Quase todos os produtos que utilizamos diariamente, desde smartphones a automóveis, têm a sua origem nos processos de fabrico. Esses processos não apenas determinam a qualidade e a eficiência da produção dos produtos, mas também impactam diretamente o controle de custos e a competitividade do mercado para as empresas. Neste artigo definiremos os processos de fabricação, nos aprofundando em suas categorias e diversos métodos. Vamos começar agora a explorar suas amplas implicações!
O que é processo de fabricação?
Antes de discutir o que envolve um processo de fabricação, vamos dar uma olhada no panorama geral da fabricação. Fabricação é o processo de conversão de matérias-primas ou componentes em produtos acabados por meio do uso de ferramentas, máquinas e mão de obra.
A história da fabricação remonta aos tempos pré-históricos, quando os humanos usaram pela primeira vez ferramentas simples para cortar, triturar e moldar materiais. Com o tempo, à medida que as civilizações avançavam, também cresciam a complexidade e a sofisticação das técnicas de fabricação. A Revolução Industrial marcou um ponto de viragem significativo, introduzindo a energia a vapor, a mecanização e métodos de produção em massa que revolucionaram a forma como os bens eram fabricados. Hoje, os processos de fabricação tornaram-se altamente automatizados e integrados com tecnologias avançadas, como robótica, usinagem por controle numérico computadorizado (CNC) e 3D. impressão.
O processo de fabricação refere-se aos métodos específicos e à sequência de operações dentro da atividade mais ampla de fabricação para produzir um produto específico. Inclui vários estágios, como design, seleção de materiais, processamento, controle de qualidade e montagem final. Cada estágio é vital para moldar o desempenho geral e o ciclo de vida dos produtos acabados.
Cinco categorias de processos de fabricação
De acordo com o modo de produção e o tipo de produto acabado produzido, os processos de fabricação podem ser categorizados em diversos tipos, cada um com características e aplicações próprias. Geralmente, existem cinco categorias de processos de fabricação.
Fabricação de oficinas
A fabricação em oficina é um paradigma de produção altamente flexível, projetado para requisitos de baixo volume e alta variedade. É especializada em produtos exclusivos e personalizados que geralmente exigem ferramentas especializadas e tempo de configuração. Impulsionadas pelos pedidos dos clientes, as oficinas podem se adaptar rapidamente às diversas demandas de produção. No entanto, esta flexibilidade desafia a previsão de padrões de fluxo de trabalho, uma vez que a produção envolve operações múltiplas, complexas e não lineares. Apesar dessas complexidades, a fabricação em oficina é ideal para indústrias que produzem equipamentos pesados, máquinas ou produtos especializados em pequenos lotes ou protótipos.
Fabricação Discreta
A manufatura discreta envolve a produção de produtos distintos e contáveis, que geralmente são montados a partir de uma variedade de peças ou componentes individuais. Este tipo de fabricação concentra-se na montagem dessas peças individuais em produtos acabados. Cada produto, como carro, computador ou eletrodoméstico, é único e pode ser rastreado durante todo o processo de produção. A manufatura discreta envolve operações variadas e geralmente acomoda um alto grau de customização. É comumente usado em indústrias como automotiva, eletrônica e moveleira.
Fabricação Repetitiva
A manufatura repetitiva é caracterizada pela produção repetida de produtos iguais ou muito semelhantes durante um período prolongado. Esta abordagem enfatiza a produção idêntica e em grande volume de produtos padronizados em um ritmo rápido. Linhas de produção dedicadas e máquinas de montagem automatizadas agilizam o processo, reduzindo a necessidade de trabalho manual. O controle de qualidade é fundamental para garantir consistência e minimizar defeitos, com materiais fluindo continuamente através de uma série de etapas automatizadas. Este método é altamente eficiente para a produção de peças automotivas, placas de circuito e processadores, bem como para a produção em larga escala de alimentos e bebidas uniformes, como bebidas engarrafadas e alimentos enlatados.
Fabricação por processo em lote
A fabricação por processo em lote é um método de produção no qual os produtos são produzidos em grupos ou lotes, em vez de em um fluxo contínuo. Semelhante à fabricação discreta e em oficina, a fabricação por processo em lote ajusta seu cronograma de produção com base nos pedidos dos clientes ou na demanda do mercado. Cada lote passa por todo o processo de produção antes de iniciar o próximo, permitindo um alto grau de customização e flexibilidade entre lotes. Por exemplo, na indústria farmacêutica são produzidos diferentes lotes de medicamentos com formulações e dosagens específicas. Após cada lote, o equipamento é limpo e preparado para o próximo lote, que pode ser um medicamento diferente ou variação do anterior.
