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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”

FACULDADE DE ENGENHARIA DE BAURU

Linha de Fomento FAPESP:

Reserva Técnica Institucional – RTI

Processo: 2016/22038-8

Relatório de Implementação dos Equipamentos:

IMPLEMENTAÇÃO DE UM LABORATÓRIO DE FABRICAÇÃO

DIGITAL NA FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNESP –

CAMPUS BAURU

Pesquisador Responsável: Prof. Dr. Thiago Valle França

Bauru, Abril de 2018

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1. Implementação dos Equipamentos

Os equipamentos adquiridos neste projeto foram alocados no Laboratório de CNC da

Faculdade de Engenharia/Bauru da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”

após reunião com a diretoria da unidade.

Algumas adequações na infraestrutura foram necessárias para correta instalação dos mesmos.

Este item descreve os equipamentos adquiridos, o espaço selecionado para instalação e as

adequações realizadas e finalmente informar a localização das mesma.

1.1 Descrição dos Equipamentos

Antes de mais nada, é importante descrever os equipamentos adquiridos neste projeto. Estes

estão descritos na Tabela 1.

Tabela 1- Equipamentos adquiridos.

Descrição Marca Modelo Quant. Valor

Impressora 3D - Kit de montar GTMax3D Graber i3 2 R$3.838,94

Impressora 3D - Montada Mousta Builder 1 R$4.170,50

Máquina para corte e gravação a laser ECNC L-560 1 R$24.780,00

Máquina para recorte de papéis Silhouette Cameo 3 1 R$1.801,22

TOTAL R$34.588,66

Impressora 3D

A impressora 3D é o equipamento de maior demanda de uso em um laboratório de fabricação

digital. Funciona através da fusão de um polímero que é depositado em camadas sucessivas até

formar o objeto projetado. Existem máquinas mais sofisticadas e caras no mercado que

funcionam pela fusão do polímero em pó depositados previamente em uma mesa, formando

camada por camada, o objeto final. Neste projeto, no entanto, visa-se a utilização de máquinas

de impressão 3D não-profissionais para a confecção de protótipos das mais variadas

geometrias. A matéria-prima principal dessas máquinas são filamentos de ABS ou PLA, mas

existe a possibilidade de utilização de outros tipos de polímeros. Este projeto faz a opção por

máquinas de conceito aberto e auto-replicáveis, onde grande parte dos seus próprios

componentes podem ser impressos por ela mesma. Com este equipamento é possível fazer

peças plásticas de variadas geometria devido à movimentação do cabeçote nos três eixos (X,

Y e Z).

Os equipamentos escolhidos são duas impressoras de montar modelo Graber i3 da marca

GTMax3D e uma impressora Builder da marca Mousta. A Figura 1 mostra os dois modelos de

impressoras 3D adquiridos.

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Figura 1- Impressora Graber i3 (esquerda) e Builder (direita).

As impressoras Graber i3 são originárias do projeto comunitário RepRap

(http://reprap.org/wiki/RepRap/pt), que se propõe a criar impressoras 3D de mesa com baixo

custo e código aberto. Este projeto é responsável pelo desenvolvimento de vários modelos de

impressoras 3D, dentre os mais famosos pode-se citar: Darwin, Mendel, Prusa Mendel,

MendelMax, RepRapPro Huxley, Wallace, além da Graber i3 que é derivada da Prusa i3.

Um conceito muito interessante do projeto RepRap é a auto-replicação. Isto significa que

grande parte dos componentes utilizados na montagem das máquinas pode ser feito pela própria

máquina.

Este modelo de impressora 3D (Graber i3) foi projetado de forma que grande parte da sua

estrutura fosse fabricada através de uma máquina de corte a laser. Este requerimento de projeto,

além do conceito auto-replicável das máquinas RepRap, garante a facilidade de construção e

diminui os custos de produção.

O kit de montar da impressora 3D proporciona ao montador um conhecimento avançado sobre

todos os mecanismos mecânicos, componentes eletrônicos e softwares necessários para o

funcionamento da mesma. Uma aluna do Colégio Técnico Industrial de Bauru foi selecionada

para trabalhar nesta montagem (bolsista PIBIC Ensino Médio).

A montagem do kit se iniciou pela estrutura da impressora 3D. A estrutura é feita de madeira

MDF e no kit de montagem estavam as peças necessárias para a fixação. Foram utilizados

parafusos, porcas e arruelas M3, M4 e M8. Atualmente as duas impressoras foram montadas e

estão em fase de testes onde será estudado a precisão dimensional, os erros de forma e o

acabamento de peças impressas. A Figura 2 mostra os elementos que vieram no kit da

impressora.

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Figura 2- Kit de montagem da impressora Graber i3.

Já a impressora 3D da Mousta é uma máquina mais robusta e com carenagem, apesar de ter

métodos construtivos semelhantes aos modelos RepRap, como: componentes impressos em

polímeros e cortados a laser, fácil manutenção, além da mesma eletrônica embarcada. A Tabela

2 exibe as especificações principais das duas impressoras.

