O desenho de pranchas de surf e o processo de modelação


1. Introdução
Há empresa Eurostand – Stands e Decorações Interiores, Lda., chegou uma encomenda de se realizar um banco em forma de uma prancha de surf. A fim de introduzir novos processos de concepção de desenho técnico de modelação CAD/CAM para a produção da mini prancha de surf, na empresa. Sendo este este caso um estudo detalhado do estado de arte das aplicações de CAD, CAM assim como a maquinação em centros de fresagem de 5 eixos, a fabricação de pranchas de surf teve para sua implementação o uso de técnicas de engenharia inversa nos seus processos de manufactura.
A Eurostand é uma empresa no ramo de construções efémeras, para eventos comerciais e culturais, desenvolvendo-se na concepção e montagem de stands.
2. Objectivos do projecto
O principal objectivo deste projecto foi estudar a possibilidade de criar um novo desenho e processo de fabricação de pranchas de surf na empresa em colaboração com a empresa em causa. Assim este estudo poderá estar centrado no estudo dos sistemas de desenho de várias no mercado actuais e suas unidades de produção em máquinas CNC. Em tal estudo do mercado o maior esforço tem-se centrado na análise de diferentes aplicações para o desenho de pranchas, que acima de tudo estarem ligados à máquina CNC e ao código G. A máquina CNC presentes nas instalações da empresa é a principal razão para iniciar este estudo, pois esta máquina produz um grande número de peças para a empresa devido à sua forma peculiar e no meio em que está inserida para a criação de novos produtos.
Uma dos factos mais importante desta maquina CNC, e o facto de funcionar com suporte de aplicações como Alphacam, e assim apenas os técnicos habilitados com o conhecimento desta aplicação como seja os funcionários desta empresa conseguem corrige e alterar as trajectórias, sendo esta uma das falhas por haver poucos técnicos, pelo que determinadas obras podem ficar paradas por este tipo de inconveniências.
O que dá valor a este estudo é o facto de que ter-se sido feita de forma independente da empresa, sem qualquer tipo de visão comercial sobre o assunto.
Uma vez concluído pode-se considerar que factores influente como estes, e outros tais como os momentos de singularidade do mundo do surf no momento da concepção, a nível de conhecimento necessário dos “shapers” (desenhadores de pranchas de surf) e da situação económica, social e logística da empresa.
Embora o estudo de diferente aplicações diferente fosse bastante avançado, outra forma de investigação foi aberto e que foi seguido com grande interesse por outras pessoas. Esta nova linha de investigação significou a possibilidade de implantar um novo processo, juntamente com técnicas de engenharia reversa para a digitalização de pranchas de surf. Havendo também alguns objectivos com menor nível de prioridade, como algum tipo de ajuda no momento de tentar melhorar os processos da máquina CNC presente, podendo assim estudar a possibilidade de usar outra ferramentas de corte e desenho e o posicionamento de um sistema de fixação e contra moldes que poderão ser necessários no futuro.
3. Análise e avaliação das aplicações usadas no desenho da prancha
No momento da realização do estudo houve alguns factores que acrescentaram algumas dificuldades no projecto, tais como a ausência de qualquer manual do utilizador, podendo ser esta deficiência por parte do desenhador projectista. A operação intuitiva com os programas de desenho é em determinados momentosa forma de aprofundar o estudo do funcionamento interno de cada programa, mas também a capacidade e facilidade dos sistemas de modelação 3D diferentes e da possibilidade da implantação mais tarde de um novo processo de fabricação.
Para a análise de sistemas de modelação 3D da prancha foi utilizado o BoardCAD, sendo o programa actualmente gratuito na sua utilização e tendo por isso tomado como referência e a partir desse ponto de vista pode ser se dividido em diferentes categorias em que foram estudadas no modo em como interagia com outras aplicações, havendo outras aplicações específicas para a modelação de pranchas de surf que foram analisadas, sendo essas aplicações europeias, brasileira, australiana, e australiana.
4. BoardCAD
BoardCAD 2.0, esta foi uma das aplicações usadas no desenvolvimento e concepção da prancha na Eurostand. Um dos criadores desta aplicação foi o Jonas Hörnstein, investigador do ISR do IST, sendo que esta aplicação que corre sobre o java 3D podendo assim correr no próprio Internet Explorer, tendo isto como vantagem o BoardCAD também possui uma interface fácil uso, pelo que foi pensado por “shaper’s” e o que ajuda a projectar a prancha de surf conforme se vai-se trabalhado no desenho das curvas da própria prancha.