Fabricação de Processo Contínuo
Assim como a fabricação repetitiva, esse tipo de processo de fabricação também aumenta a eficiência e a padronização da produção. Na fabricação contínua, as matérias-primas fluem continuamente para um sistema de produção, com os produtos acabados saindo na outra extremidade. Essa produção incessante é normalmente usada para líquidos, gases ou outras substâncias fluidas, como produtos químicos, produtos petrolíferos e alimentos e bebidas. Em contrapartida, a produção repetitiva é adequada para a produção de produtos altamente padronizados, onde pode haver pausas entre ciclos de produção ou lotes.
Quais são os diferentes métodos de fabricação?
Dentro de cada categoria, existem vários métodos e técnicas utilizadas para alcançar os resultados desejados. Na passagem a seguir, discutiremos 7 tipos principais de métodos de fabricação e seus subtipos.
1. Manufatura Subtrativa
A fabricação subtrativa é um processo versátil no qual o material é removido de um bloco sólido para criar a forma desejada. É adaptável a uma ampla variedade de materiais, incluindo metais, plásticos, cerâmicas e compósitos. Os modernos processos de fabricação subtrativa são automatizados pela tecnologia CNC, garantindo ferramentas precisas e de alta velocidade para detalhes complexos e superfícies lisas. As empresas de manufatura por encomenda e manufatura discreta usam amplamente processos subtrativos para peças personalizadas e produção de componentes.
Abaixo estão os processos de fabricação subtrativos comuns:
Virando: Using a lathe, the workpiece rotates while a cutting tool removes material to create cylindrical parts.
Fresagem: A rotating multi-point cutting tool moves across the workpiece to remove material, often to create complex shapes or contours.
Perfuração:A rotating drill bit is used to make a hole of circular cross-section into the solid material.
Tedioso: Using a boring tool, an existing hole is enlarged and refined to achieve a precise diameter and improved alignment.
Alargamento:Typically performed after drilling or boring, a reamer with multiple cutting edges is used to slightly enlarge and smooth the existing hole, achieving a final precise diameter and high-quality surface finish.
Moagem: An abrasive wheel removes small amounts of material to achieve high-precision surfaces and fine finishes.
Corte a laser:Using a high-powered laser beam to cut through materials. It is precise and can cut complex shapes with a fine surface finish.
Usinagem por Descarga Elétrica (EDM): A non-traditional machining process that uses electrical sparks to erode material from the workpiece, useful for hard or electrically conductive materials.
Corte a jato de água: Using a high-pressure jet of water, sometimes mixed with abrasive particles, to cut through materials without generating heat.
2. Aderir
Unir é o processo de conectar permanente ou semipermanentemente duas ou mais peças de material para criar uma montagem. Esta técnica é amplamente utilizada na fabricação de produtos complexos que muitas vezes são impraticáveis de serem produzidos diretamente. Ao produzir vários componentes mais simples e depois juntá-los, os custos de produção de peças complexas podem ser reduzidos. Além disso, os processos de união permitem a substituição de componentes defeituosos sem descartar todo o produto. Alguns exemplos de processos de adesão são:
Soldagem: A process that fuses materials by applying heat, pressure, or both, together with the addition of a filler material to form a strong joint upon cooling.
Brasagem:A joining method where a filler metal with a melting point higher than that of soldering but lower than the base materials is melted and flowed into the joint by capillary action.
De solda: Similar to brazing, but performed at lower temperatures. A filler metal (solder) is melted and drawn into the joint between closely fitted parts.
Colagem adesiva:A process where an adhesive material is applied between the surfaces to be joined, creating a bond upon curing.
Montagem Mecânica: Connecting components using fasteners such as bolts, nuts, rivets, or screws.
Ajuste de interferência (ajuste de pressão):A method where parts are joined by forcefully pressing them together, creating a tight fit due to the interference between the parts.
Outros:Such as clinching and crimping, which are specialized joining techniques.
3. Formação
A conformação é um processo de fabricação no qual a forma de um material, normalmente metal, é alterada por meio de forças mecânicas sem adição ou remoção de material. Este processo é baseado na deformação plástica do material, resultando em desperdício mínimo de material. Os diferentes tipos de processos de fabricação em formação são:
Forjamento:A metalworking process where metal is shaped by applying compressive forces. The metal is typically heated to a high temperature to make it more malleable before being hammered, pressed, or rolled into the desired shape. Forging produces strong and durable parts due to the refinement of the grain structure and the elimination of internal voids.
Estampagem:Involving sandwiching a flat sheet of metal(either in coil or blank form) between a punch and a die, then applying force via a press to deform the metal into the die's cavity shape. Stamping can be performed in a single stroke or through a series of operations known as progressive stamping. It is widely used in various industries, particularly for high-volume production of components where precision and consistency are critical.
