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• Inicialmente eram utilizados
somente
materiais naturais: pedra, madeira, argila,
peles e ossos.
PERSPECTIVA HISTÓRICA
Artefatos neolíticos utilizados por volta de 3000AC. (a) “Broca” feita de pedra sílex (b) Martelo feito de pedra (c) Agulha de costura feita de osso.
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PERSPECTIVA HISTÓRICA
•
As opções de escolha de materiais eram muito reduzidas (madeira,
pedra e osso). Havia, entretanto, a possibilidade de escolher entre
madeiras duras e moles, entre pedras mais duras e frágeis que se
apresentavam afiadas quando quebradas ou mais moles e mais
facilmente trabalháveis.
•
Embora o aprendizado na época do homem pré-histórico fosse empírico,
o acúmulo da experiência e o conhecimento do comportamento dos
materiais tornou-se muito valorizado.
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Lâmina de faca espatulada, em cobre arsenical.
•
Com a descoberta de novos materiais,
como o cobre e o ferro, a habilidade de
selecionar materias apropriados para
determinadas aplicações passou a ser
considerada quase mística.
•
Esse conhecimento era passado de pai
para filho até meados do século 19.
•
Nesta época os ferreiros (blacksmith)
começaram a substituir os alquimistas e
se tornaram os detentores de
conhecimentos referentes à seleção e
fabricação de materiais.
•
A atividade passou a ser muito bem
valorizada socialmente
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PERSPECTIVA HISTÓRICA
• Descobrimento de técnicas para a
produção de materiais: porcelana,
alguns metais.
• Descobrimento de processos que
permitiram modificar as propriedades
dos materiais: mistura de diferentes
materiais, tratamento térmico e
termomecânico.
• Há aproximadamente 60 anos se
iniciou o estudo sistemático da relação
estrutura-propriedades.
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Processos de seleção de materiais
Variam desde uma simples
Variam desde uma simples
re re--especificação de um especificação de um material normalmente material normalmente utilizado em uma utilizado em uma
determinada aplicação até
determinada aplicação até
a utilização de métodos a utilização de métodos sofisticados como o de sofisticados como o de simulação e modelação simulação e modelação
por elementos finitos, para
por elementos finitos, para
determinar as solicitações
determinar as solicitações
a que o componente será
a que o componente será
submetido durante uso
submetido durante uso
para poder especificar um
para poder especificar um
“novo material” com boa
“novo material” com boa
combinação de combinação de propriedades mecânicas, propriedades mecânicas, facilidade de produção, facilidade de produção,
baixo custo, etc..
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•
• Hoje em dia os especialistas em seleção de materiais são Hoje em dia os especialistas em seleção de materiais são engenheiros de materiais ou engenheiros metalurgistas.
engenheiros de materiais ou engenheiros metalurgistas.
•
• Existem, entretanto, muitas outras modalidades de engenharia Existem, entretanto, muitas outras modalidades de engenharia envolvidas no projeto de dispositivos, máquinas e equipamentos.
envolvidas no projeto de dispositivos, máquinas e equipamentos.
•
• É preciso desenvolver relações mais próximas de trabalho entre oÉ preciso desenvolver relações mais próximas de trabalho entre os s engenheiros que projetam componentes e aqueles que indicam ao
engenheiros que projetam componentes e aqueles que indicam ao
projetista a melhor seleção do material para a fabricação.
projetista a melhor seleção do material para a fabricação.
•
• Integração entre seleção de material, processo de fabricação, prIntegração entre seleção de material, processo de fabricação, projeto, ojeto, custo, disponibilidade, reciclabilidade e desempenho é indispens
custo, disponibilidade, reciclabilidade e desempenho é indispensável.ável. •
• As equipes de profissionais com formação multidisciplinar As equipes de profissionais com formação multidisciplinar fequentemente se baseiam em conhecimentos que somente os
fequentemente se baseiam em conhecimentos que somente os
engenheiros de materiais possuem a respeito das propriedades mui
engenheiros de materiais possuem a respeito das propriedades muitas tas vezes conflitantes dos materias a serem utilizados.
vezes conflitantes dos materias a serem utilizados.