Do ponto de vista do desenho, BoardCAD é uma aplicação única uma vez que trabalha com uma série de curvas com poucos pontos o que permite a fácil utilização e manipulação de superfícies que nenhum outro tipo de aplicação usa, e este uso deste tipo de curvas, em particular não sendo curvas usadas por outros programas é devido à maquinação CNC que esta aplicação está relacionada, pelo que o próprio BoardCAD permite gerar o código G para manufactura. Como esta máquina não é capaz de maquinar dos lados, por isso quando limando os lados a partir do desenho das curvas este funciona como se estivesse virado. Outra vantagem deste sistema de modelação CAD é o facto de poder-se exportar para formatos como STL, DXF, ou STEP, podendo assim manipulado ou renderizado por uma outra aplicação CAD, assim como para sistemas de CAM como AlphaCAM para calcular e determinar as trajectórias de maquinação, para depois serem maquinadas nas respectivas máquinas que assim o permitam.
5. Engenharia reversa na fabricação de pranchas de surf
Muitas vezes acontece que não temos o desenho da prancha num formato CAD para a se ser fabricado, e muitas vezes o “shaper" prefere trabalhar directamente com as mãos no bloco de onde ira-se extrair a prancha de surf. E quando este não está presente na empresa, não é possível reproduzir uma cópia da prancha, e outras vezes pode ser por um imposição do cliente em querer uma nova prancha idêntica à que já possuía. Nesses casos o processo utilizado é de cortar a placa em diferentes pontos e consequentemente ser capaz de medir as dimensões nos pontos-chave (excepto quando o “shaper” é tão bom que ele é capaz de adivinhar as curvas visualmente). Uma vez que as medidas destes pontos são apreendidas, são depois manualmente introduzidas no programa de CAD para depois serem desenhadas no programa de CAD, e esse desenho da prancha deve-se aproximar o mais possível da prancha de surf real. Este processo é bastante lento e por isso prossupõe o esforço suficiente além do facto de que o modelo ter de ser cortado, o que significa a perca desse modelo. Em todo este processo a aplicação de novas técnicas de tecnologia de engenharia inversa para a fabricação de pranchas de surf aos vão de bastante ao encontro dos interesses da Eurostand.
Ao tentar aplicar essa tecnologia de engenharia inversa para este processo de fabricação muitos factores devem ser considerados. Deve-se decidir se a subcontratação do uso de um digitalizador por causa de seu preço ao invés de adquiri-lo. Como as pranchas são peças grandes e a precisão necessária, nesses casos não é um factor determinante, o digitalizador deve ser rápido na aquisição de pontos.
Entre os digitalizadores 3D disponíveis no mercado os que são mais apropriadas para este tipo de trabalho são os digitalizadores 3D usados na tecnologia laser. O pós-processamento das superfícies obtidas para sua aplicação no modelo CAD deve ser também valorizado por causa da sua complexidade.
O digitalizador usado para o desenvolvimento deste produto foi o FastScan. Fastscan é o digitalizador 3D a laser portátil em tempo real por varrimento, e assim grava os perfis de superfície do objecto, a partir de sensor que determina a posição e orientação do objecto, permitindo assim a reconstrução da superfície tridimensional do objecto, podendo verificar objectos em movimento através do receptor de referência.
6. Maquinação CNC
Normalmente os programas de CAD específicos para o desenhos pranchas de surf estão normalmente relacionados com máquinas de fresagem CNC como mais de 3 eixos, para fresar as placas com o modelo pré-elaborado.
Houve a consideração de realizar a prancha de várias formas diferentes, mas sendo maquinada numa mesa com o comprimento adequado ao sistema da colocação da placa e dos sistemas de fixação e aspiração dos pós da serradura, assim como o apoio técnico.
7. Conclusões
Partindo do facto de que a Eurostand considerou a fabricação de um novo desenho de uma prancha de surf, o gabinete de projecto e produção estudaram determinadas aplicações diferente para o desenho de pranchas de surf e também a construção de moldes de suporte fixação para as máquinas CNC relacionados a esses desenhos. Na categoria de aplicações uma vez analisadas e avaliado conclui-se que o programa mais completo e vantajoso é o BoardCAD, devido às apresentações 3D de onde se consegue rapidamente visualizar e exportar a curva de pontos para uma aplicação CAD mais amigável, além disso permite exportar diferentes formatos para programas como AlphaCAM para a fácil maquinação.
As aplicações foram estudadas a partir de um ponto de vista técnico, sem levar em conta as particularidades que poderá ter no universo surfista.
Enviar um comentário