A indústria de fabricação de chapas metálicas há muito enfrenta uma divisão de eficiência entre fluxos de peças de baixo volume e alta mistura e produção de estampagem de alto volume. Andrea Dallan, CEO da Dallan SpA da Itália e autora de "The Efficiency Revolution", propõe uma solução inovadora: tecnologias de corte e estampagem a laser alimentadas por bobina que criam fluxos de trabalho contínuos "da bobina até a peça concluída" para aumentar drasticamente a produtividade e a produção de valor.
“A verdadeira eficiência significa entregar mais valor (peças acabadas) em menos tempo e, ao mesmo tempo, reduzir o desperdício (sucata)”, enfatiza Dallan. Embora métricas como “polegadas por minuto” e “golpes por minuto” continuem importantes, ele argumenta que elas devem ser avaliadas dentro do contexto do fluxo de trabalho completo “dock-to-dock”.
O processamento tradicional de chapas metálicas normalmente envolve o corte de bobinas em folhas que entram nos buffers de estoque antes do corte ou estampagem a laser. Mesmo com capacidades de corte internas, o inventário de folhas muitas vezes se mostra inevitável. O corte a laser alimentado por bobina elimina totalmente essa etapa de inventário.
A tecnologia de blanking a laser se destaca como particularmente transformadora. Originalmente desenvolvida como uma alternativa às prensas de corte tradicionais para fabricantes automotivos, esta solução flexível e de alta velocidade permite que produtores de grandes volumes projetem peças brutas otimizadas para operações de estampagem subsequentes. Em configurações avançadas, os lasers cortam peças brutas e, ao mesmo tempo, destroem o esqueleto circundante, com robôs descarregando e empilhando automaticamente as peças.
Outra abordagem alimentada por bobina surgiu da necessidade de processar componentes extralongos além das capacidades tradicionais de prensa ou corte a laser. A otimização da utilização de materiais serve como outro fator importante. Ao agrupar peças para acomodar qualquer comprimento de bobina, os fabricantes podem minimizar o desperdício. Esses ninhos podem conter peças idênticas ou até mesmo montar kits para produção posterior.
Embora o agrupamento estático para produtos padrão represente uma aplicação típica alimentada por bobina, muitos fabricantes enfrentam desafios de variabilidade dimensional, mesmo com itens padronizados, como exaustores. Dallan explica como ambientes de programação dinâmicos podem gerar kits de peças exclusivos a cada ciclo por meio de software CAD, com o software da máquina criando automaticamente agrupamentos ideais para economia de material a partir de arquivos DXF.
A programação paramétrica leva a automação ainda mais longe, permitindo a automação completa do processo de front-end. Usando a fabricação de painéis de portas como exemplo, Dallan descreve como os scripts podem criar "programas mestres" que se ajustam automaticamente com base nos dados dos pedidos recebidos. “Isso permite que as máquinas contornem a programação CAD/CAM tradicional”, explica ele. "O sistema lê listas de trabalhos contendo quantidades e parâmetros específicos e, em seguida, gera automaticamente desenhos e padrões de agrupamento."
Sistemas avançados em linha agora combinam sequencialmente estampagem e corte a laser. As bobinas passam primeiro pelos niveladores antes de chegarem às estações de estampagem, onde a alimentação do material é interrompida para o processamento geométrico, como a criação de agrupamentos de furos, furos extrudados, venezianas e outras formas comuns usando ferramentas combinadas.
Após a estampagem, a tesoura corta comprimentos de folha personalizados que seguem para as estações de laser. Os sistemas de câmeras localizam peças de trabalho medindo recursos previamente estampados e bordas de chapas – especialmente crítico quando as bordas de chapas formam bordas de peças. Após o posicionamento, as cabeças do laser de fibra cortam os contornos restantes das peças enquanto os módulos de estampagem processam simultaneamente os componentes subsequentes.
Esses sistemas híbridos empregam mesas estilo transportador com barras de suporte metálicas substituíveis em vez de correias tradicionais. O manuseio do esqueleto do material varia de acordo com a geometria da peça e as necessidades subsequentes – algumas operações retêm peças microjuntadas em folhas de comprimento variável para um agrupamento ideal, enquanto outras destroem os esqueletos durante o corte ou usam robôs de coleta e colocação para separação automatizada de peças.
Inovações recentes incluem sistemas de laser de fibra de cabeça dupla, onde pórticos independentes evitam gargalos no processamento. “Essa configuração oferece produtividade equivalente à estampagem com maior flexibilidade para determinadas aplicações”, observa Dallan.
Para materiais finos (0,03-0,10 polegadas), o corte a laser suspenso elimina totalmente as barras de suporte. Neste método, o material avança, para e é tensionado entre grampos opostos. Os lasers cortam características internas e a maioria dos contornos antes que um transportador se mova por baixo para capturar as peças durante a separação final do esqueleto.
Embora os cortadores a laser modernos ofereçam velocidades impressionantes, o rendimento geral depende, em última análise, de gargalos operacionais. Os departamentos de laser tradicionais podem atingir um alto tempo de atividade, mas sua produção ainda requer formação, soldagem e montagem posteriores.
O excesso de capacidade do laser ajuda os fabricantes a responder a mudanças inevitáveis, seja tempo de inatividade do equipamento ou pedidos urgentes. No entanto, um tempo significativo é consumido pelo manuseio pós-corte, como separação manual de peças, empilhamento, rebarbação e transporte. A verdadeira eficiência do processamento alimentado por bobina surge quando essas etapas se tornam desnecessárias por meio de fluxos de trabalho integrados que abrangem nivelamento, estampagem, corte a laser, marcação e subsequentes operações de conformação.
Embora não seja universalmente aplicável – especialmente para linhas que mudam frequentemente de qualidades ou espessuras de materiais – o corte alimentado por bobina se mostra atraente para operações que utilizam principalmente alguns materiais de bobina prontamente disponíveis. Há uma década, demonstrações de manufatura enxuta na Legrand mostraram como a formação de rolos alimentados por bobina com pré-estampagem poderia reduzir o tempo total de fabricação de dias para minutos por meio de fluxo contínuo, em vez de automação complexa.
As atuais linhas alimentadas por bobinas integram-se a vários sistemas de automação, desde robôs pick-and-place até AGVs que transportam peças para estações de dobra ou soldagem. Dallan enfatiza que a eficácia da tecnologia decorre não apenas das velocidades de corte a laser ou das taxas de estampagem (embora estas continuem importantes), mas da velocidade total do fluxo de trabalho. Para aplicações adequadas, o processamento alimentado por bobina pode aumentar significativamente a eficiência geral do processo.