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•
• O entendimento das relações existentes entre Processos de O entendimento das relações existentes entre Processos de Fabricação, Condicionamento da Microestrutura, Propriedades e
Fabricação, Condicionamento da Microestrutura, Propriedades e
Desempenho do Produto é parte essencial da seleção de materiais.
Desempenho do Produto é parte essencial da seleção de materiais.
Desenvolvimento Integrado de Produto
Processamento
Microestrutura
Propriedades Desempenho
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•
• Existe um número muito grande de fontes de informação a Existe um número muito grande de fontes de informação a respeito de materiais, mas poucas fontes levam em conta as
respeito de materiais, mas poucas fontes levam em conta as
diferenças inerentes entre os recursos de manufatura existentes.
diferenças inerentes entre os recursos de manufatura existentes.
•
• É o engenheiro de materiais, que tem familiriadade com os É o engenheiro de materiais, que tem familiriadade com os processos de fabricação e de como esses processos afetam as
processos de fabricação e de como esses processos afetam as
propriedades finais, quem lidera a “tradução” dos dados
propriedades finais, quem lidera a “tradução” dos dados
constantes de manuais e bases de dados em desempenho de
constantes de manuais e bases de dados em desempenho de
um determinado produto.
um determinado produto.
•
• A fabricação de um protótipo por usinagem de um bloco metálico A fabricação de um protótipo por usinagem de um bloco metálico laminado ou forjado, permite obter uma peça com geometria
laminado ou forjado, permite obter uma peça com geometria
idêntica à da peça a ser fabricada e servirá para testes de
idêntica à da peça a ser fabricada e servirá para testes de
funcionalidade geométrica, ajuste no conjunto e determinação de
funcionalidade geométrica, ajuste no conjunto e determinação de
cargas de trabalho.
cargas de trabalho.
•
• O protótipo não permitirá determinara vida em fadiga, a O protótipo não permitirá determinara vida em fadiga, a tenacidade à fratura nem outras propriedades dependentes do
tenacidade à fratura nem outras propriedades dependentes do
meio ambiente.
meio ambiente.
•
• Existem técnicas de prototipagem rápida que permitem fabricar Existem técnicas de prototipagem rápida que permitem fabricar um protótipo com as mesmas características estruturais do
um protótipo com as mesmas características estruturais do
componente, p.e. por usinagem de poliestireno expandido no
componente, p.e. por usinagem de poliestireno expandido no
formato da peça, para ser usado como modelo para fundição
formato da peça, para ser usado como modelo para fundição
pelo processo de fundição de espuma perdida.
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Modelação e simulação de processos de
Modelação e simulação de processos de
fabricação
fabricação
Sistema de enchimento pressurizado
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Modelação e simulação de processos de
Modelação e simulação de processos de
fabricação
fabricação
Sistema de enchimento sem pressurização
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Diferentes áreas de especialidades
Diferentes áreas de especialidades
envolvidas na definição de materiais,
envolvidas na definição de materiais,
processos de fabricação, métodos
processos de fabricação, métodos
de manufatura, para fabricação de
de manufatura, para fabricação de
peças a um custo baixo e de boa
peças a um custo baixo e de boa
qualidade.
qualidade.
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Uma breve visão das
técnicas de projeto
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Projeto de engenharia como parte do
processo de realização de um produto
•
•
Projeto para fabricar um
Projeto para fabricar um
produto parte de uma
produto parte de uma
necessidade vaga
necessidade vaga
do
do
departamento de
departamento de
marketing com o objetivo
marketing com o objetivo
final de manufaturar um
final de manufaturar um
produto ou equipamento
produto ou equipamento
acessível, com
acessível, com
desempenho adequado e
desempenho adequado e
que gere lucro para a
que gere lucro para a
empresa.
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Do marketing para os requisitos de
engenharia
• Tradução de uma proposta do marketing
para a engenharia:
– PROJETO INDUSTRIAL: descrição funcional,
que pode ter conceito visual de um produto
(novo ou reformulado).
