Tradição e modernidade na Engenharia Mecânica

Por Marcelo Aguiar, coordenador de Engenharia Mecânica do Centro Universitário Facens

O capital humano, sem dúvida, é um dos fatores críticos para o desenvolvimento econômico e social, sendo responsável, em grande parte, pelas diferenças de produtividade e competitividade (CNE, 2019).

A tradição, combinada com a contínua modernização dos campos de conhecimento do engenheiro mecânico faz com que seja uma demanda constante no perfil do profissional atuante nesta profissão. Segundo Dixon et al. (2010) e Deepa e Seth (2013), existem dois campos distintos de competências/habilidades que compõem o perfil do engenheiro moderno: as habilidades técnicas (Hard Skills) e as habilidades comportamentais (Soft Skills). Mariani (2019) afirma que o segundo campo de habilidades, frequentemente, é relacionado à inteligência emocional do indivíduo. Sendo assim, com viés holístico e humanístico. Este mesmo autor também afirma que os engenheiros mecânicos interagem com profissionais de outras áreas para solucionar problemas complexos, pois têm visão técnica, social e de sustentabilidade, além de suas habilidades econômicas, que são demandadas continuamente.

Assim, o setor produtivo procura trabalhadores qualificados para atuar na fronteira do conhecimento das engenharias, que, para além da técnica, exige que seus profissionais tenham domínio de habilidades como liderança, trabalho em grupo, planejamento, gestão estratégica e aprendizado de forma autônoma. Em outras palavras, demanda-se crescentemente dos profissionais uma formação técnica sólida, combinada com uma formação empreendedora, comprometido com a responsabilidade social e o desenvolvimento sustentável (CNE, 2019).

Embora este contexto e a necessidade das soft skills sejam evidentes, já que a prática da utilização delas reflete diretamente na gestão, na rotina do trabalho e na equipe, neste artigo serão tratadas as hard skills, as quais embasam as entregas finais do engenheiro mecânico.

Os engenheiros mecânicos usam os princípios da mecânica e da energia para projetar máquinas em diversas áreas como ar-condicionado e refrigeração, automóveis, manufatura, robótica, e até sistemas cibernéticos. É a área do conhecimento que trata do projeto, manufatura, manutenção, segurança e operação de uma ampla faixa de componentes, dispositivos ou sistemas, passando desde peças microscópicas, até engrenagens gigantescas, aplicações biomédicas, projetos assistidos por computadores, automação e robótica (FREITAS, 2016).

Esses profissionais utilizam os cálculos analíticos, a teoria científica e os estudos experimentais, com diferentes modelos e protótipos, para verificar a viabilidade, segurança e confiabilidade do projeto. (FREITAS, 2016).

A combinação de conceitos clássicos de mecânica, juntamente com as novas tecnologias que surgem dia a dia, trazem a eminente necessidade de um profissional que busca se atualizar no que se refere à digitalização, conectividade, virtualização etc. É notório que, em praticamente todas as atividades do nosso cotidiano envolvem a automação, a inteligência artificial, a internet das coisas, a informatização. Quase invariavelmente, a resolução de problemas, as propostas de uma vida melhor, mais digna e confortável para a sociedade demanda o uso dessas ferramentas, que tornam o trabalho muito mais eficiente.

Tudo isso posto, e levando-se em conta a importância de todos os aspectos já colocados, pode-se evidenciar a importância crescente de processos mecânicos automatizados. Na Engenharia Mecânica é possível citar inúmeros processos mecânicos tradicionais, mas que podem também ser integrados a algum nível de automação, desde básicos aos mais avançados tecnologicamente. Todos esses processos, passando por toda cadeia produtiva, em algum momento farão nossos olhos brilhar quando se fala de inovação, automação e estado da arte.

Um processo utilizado pela Engenharia Mecânica, que tem não mais que quarenta anos desde o seu surgimento e que representa não só a inovação, mas a possibilidade de explorar muitos aspectos relacionados ao desenvolvimentode produtos e produtividade é   Manufatura Aditiva. Este é um conjunto de tecnologias de um avançado processo de manufatura aditiva que constrói peças metálicas complexas diretamente a partir de dados CAD 3D em uma variedade de metais. A manufatura aditiva é um processo de criação de um objeto tridimensional a partir de um arquivo digital, e é chamada de aditiva, porque geralmente envolve a construção de finas camadas de material, uma por uma (VOLPATO, 2017). Essa tecnologia pode construir formas complexas que não são possíveis com os métodos tradicionais de fundição e usinagem.