Dobrando: Involving deforming a material, typically metal, along a straight axis to create an angular shape or a curve. The process does not remove material but rather changes its geometry by applying force, causing the material to plastically deform and hold the new shape. This can be done using tools and machines like press brakes, roll benders, or hand brakes. In press brakes, for example, the workpiece is clamped between two dies, and a ram applies pressure to the top die, bending the material to the desired angle.
Rolando:A fundamental and cost-effective manufacturing process that involves passing metal stock through one or more pairs of rolls to reduce thickness, ensure uniformity, or impart desired mechanical properties. It can be conducted at room or elevated temperatures (cold rolling or hot rolling), depending on the material and desired properties of the final product. Rolling is commonly used to produce flat sheets, strips, plates, beams, and other structural components.
Extrusão: A versatile and efficient forming process where material is forced through a die to create objects with a fixed cross-sectional profile. The material, which can be metal, plastic, ceramic, or food, is typically heated and then pushed or drawn through the die, taking the shape of the die opening.
4. Fundição
A fundição envolve despejar metal líquido em uma cavidade do molde para criar um objeto sólido com um formato específico. Assim que o metal esfria e solidifica, o molde é removido, revelando a peça fundida. A fundição abrange uma ampla variedade de processos e suas classificações incluem o seguinte:
Fundição em areia: Using sand as the mold material to produce castings. It produces castings in sand molds. This is a low-cost method with flexibility in material choices but has lower dimensional accuracy and a coarser surface finish compared to other casting methods, requiring significant finishing work.
Fundição de Investimento (Fundição por Cera Perdida):Using a wax pattern coated with ceramic to create precise and intricate parts. It is known for its excellent surface finish and high dimensional accuracy. However, it has size limitations on parts and is a high-cost process due to its labor-intensive nature.
Fundição Centrífuga:Involving pouring molten metal into a rotating mold. The centrifugal force distributes the metal evenly around the mold cavity, resulting in high-quality, dense cylindrical parts with a fine grain structure.
Fundição sob pressão: Involving forcing molten metal under high pressure into a precision metal mold cavity, where it cools and solidifies into a casting. Known for fast production cycles, it excels in high-volume manufacturing of intricate parts. However, the initial mold cost is substantial, and it's primarily suited for low-melting-point metals like aluminum, zinc, magnesium, and copper.
Fundição em molde permanente (fundição sob pressão por gravidade): Involving pouring molten metal into a reusable metal mold under gravity, which is then cooled naturally or by using a cooling medium. While it has a slower production speed, this casting method can accommodate a wider range of metals and alloys, including some high-melting-point materials.
Fundição Contínua: A process where molten metal is continuously poured into a mold, solidified, and then extracted in an ongoing flow. It is highly efficient and is commonly used to produce long metal sections such as beams, rods, and slabs.
Moldagem de casca: An advanced casting method using resin-coated sand to form a mold shell around a heated pattern, creating precise and complex parts. It is known for its good surface finish and high dimensional accuracy, suitable for gears, valves, and small to medium-sized castings in industries such as automotive, aerospace, and machinery manufacturing.
Existem outros métodos de fundição, como fundição a vácuo, fundição de baixa pressão, fundição de espuma perdida, etc. Eles também são empregados em vários setores para atender a requisitos específicos de produção com suas vantagens exclusivas.
5. Moldagem
A moldagem é semelhante ao processo de fundição, mas a moldagem é mais comumente associada a plásticos, enquanto a fundição trata principalmente de metais. Na moldagem, o material fundido é derramado em um molde para solidificar na forma desejada. Embora a criação de moldes seja cara e demorada, o processo é ideal para produção em massa de peças com dimensões precisas e bons acabamentos superficiais. A natureza reutilizável dos moldes também reduz os custos de produção. Os métodos de moldagem comuns incluem:
Moldagem por injeção:A highly versatile process for producing plastic parts. It involves injecting molten plastic into a closed mold cavity under high pressure. Once the plastic cools and solidifies, the mold is opened, and the part is ejected. This method offers high production rates, excellent repeatability, and the ability to produce complex shapes with fine details, making it a cost-effective solution for many industries.
Moldagem por compressão: It involves placing a pre-measured amount of molding material into an open mold cavity. The mold is then closed, and pressure is applied to shape and cure the material. This method is suited for materials with low flow characteristics and is ideal for producing high-strength, high-density parts that are large, flat, or moderately curved.
Moldagem por sopro:A process used to create hollow plastic parts by inflating a heated plastic tube (parison) until it fills the mold cavity. It is efficient for high-volume production of hollow plastic parts such as bottles, containers, and pipes, and is relatively low-cost.
Moldagem Rotacional:A process used to create hollow plastic products of various sizes and shapes. It involves filling a heated mold with plastic resin and slowly rotating it around two perpendicular axes. The resin melts and coats the interior of the mold, forming a hollow part. This method has low tooling costs and the ability to produce large, complex parts with smooth interior surfaces, thick walls, and minimal assembly requirements. It is particularly suitable for low-volume production runs and custom designs.
