Desenvolvimento de produtos

Todos sabem, para competir é preciso desenvolver produtos melhores e mais baratos que os concorrentes. Esta é a primeira parte do desafio. Somam-se aos requisitos anteriores a necessidade, cada vez maior, de respeitar o meio ambiente. Além disso, esses produtos bons, bonitos, baratos e ecologicamente corretos, precisam ser desenvolvidos em tempo cada vez menor.

Focalizamos neste artigo, a contribuição da engenharia dimensional no desenvolvimento de produtos capazes de atender aos requisitos acima mencionados.

1. Recursos, Objetivo e Ferramentas da Engenharia Dimensional
Os recursos utilizados pela engenharia dimensional são as tolerâncias. Elas são incorporadas aos projetos dos produtos, na atividade de cotação. O seu objetivo é expressar como os diversos elementos devem se relacionar, para atender aos requisitos do projeto.

A cotação dos produtos usa três ferramentas.

1.1 Cotação Funcional
Responsável pela cadeia de tolerâncias.

1.2 GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing)
Responsável pela especificação das tolerâncias.

1.3 Simulação Computacional Monte Carlo
Responsável pelo cálculo dos valores das tolerâncias.

2. Procedimentos de Cotação
Bons produtos são conseqüência de bons projetos, e bons projetos, sob o ponto de vista dimensional, são conseqüência de boas cotações. A cotação é o elo de ligação entre a concepção do produto e sua materialização, e possui enorme importância.

Observa-se, na indústria, o emprego de diversos procedimentos de cotação. Encontra-se de tudo. Os mais freqüentes são as cotações feitas segundo as necessidades dos processos de fabricação e controle das peças. Estes procedimentos não levam em consideração os requisitos funcionais do produto final. Se por um lado eles facilitam a fabricação e controle das peças, em contra partida, aumentam o custo e comprometem o desempenho do produto final. Estes procedimentos, chamados de “cotação peça a peça”, devem ser evitados. Em seu lugar, deve-se usar o procedimento de “cotação funcional”.

Para entender a diferença entre eles, veja o exemplo mostrado a seguir. Trata-se de um subconjunto composto pelas peças A e B. A característica funcional é a distância Z, entre o furo da peça A e a face da peça B.



2.1 Procedimento de cotação “peça a peça”
O procedimento de cotação “peça a peça” é o método tradicional do sistema cartesiano, ainda praticado por muitas empresas. Neste procedimento, cotam-se os componentes individualmente, sem levar em consideração os requisitos funcionais. Estes procedimentos admitem diversas soluções, feitas de acordo com o critério adotado. Na figura abaixo, apresentamos uma das possíveis cotações das peças A e B.



2.2 Procedimento de cotação funcional
O primeiro passo no procedimento de cotação funcional é identificar no desenho de conjunto as cotas diretamente responsáveis pela obtenção da cota resultante Z. Veja, no desenho abaixo, as cotas A3 e B3.

Deve-se observar que estas cotas A3 e B3 não aparecem nos desenhos da cotação em separado porque a necessidade de criá-las se manifesta somente no estudo o desenho do conjunto.



2.3 Análise do campo de variação da característica funcional
Para analisar o campo de variação da característica funcional, constrói-se o diagrama vetorial da cadeia de cotas.

2.3.1 Cotação peça a peça
As informações necessárias são retiradas dos desenhos das peças. Observa-se que a cadeia tem 5 vetores cota. Cada uma das peças contribuiu com 2 vetores cota. O último vetor cota é a característica funcional, em análise.



2.3.2 Cotação funcional
As cotas funcionais são estabelecidas no desenho de conjunto. O resultado, mostrado na abaixo, é composto de 3 vetores cota, sendo 1 de cada componente. O último vetor cota é a característica funcional em análise.



2.4 Melhor procedimento de cotação
A dispersão da cota resultante, Z, é uma propriedade aditiva. Portanto, quanto menor for o número de cotas do diagrama vetorial, menor será a dispersão. Ou de outro modo, para uma dada dispersão de Z, quanto menos cotas, maiores serão os valores das suas tolerâncias.

Como a cadeia de cotas da cotação funcional é menor, concluí-se que o procedimento de cotação funcional é mais vantajoso.

3. Gerenciamento Dimensional
Uma vez definida a cadeia funcional, o passo seguinte é especificar as tolerâncias dimensionais e geométricas dos componentes. Esta atividade denomina-se gerenciamento dimensional. O seu objetivo é atender aos requisitos de qualidade, custo e meio ambiente. O gerenciamento dimensional tem em três etapas:

3.1 Toleranciamento qualitativo das cotas da cadeia funcional.
Atribuem-se tolerâncias dimensionais e geométricas às cotas da cadeia funcional. Emprega-se o GD&T e a norma ISO.



3.2 Toleranciamento quantitativo das cotas da cadeia funcional
Para calcular o valor das tolerâncias, empregam-se programas computacionais que usam o algoritmo Monte Carlo, que é uma forma numérica de avaliar o comportamento de um sistema. Ele faz a variação randômica dos componentes, dentro de determinados intervalos, segundo distribuições pré-definidas.

Veja abaixo a relação das tolerâncias da cadeia de cotas. O programa analisa a cadeia funcional, combina as tolerâncias de todas as maneiras possíveis e calcula os valores de Cp/Cpk, que devem ficar enquadrados dentro dos limites desejados.



Os relatórios da simulação fornecem os valores Cp/Cpk das características funcionais. Estas grandezas estatísticas medem o risco de enquadramento da característica funcional, na zona de tolerância. A correlação entre os índices Cp/Cpk e o número de não conformidades por milhão permite prever a qualidade quando o produto entrar em produção. Veja a tabela abaixo.



Para este exemplo, foram estabelecidos os seguintes parâmetros de simulação:

• Valor nominal: Z = 23,5
• Valor mínimo: Z = 23,32
• Valor máximo: Z = 23,69
• Variáveis livres: as tolerâncias da cadeia funcional
• Objetivo de qualidade: Cp/Cpk = 2