Tabela 2- Especificação das impressoras 3D adquiridas.

Característica Graber i3 Builder

Volume de impressão 200x200x190 mm (LxPxA) 200x200x160 mm (LxPxA)

Resolução da camada 100–350 µm 100–300 µm

Diâmetro do bico 0,4 mm

Diâmetro do filamento 1,75 mm

Material ABS e PLA

Eletrônica Ramps 1.4 / Arduino Mega 2560 / Drivers padrão Pololu A4988

Mesa aquecida com molas para nivelamento

Tela Não possui LCD Gráfico 128x64

Conectividade USB USB, Cartão de memória (SD)

Estrutura MDF crú MDF Revestido Preto

Tamanho da impressora 470x430x380 mm (LxPxA) 410x410x410 mm (LxPxA)

Peso 9,0 kg 9,4 kg

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Máquina de corte de vinil

Este equipamento utiliza uma lâmina de corte movimentada através de um controle CNC que

realiza operações de corte em diversos tipos de materiais finos, tais como: papéis de alta

gramatura, vinil adesivo, papéis adesivos, tecidos e outros materiais. Podendo ser utilizada

também para corte de lâminas de cobre. É muito utilizada para a customização de peças e

fabricação de circuitos eletrônicos.

A máquina em questão é a Silhouette Cameo 3 (Figura 3) e as suas especificações podem ser

observadas na Tabela 3.

Figura 3- Cortadora de vinil Silhouette Cameo 3.

Tabela 3- Especificações técnicas da cortadora de vinil Silhouette Cameo 3.

Característica Especificação

Suporte de lâmina Duplo para função multitarefas

Tela touch LCD a cores

Barra de tracionamento ajustável para acomodar mídias de diferentes espessuras

Espessura de corte até 2 mm

Materiais de corte papel, cartolina, vinil, tecido, folhas metálicas e outros materiais

Conectividade UBS e Bluetooth

Área máxima de corte 30,5 cm x 3 m

Dimensões 577x152x216 mm (LxPxA)

Peso 5,4 kg

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Máquina de corte a laser

É uma máquina de comando numérico e que direciona com muita precisão um feixe de laser

para corte e gravação de materiais diversos. Utiliza um laser de CO2 sobre o material a ser

cortado movimentando o feixe nos eixos X e Y. É capaz de cortar chapas de diversos materiais

como: acrílico, borracha, couro, EVA, tecidos, papéis, fibras compostas e madeira. Pode ainda

ser utilizada para gravação em vidro, madeira, cerâmica, azulejo, alumínio e aço inox. É uma

das máquinas mais populares pela facilidade e segurança de uso e pela diversidade de

componentes que pode produzir. A máquina em questão é a ECNC modelo L-560 (Figura 4) e

as suas especificações podem ser observadas na Tabela 4.

Figura 4- Cortadora a laser ECNC L-560.

Tabela 4- Especificações técnicas da cortadora a laser ECNC L-560.

Característica Especificação

Laser CO2 com 100 W de potência e comprimento de onda de 10.6 µm

Velocidade de trabalho 320 mm/s (máxima)

Tela touch LCD

Mesa tipo régua de alumínio

Materiais de corte Madeira MDF/Balsa/Compensado, Acrílico, PETG, Nylon, Tecido, Papelão, etc.

Materiais de gravação Vidro, Mármore, Azulejo, Aço inox, Alumínio, etc.

Conectividade USB, pen drive e RJ-45

Área máxima de corte 600x500 mm

Dimensões 1200x1000x1400 mm (LxPxA)

Peso 100 kg

Acessórios Chiller CH-5000 / Compressor de ar ACO-008 / Pen drive / Software LaserCad

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1.2 Descrição do Espaço Físico

O Laboratório de CNC (futuro Laboratório de Fabricação Digital) está localizado no prédio da

Oficina Mecânica que também abriga uma série de outros laboratório. No Figura 5 abaixo, é

possível observar o local (canto superior esquerdo da imagem).

Figura 5- Laboratórios da oficina mecânica do Departamento de Engenharia Mecânica.

Este laboratório de CNC é equipado com máquinas industriais de grande porte, tais como:

Centro de usinagem de 3+2 eixos com controle Siemens, modelo DMU 50 ECO da

empresa DMG;

Centro de torneamento com controle GE/Fanuc, modelo GL 240M da empresa ROMI

(em processo de instalação);

Máquina de eletroerosão modelo SP 1U da empresa AgieCharmilles, com controle

numérico próprio.

Além dessas máquinas, o laboratório possui ainda centros de torneamento e usinagem CNC de

bancada para a confecção de peças e dispositivos de pequenas dimensões em vários materiais,

tais como: polímeros, madeiras e metais. O laboratório conta ainda com computadores,

softwares de CAD/CAM e simuladores de processos de usinagem.

Recentemente a FEB realizou ainda a aquisição de duas impressoras 3D, modelo CUBE da

empresa 3D Systems.