Termoformagem (Formação por Ar Quente ou Formação a Vácuo):A plastic forming process that utilizes heat and pressure to shape a plastic sheet into a desired three-dimensional form. This method offers low tooling costs, quick production cycles, and flexibility in design and material choices. It is commonly used for packaging, disposable cups, trays, lids, and other lightweight plastic products.
6. Fabricação Aditiva
A Manufatura Aditiva (AM), comumente conhecida como impressão 3D, é um processo que constrói objetos adicionando material camada por camada, com base em modelos digitais. AM trabalha com materiais moldáveis por calor, incluindo metais e determinados plásticos, permitindo alto grau de customização, geometrias complexas e redução de desperdício de material. Os tipos comuns de processos de fabricação aditiva são os seguintes:
Sinterização Seletiva a Laser (SLS): Using a laser to fuse powdered material into solid parts, ideal for producing functional prototypes and complex end-use parts. SLS is commonly used in aerospace and automotive industries, utilizing materials like nylon and other thermoplastics.
Processamento Digital de Luz (DLP):Using a digital light projector to cure resin layers in a single flash, speeding up the printing process while maintaining high detail and precision. DLP is ideal for applications requiring fine details and smooth surfaces, such as dental models, jewelry, and detailed miniatures.
Fusão seletiva a laser (SLM): An advanced additive manufacturing process using a high-powered laser to fully melt and fuse metallic powder particles, creating dense and strong metal components. SLM is widely used in aerospace, automotive, and medical industries for high-performance parts made from materials like titanium, aluminum, and stainless steel.
7. Processos de Tratamento de Superfície
Os processos de tratamento de superfície envolvem diversas técnicas aplicadas à superfície de um material para melhorar suas propriedades, como aparência, resistência à corrosão, resistência ao desgaste e adesão. Esses tratamentos podem ser mecânicos, químicos ou eletroquímicos. Tipos comuns de tratamento de superfície incluem jateamento, polimento, revestimento em pó, galvanoplastia e anodização.
Três tipos de estratégias de fabricação
Com base na demanda do cliente e nos processos de produção, existem três estratégias de fabricação comumente usadas na fabricação e no gerenciamento da cadeia de suprimentos:
Fazer para estoque (MTS)
Na abordagem Make to Stock (MTS), um fabricante produz bens antecipando a demanda futura com base em dados de vendas anteriores, tendências de mercado e previsões. Os produtos são fabricados, montados e armazenados em armazéns antes do recebimento de qualquer pedido específico do cliente.
Este método permite o atendimento rápido dos pedidos dos clientes, pois os produtos já estão disponíveis e prontos para envio. Ele minimiza os prazos de entrega e aumenta a satisfação do cliente, fornecendo disponibilidade imediata. No entanto, também acarreta o risco de excesso de stock se as previsões da procura forem imprecisas.
Fazer sob encomenda (MTO)
A estratégia Make to Order (MTO) envolve iniciar o processo de produção somente depois que o cliente faz um pedido. Os fabricantes mantêm um sistema de produção flexível, capaz de se ajustar a pedidos variados, muitas vezes com tiragens mais curtas.
Embora o MTO reduza os custos de estoque e o risco de obsolescência, normalmente resulta em prazos de entrega mais longos, pois a produção começa do zero para cada pedido. Este método é ideal para produtos com baixos volumes de demanda ou altos níveis de customização.
Faça para montar (MTA)
Make to Assemble (MTA), também conhecido como Assemble to Order (ATO), é uma abordagem híbrida que combina elementos de MTS e MTO. Neste modelo, os fabricantes pré-produzem e armazenam componentes ou subconjuntos que podem ser rapidamente montados em produtos finais após o recebimento dos pedidos dos clientes.
Esta estratégia permite a personalização até certo ponto, mantendo prazos de entrega mais curtos em comparação com o MTO completo. O MTA reduz a necessidade de ampla personalização durante o processo de produção, tornando-o mais eficiente e econômico. Também garante que apenas os componentes necessários sejam fabricados, minimizando desperdícios e excesso de estoque. O MTA é particularmente adequado para produtos com uma combinação de recursos padrão e personalizáveis.
Conclusão
Em relação aos tipos de processos de fabricação, é evidente que existe uma gama diversificada de metodologias customizadas para indústrias, produtos e objetivos de produção específicos. A discussão sobre métodos de fabricação destacou aspectos-chave que podem ajudá-lo a alcançar eficiência, economia e qualidade em seus produtos. Na Chiggo, nos orgulhamos de nossa experiência em usinagem CNC e fabricação de chapa metálica. Além disso, oferecemos serviços de impressão 3D e moldagem por injeção, fornecendo soluções abrangentes e adaptadas às suas necessidades. Entre em contato conosco se tiver alguma dúvida!