 Mais recentemente, o desenvolvimento de manufatura aditiva de metais, demonstrada na Figura 1 e no site https://www.youtube.com/watch?v=yiUUZxp7bLQ, abriu novas e importantes possibilidades na indústria metalmecânica, uma vez que permite a fabricação de peças diretamente com este processo aditivo, sendo este, às vezes, o processo final das peças.

Figura 1: Manufatura aditiva de metal


Fonte: https://engenheirodemateriais.com.br. Acesso em 01/11/2011

A previsão é que a manufatura aditiva será integrada em todas as indústrias, pois trazem como benefícios (VOLPATO, 2017):

  • União de várias peças fabricadas por processos tradicionais em uma peça apenas
  • Custos reduzidos de ferramental 
  • Possibilidade de fabricar geometrias complexas 
  • Peças com peso reduzido
  • Rápidas iterações de projeto até a produção

Outro processo utilizado na Engenharia Mecânica, que também traz muito otimismo e oportunidades em relação à automação, é o Forjamento (https://www.youtube.com/watch?v=ulYlabKwcYk), que é uma atividade bastante complexa e cheia de riscos aos operadores e processistas, principalmente quando realizada a quente. A nova fronteira das indústrias de forja é a instalação de linhas completamente automáticas. Perceber que um bom estudo de automação com o software de simulação é o cartão vencedor para enfrentar, de forma moderna, todos os desafios no campo da forja com alta qualidade e eficiência. Uma ampla variedade de robôs e manipuladores especiais podem trabalhar nas condições de forja mais difíceis. Vários acessórios completam a fábrica de forja automatizada e oferecem ao usuário satisfação completa para sua aplicação com a mais produtividade e flexibilidade.

Os processos de Soldagem, sem dúvida, já são amplamente utilizados e desenvolvidos, o que pode ser representado no vídeo – https://www.youtube.com/watch?v=Wt6FePh0Boc. Este processo oferece inúmeros benefícios para empresas de todos os portes. Desde maior produtividade e consistência de solda até custos mais baixos para produção, mão de obra e materiais. Com uma capacidade de robôs para processar componentes soldados de três a cinco vezes mais rápido do que humanos. Os robôs são programados para soldar sempre ao comprimento e tamanho corretos do requisito conjunto, proporcionando uma economia significativa ao longo do tempo. Através de melhorias na qualidade, consistência e produtividade, um sistema robótico de soldagem pode fornecer peças a um custo reduzido. Um ótimo exemplo da utilização desta tecnologia é a indústria automobilística, mostrada na Figura 2.

Figura 2: Soldagem robotizada na indústria automobilística


Fonte: http://roboterin.com.br. Acesso em 01/11/2021

Dentro da cadeia de manufatura, os processos de montagem de equipamentos podem ser realizados por meio da automação e um bom exemplo disso são as Ilhas robóticas para montagem e embalagem, por exemplo visto em  https://www.youtube.com/watch?v=i3dkoaSp5ko .

O engenheiro projeta e realiza ilhas robóticas para a automação das fases de montagem, produção e embalagem. As soluções propostas vão desde simples sistemas de pick and place, até sistemas complexos com vários eixos presentes como uma única estação ou como uma linha de montagem totalmente automática. Os sistemas mais sofisticados incluem sistemas de visão de última geração e alta capacidade de processamento para permitir uma mais “inteligência do ambiente de trabalho”.

