Power Skiving para o futuro da indústria automóvel

De acordo com o relatório World Outlook 2023 da Agência Internacional de Energia (AIE), a transição para a energia limpa e o aumento dos veículos elétricos (VEs) podem fazer com que a procura global de combustíveis fósseis atinja o seu pico antes de 2030. À medida que o mundo abandona os motores alimentados a combustíveis fósseis a favor de um futuro elétrico, os fabricantes de automóveis também estão a mudar, começando pela configuração das suas máquinas. Este artigo analisa os métodos de maquinagem que serão fundamentais para o futuro dos automóveis elétricos.

Outra previsão da AIE é que, também até 2030, a frota mundial de automóveis elétricos crescerá para quase 350 milhões de veículos. Isto representa mais de 60 % de todos os veículos vendidos. Para acomodar o aumento de veículos elétricos (VEs), os fabricantes de automóveis estão a recorrer a métodos de maquinagem alternativos. Um destes métodos é o’power skiving’.

Antes de mergulharmos no power skiving e nas suas considerações de maquinagem, vamos pensar nos desafios comuns associados à maquinagem de engrenagens. A maquinagem de engrenagens para veículos com motor de combustão interna (ICE) e veículos elétricos (EV) pode diferir em certos aspetos devido às diferentes características e requisitos destes dois tipos de veículos. Por exemplo, enquanto os veículos ICE têm frequentemente transmissões complexas de várias velocidades para otimizar o fornecimento de potência, os VE têm normalmente uma única velocidade ou um número limitado de relações de transmissão fixas. Outros aspetos distintivos são as características de binário, o ruído e as vibrações, bem como as limitações de peso e tamanho.

A maquinagem de engrenagens, para qualquer tipo de veículo, apresenta vários desafios. Para garantir uma engrenagem adequada e uma transmissão precisa, as engrenagens requerem tolerâncias estreitas com elevada precisão de maquinagem. Além disso, têm de ser desenhadas para minimizar o ruído e a vibração durante o funcionamento, de modo a manter a consistência dos lotes e assegurar a manutenção das ferramentas, o que é fundamental para atingir elevados volumes de produção.

Os métodos de maquinagem de engrenagens mais conhecidos são o corte com fresa mãe, a fresagem, o corte de dentes retos e a brochagem. No entanto, estes métodos têm frequentemente limitações, tais como uma menor flexibilidade no manuseamento de vários tipos de engrenagens, tempos de ciclo mais longos e complicações com geometrias de engrenagens específicas. A fresagem de engrenagens é especialmente popular para o corte de engrenagens de dentes retos e helicoidais, sendo mais adequada para pequenas séries de produção e para o fabrico de engrenagens com vários perfis de dentes. Para a produção em série, o corte de engrenagens de dentes retos é o método preferido, uma vez que permite obter uma elevada precisão dimensional em tempos de ciclo mais curtos.

O power skiving é um método de maquinagem de engrenagens que apresenta muitas vantagens em relação às técnicas tradicionais.

No entanto, estes métodos de maquinagem são altamente especializados. A brochagem e a fresagem, por exemplo, devem ser efetuadas numa máquina especializada e, para a retificação de dentes retos, é necessária uma máquina completamente diferente. A isto juntam-se todas as outras etapas necessárias para produzir engrenagens com sucesso: fresagem, torneamento, acabamento, controlo de qualidade, etc. O que significa isto para os fabricantes? As consequências de um processo de maquinagem de engrenagens que não esteja adaptado à nossa indústria cada vez mais eletrificada podem incluir múltiplas configurações de máquinas, flexibilidade limitada, prazos de entrega mais longos e um processo de maquinagem dispendioso.

Se quisermos ter 350 milhões de veículos elétricos nas nossas estradas até 2030, os fabricantes de automóveis devem recorrer a métodos de maquinagem que lhes sejam adequados. É aqui que entra em jogo o power skiving (ou desbaste motorizado). Sendo um processo contínuo que utiliza uma ferramenta de corte especializada para remover o material de uma peça bruta de engrenagem, o power skiving tem várias vantagens em relação aos métodos tradicionais, como a fresagem e a retificação de dentes retos.

Em primeiro lugar, o processo de escatelagem elétrica oferece geralmente uma maior precisão e tolerâncias mais apertadas do que o processo tradicional. É adequado para produzir engrenagens com perfis complexos, incluindo engrenagens helicoidais e formas não padronizadas. Os processos tradicionais podem ter limitações na obtenção de formas complexas de dentes, especialmente quando se trata de ângulos de hélice elevados ou geometrias de engrenagens específicas.