– PROJETO DE ENGENHARIA: especificações
que o produto deverá ter em duas categorias:
• Utilização: antecipação de usos principais, maus usos, usos secundários, que o produto deverá ter. • Requisitos funcionais: metas qualitativas ou
quantitativas, limites de desempenho, questões ambientais, processos de fabricação, tecnologia disponível, estética, tempo de fabricação, custo.
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Estágios do projeto
•
Projetar é trabalhar com informação.
•
Estágios de um projeto:
1. O conceito de marketing do produto.
2. O conceito de engenharia.
3. O projeto de configuração por partes.
4. O projeto paramétrico.
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O projeto paramétrico.
O conceito de marketing do produto.
O conceito de engenharia.
O projeto de configuração por partes.
Ferramentas empregadas
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Processo de interação guiada
• Empregado nas etapas 2
a 4 como metodologia
para resolução de
problemas.
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Etapas do processo de interação
guiada
•
Geração de alternativas: número elevado de alternativas.
– Cultura da empresa
– Melhor solução
– Escolha errada: gasto de tempo e dinheiro.
•
Avaliação das alternativas: etapa crucial no processo.
– Ter um projeto ou ter um projeto competitivo.
– Avaliação:
• Funcionabilidade.
• Projeto de Manufatura (DFM). • Projeto de Montagem (DFA). • Custo.
• Confiabilidade (Reliability).
• Projeto Robusto: variações nas condições de produção não afetando o produto final.
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Processo de interação guiada para
as etapas 2, 3 e 4 do projeto.
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Técnicas empregadas para atingir as
metas necessárias
• DIVERSAS TÉCNICAS:
– Equipes multidisciplinares de projeto (Cross functional
design teams)
– Engenharia Simultânea (Concurrent
engineering):
informação durante o projeto, a produçaõ e a vida do
componente ou equipamento.
– Criatividade no projeto (Creative concept development).
– Benchmarking.
– Projeto Robusto.
– Projeto para o consumidor (Quality function deployment).
– Protótipos.
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Benchmarking é um processo contínuo de comparação dos produtos,
serviços e práticas empresarias entre os mais fortes concorrentes ou empresas reconhecidas como líderes. É um processo de pesquisa que permite realizar comparações de processos e práticas
"companhia-a-companhia" para identificar o melhor do melhor e alcançar um nível de
superioridade ou vantagem competitiva.
mais um modismo da administração uma ferramenta viável a qualquer
organização e aplicável a qualquer processo
rápido e fácil um trabalho intensivo, consumidor de
tempo, que requer disciplina
cópia, imitação um processo de aprendizado com outros
uma investigação que fornece respostas simples e "receitas"
uma investigação que fornece informações valiosas um evento isolado um processo contínuo Benchmarking não é... Benchmarking é...
Benchmarking
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QFD - QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT (Quality Function Deployment) Pode ser definido como uma forma de comunicar sistematicamente informação relacionada com a qualidade e de explicitar ordenadamente trabalho relacionado com a obtenção da qualidade; tem como objetivo alcançar o enfoque da garantia da qualidade durante o desenvolvimento de produto e é sub-dividido em Desdobramento da Qualidade (QD) e Desdobramento da Função de Qualidade (no sentido restrito) (QFDr). O método QFD visa aperfeiçoar e desenvolver novos produtos e auxiliar na reestruturação do sistema de qualidade da empresa. Mediante o QFD, equipes multi-disciplinares, envolvendo especialistas em Marketing, Pesquisa & Desenvolvimento, Engenharia de Produto, Projeto de Processo, Produção e Qualidade, traduzem e transmitem as exigências dos clientes para os diversos setores da empresa. O sistema de tradução e transmissão das exigências dos clientes em requisitos técnicos apropriados, em cada estágio do processo, especifica de forma clara as informações necessárias e as atividades a serem desempenhadas na fase que antecede à produção, gerando grandes benefícios. Os principais benefícios do QFD são: redução do tempo de desenvolvimento; redução de número de mudança de projeto; -redução das reclamações dos clientes; --redução de custos/perdas; - -redução de transtornos e malestar entre funcionários; aumento de comunicação entre departamentos funcionais; -crescimento e desenvolvimento de pessoas através do aprendizado mútuo; e - maior possibilidade de atendimento a exigências de clientes.
