a dinâmica da máquina e, consequentemente, a taxa efetiva de remoção de metal. A mudança para uma estratégia de manutenção preditiva oferece, por conseguinte, um grande potencial económico. No entanto, não existe atualmente no mercado um sistema abrangente que utilize apenas os sensores existentes para monitorizar e prever o estado dos componentes de acionamento da alimentação das máquinas-ferramenta em produção.

O projeto Kidz está, portanto, a investigar um sistema híbrido de manutenção preditiva. Combina um gémeo digital com métodos modernos de IA. “Em contraste com as abordagens puramente orientadas por dados, o sistema híbrido pode trabalhar com muito menos dados de treino sob a forma de observações de falhas, que são difíceis de obter no caso das máquinas-ferramenta”, diz Michael Zäh, Professor de Máquinas-Ferramenta e Tecnologia de Fabrico na iwb dentro da TU Munique, enfatizando um aspeto fundamental. “Ao mesmo tempo, esta abordagem permite um certo grau de interpretabilidade no que diz respeito às suas previsões, uma vez que o desgaste não só pode ser detetado globalmente através do gémeo digital, mas também atribuído a componentes específicos do acionamento de alimentação”. Desta forma, podem ser dispensados, em grande medida, sensores externos adicionais e apenas podem ser utilizados sinais internos. A Grenzebach Maschinenbau GmbH, de Asbach-Bäumenheim, está envolvida no projeto e a sua máquina será eventualmente utilizada para demonstrar a funcionalidade do sistema. “A EMO Hannover 2023 oferece uma excelente plataforma para o intercâmbio internacional de pontos de vista sobre os vários aspetos técnicos da obtenção de soluções ótimas”, conclui o Professor Michael Zäh.

“A EMO Hannover é a plataforma número um para inovações”, confirma Stefan Raff, Diretor de Vendas de Robomáquinas da Fanuc Europe – Fanuc Deutschland GmbH, com sede em Neuhausen auf den Fildern. “Por isso, é natural que a Fanuc apresente duas novidades europeias relacionadas com máquinas robóticas em Hannover. Nesta fase, não posso revelar mais nada.“De um modo geral, a Fanuc seguirá uma nova direção na próxima EMO. Em vez de se concentrar apenas nos seus próprios controlos e máquinas CNC, a Fanuc irá agora também apresentar pacotes completos aos visitantes, como um sistema para o fabrico de peças para automóveis. As exigências específicas dos veículos elétricos levaram a uma mudança na conceção das instalações de fabrico. Por exemplo, há uma necessidade crescente de equipamentos de fabrico flexíveis. Critérios como o TCO (Total Cost of Ownership – Custo Total de Propriedade) e o ROI (Return on Investment – Retorno do Investimento) desempenham um papel mais importante do que nunca:”Além disso, a procura de soluções de processo continua a crescer, uma tendência que já se estabeleceu”, acrescenta Raff: “O Centro de Desenvolvimento Europeu que criámos em Neuhausen apoiará a conceção dessas soluções com base nas normas europeias. Este facto reforça a afirmação da empresa: ”A Fanuc coloca as necessidades dos clientes no centro da sua I&D". Um exemplo disto – e representativo de muitas outras soluções – é o desenvolvimento e o teste de aplicações extremas, como o power skiving em máquinas Fanuc.

“Um fator crucial, na nossa opinião, é a disponibilidade de equipamentos atualizados para a formação inicial e contínua”, sublinha Stefan Raff. Não há dúvida de que a automatização é necessária para fazer face à escassez de mão de obra em geral e à escassez de competências em particular, mas também o é a incubação precoce e completa de jovens talentos". É por isso que, pela primeira vez, a Fanuc irá expor na EMO uma “Célula de Formação”, composta por uma máquina, um robô e um pacote de formação completo. Não há dúvida de que muitas inovações serão apresentadas na EMO Hannover 2023. Pessoalmente, porém, estou ansioso pelo contacto direto, especialmente com visitantes internacionais, de que todos sentimos falta há tanto tempo".

A ligação eficaz da automatização, da robótica e da digitalização representa uma solução estabelecida quando se trata de otimizar os fluxos de processos no ambiente de produção. Atualmente, esta abordagem é cada vez mais enriquecida pelos gémeos digitais e pela inteligência artificial. Todos os grandes nomes estarão presentes na EMO Hannover 2023 para apresentar as suas mais recentes soluções e para recolher ideias e estabelecer parcerias para os seus próprios esforços de otimização. Assim, Hannover oferece às empresas uma oportunidade única de se posicionarem bem à frente da concorrência.