De um modo geral, o processo de escatelagem é mais rápido do que os processos tradicionais de maquinagem de engrenagens e, uma vez que apenas remove o material necessário para formar os dentes da engrenagem, o desperdício produzido é mínimo. Um dos principais fatores que impulsionam a sua utilização na produção de EV é a flexibilidade do power skiving: é adequado para uma variedade de aplicações de engrenagens, incluindo aquelas com requisitos de desempenho específicos. Isto permite aos fabricantes adaptarem-se a diferentes tipos de engrenagens mais facilmente do que com os métodos de maquinagem tradicionais. Graças à redução das regulações nas máquinas multitarefas com o sistema de escatelagem elétrica, é possível obter uma qualidade superior.

O mais importante é que o desbaste motorizado é realizado numa máquina multitarefa. A execução de várias atividades numa única máquina reduzirá os tempos de configuração, melhorará a precisão, aumentará o rendimento e simplificará a programação. No entanto, para aqueles que atualmente utilizam várias máquinas para executar os métodos tradicionais de maquinagem de engrenagens, a atualização para uma máquina multitarefa para o power skiving requer algum investimento. Caberá aos fabricantes pesar os prós e os contras da sua configuração de maquinagem, mas há uma coisa que não podemos negar: o ritmo da eletrificação não vai abrandar. Para competir num mercado em mudança e competitivo, a flexibilidade, a adaptabilidade e a eficiência do processo serão fundamentais.

Se o power skiving é o método de maquinagem certo para o futuro do sector automóvel, quais são as ferramentas certas? Comecemos pelas próprias ferramentas de fresagem de engrenagens. As ferramentas devem ter tolerâncias apertadas para garantir uma maquinagem precisa e produzir engrenagens de qualidade consistente. Uma boa ferramenta de fresagem de engrenagens também deve ser resistente ao calor para manter o seu desempenho de corte e evitar o desgaste prematuro, com um design que facilite a evacuação adequada das aparas para garantir operações de corte suaves.

As gamas de ferramentas para fresar engrenagens CoroMill178 e CoroMill180 respondem a estas expectativas. Para engrenagens internas e externas, capaz de maquinar engrenagens cilíndricas de dentes retos e helicoidais, desde o desbaste até ao acabamento, a CoroMill 178 é uma parte importante de uma configuração de desbaste de qualidade. É especialmente indicada para aplicações onde é necessário um elevado volume, maquinagem a alta velocidade com longa duração, enquanto a CoroMill 180 é melhor para uso geral em esquadrejamento ou pequenos diâmetros. Estas ferramentas oferecem a maior precisão em termos de excentricidade e inclinação em comparação com as ferramentas de pastilhas intercambiáveis, proporcionando um perfil de engrenagem e um acabamento estriado otimizados.

Na história de sucesso de um cliente, a substituição de um processo tradicional pelo desbaste motorizado CoroMill 178 resultou na redução do tempo de corte e no aumento significativo da vida útil da ferramenta. Com um aumento anual da produção, o cliente poderia economizar mais de 100 horas de tempo de maquinagem por ano.

A Sandvik Coromant vai além da fabricação de ferramentas de corte: os clientes têm à disposição um amplo suporte de ferramentas e aplicações, bem como uma oferta de serviços com consultoria de viabilidade técnica. Por exemplo, o nosso software ESCO é outra parte crucial da nossa oferta de ferramentas de desbaste elétrico, prometendo uma produção de alta qualidade e precisão.

O InvoMilling é outra parte fundamental da oferta de maquinagem de engrenagens da Sandvik Coromant. Parte do software CoroPlus Tool Path, o InvoMilling é um processo concebido para maquinar engrenagens externas, estrias e engrenagens cónicas com uma flexibilidade inigualável, tornando-o muito atrativo para a produção de pequenos lotes e quando os tempos de ciclo curtos são uma prioridade. A solução beneficia da capacidade das máquinas multitarefas e dos centros de maquinagem para produzir muitos perfis de engrenagens diferentes com o mesmo conjunto de ferramentas.

À medida que o mundo se prepara para um futuro eletrificado, os fabricantes de automóveis têm de repensar as suas técnicas de fabrico. Embora os métodos tradicionais de maquinagem de engrenagens tenham servido bem a indústria durante muito tempo, prosperar num ambiente em mudança e cada vez mais competitivo exige flexibilidade. O Power Skiving oferece uma abordagem flexível e adaptável, ao mesmo tempo que fornece componentes acabados da mais alta qualidade. Como especialista em ferramentas de corte, a Sandvik Coromant também se concentra no alto nível de sustentabilidade das ferramentas de corte elétrico e na redução da pegada de CO₂.