Com a compra dos novos equipamentos deste projeto foi possível agregar ao laboratório de

CNC existente outras máquinas de produção, com o intuito de criar um novo laboratório de

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fabricação digital que será disponibilizado para toda a comunidade acadêmica da Faculdade de

Engenharia de Bauru.

Este novo espaço está sendo objeto de um estudo por parte da Comissão Responsável pelas

Atividades Relacionadas a Inovação e Empreendedorismo da Faculdade de Engenharia de

Bauru com o objetivo de criar um espaço que privilegie a execução de projetos

multidisciplinares, fabricação de equipamentos, protótipos etc., nos moldes de um FabLab.

1.3 Adequação do Espaço Físico e Localização dos Equipamentos

O espaço físico escolhido para a instalação dos equipamentos sofreu algumas intervenções de

modo a adequar a sua infra-estrutura para o recebimento das máquinas e plena utilização dos

alunos. Dentre eles, pode-se citar a colocação de mesas e cadeiras, instalção de tomadas e

pontos de rede. A Figura 6 mostra a disposição dos equipamentos adquiridos neste laboratório.

Figura 6- Disposição dos equipamentos no laboratório.

A máquina de corte a laser foi instalada próximo à janela pois a mesma necessita de um sistema

de exaustão por conta dos gases produzidos durante o corte. Desta forma foi feito um furo na

parede para a passagm da tubulação e a fixação do exaustor do lado de fora do laboratório,

dentro da casa do compressor para maior segurança. A Figura 7 mostra como ficou esta

instalação.

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Figura 7- Instalação do sistema de exaustão da máquina de corte a laser.

2. Uso dos Equipamentos

Apesar da recente adequação do espaço físico e instalação das máquinas, as mesmas já se

encontram em operação. Desta, forma foi criada uma “Folha de Registro de Uso de

Equipamentos” para documentar a operação das máquinas de forma a monitorar a demanda,

gerar solicitação de compras de material de consumo e registrar os projetos (pesquisa, ensino

e extensão) envolvidos na sua utilização.

Até o presente momento apenas as impressoras 3D foram utilizadas em projetos oficiais

(pesquisa, ensino e extensão), sendo que os demais equipamentos foram utilizados durante a

instalação e treinamento com o objetivo de capacitar os técnicos da Oficina Mecânica.

Alguns exemplos das folhas de registro são exibidos nas Figuras 8, 9, 10 e 11.

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Figura 8- Folha de registro: carcaça de piranômetro (projeto de mestrado).

Figura 9- Folha de registro: base de suspensão e link (projeto de doutorado).

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Figura 10- Folha de registro: carretel desmontável para bobinamento (projeto de doutorado).

Figura 11- Folha de registro: corpo de prova ISSO 527-2 (projeto de IC Júnior).

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3. Próximos Passos

Com os equipmentos em pleno funcionamento e na medida em que a comunidade acadêmica

se informar sobre a utilização dos mesmos, espera-se a ampliação da demanda no apoio à

projetos de pesquisa. Além disso, como já mencionado, existe um fórum de discussão

(Comissão Responsável pelas Atividades Relacionadas a Inovação e Empreendedorismo da

Faculdade de Engenharia de Bauru) onde está sendo confeccionado um plano de

implementação de um espaço nos moldes do FabLab do qual fará parte o futoro Laboratório de

Fabricação Digital.

Após a elaboração do plano de implementação, se dará a negociação por espaço junto ao

Departamento de Engenharia Mecânica, já que o FabLab será de uso comum para todos os

cursos de graduação e pós-graduação da Faculdade de Engenharia de Bauru.

A referida comissão está em contato direto com a Agência UNESP de Inovação (AUIN) e da

recentemente formada comissão

4. Conclusão

Pode-se concluir que a instalação dos equipamentos adquiridos foi realizada com sucesso. A

Faculdade de Engenharia de Bauru prestou todo o suporte técnico para a adequação do espaço

físico e o Departamento de Engenharia Mecânica cedeu o espaço necessário no Laboratório de

CNC para a plena utilização dos mesmos.

Os equipamentos rapidamente foram demandados em projetos de pesquisa e a atuação agora

deve focar na melhora do controle de uso (utilizar a plataforma online de gestão de projetos

RedMine), divulgar os equipamentos para a comunidade acadêmica e gerar demandas na

graduação, em projetos de extensão e projetos extra-curriculares como o Fórmula, Baja e

Aerodesign (SAE Brasil).

Espera-se com isso, incentivar a comunidade acadêmica na adoção de soluções criativas e

inovadoras, propiciando uma melhor interação entre os cursos de engenharia da faculdade,

novas abordagens de ensino e pesquisa, e um melhor desenvolvimento dos alunos de graduação

e pós-graduação.

O laboratório de fabricação digital deve prover a Faculdade de Engenharia de Bauru com um

ambiente propício para a criação de novas disciplinas e currículos capazes de fomentar a

transdisciplinariedade, articulando elementos que passam entre, além e através das disciplinas,

na compreensão e resolução dos problemas complexos do mundo real.