Os processos de manufatura utilizando-se máquinas com CNC são um conjunto de aplicações mais extensivamente utilizados na Engenharia Mecânica, e aqui pode-se destacar a usinagem, mostrada no vídeo – https://www.youtube.com/watch?v=c5byiio-QTE. São inúmeras aplicações em equipamentos, células de usinagem, linhas de produção, passando por tornos, fresas, retificadoras, mandriladoras, cortadoras, dobradeiras, cortes por laser ou água, etc. Entre uma infinidade de equipamentos que trabalham isoladamente ou em linha de produção, não fica difícil imaginar os benefícios que a automação gera nessa linha de processos, desde a redução de energia, precisão de conformação, segurança para o operador, confiabilidade no processo, além da integração da cadeia através de ferramentas computacionais, a chamada tecnologia CAx (CAD/CAE/CAM, etc.), além de outros recursos computacionais que proporcionam a manufatura, desde a ideia do produto, passando pelo projeto, até a execução. A Figura 3 mostra um exemplo de utilização desta tecnologia.

Figura 3: Máquina CNC multitarefa


Fonte: https://www.mazak.com.br/machines/product/integrex/

Do ponto de vista de tecnologias computacionais, tão naturais ao mundo moderno, a Engenharia Mecânica pode ter seu papel em todo o ciclo de vida do produto, contando ainda com a abordagem de sustentabilidade. Ou seja, a presença da Engenharia Mecânica, tida como tão tradicional, oferece lugar a novos conceitos e mostra seu lado tecnológico.

Um conceito relativamente novo é a Indústria 4.0. E (quase) sempre fica a pergunta: Mas afinal, o que é indústria 4.0?

Indústria 4.0 é um conceito que iniciou na Alemanha em 2011, que abrange antes denominados “pilares” 4.0, hoje melhor difundidos, como tecnologias habilitadoras, tendo como foco processos mais rápidos, flexíveis e eficientes, unindo recursos físicos e digitais, conectando máquinas, sistemas e ativos, de forma a produzir com qualidade a custos reduzidos e customização. A Figura 4 mostra um exemplo de realidade aumentada, uma das tecnologias habilitadoras da indústria 4.0.

Figura 4: Exemplo de tecnologia habilitadora da Indústria 4.0


Fonte: http://www.portaldaindustria.com.br/industria-de-a-z/industria-4-0/
 

A denominação 4.0 advém da sequência das revoluções industriais ao longo
do tempo, a primeira revolução industrial (mecanização por meio de água e vapor); produção
em massa e linhas de montagem usando eletricidade na segunda; a terceira com a adoção de
computadores e automação e agora a quarta revolução industrial, que tem em sua base
computadores que são conectados e se comunicam uns com os outros, combinação de
sistemas “ciberfísicos”, a Internet das Coisas e máquinas “inteligentes”. As convencionadas tecnologias habilitadoras são: Análise de dados ou “Big Data”, que tem objetivo o aumento de performance e otimização dos processos industriais através da coleta e análise de enorme quantidade de dados dos processos. Robótica, de forma a obter desempenho e disponibilidade, deixando tarefas repetitivas e de risco à saúde humana a cargo das máquinas.
Simulação computacional para análise dados em tempo real, aproximando o mundo físico e
virtual (caminho do “digital twin”) e mundo em que podemos, aperfeiçoar e testar
produto / serviços de forma virtual e interagir com o mundo real. Integração de sistemas com objetivo de unir empresa-clientes em integração plena, garantindo gestão integral das cadeias de valor. Internet das Coisas, em inglês, IoT – Internet of Things, e agora também IIoT, pois adicionou-se o “Industrial”, e trata-se da conexão de objetos físicos, ambientes, veículos e máquinas por meio de dispositivos eletrônicos. É a integração de tecnologias que antes não estavam conectadas. Cibersegurança, trata-se de ser eficaz na proteção de sistemas e informações de possíveis ameaças (hackers, por exemplo) e falhas que podem causar transtornos na produção.


Computação na nuvem, há uma demanda crescente para utilização de aplicativos e dados
compartilhados nos mais diversos locais e há também a necessidade de investimentos
constantes por parte das empresas em servidores, manutenção e demais percalços. Sendo
assim, este recurso é contratado “em nuvem”, dando espaço para as empresas focarem em
seus negócios e ter potencial redução de custos. Realidade aumentada, tecnologia que permite, por exemplo, da utilização de um telefone celular para o desenvolvimento de protótipos, treinamentos, gestão e operação de máquinas, procedimentos de trabalho e aqui também o limite se dá pela imaginação / necessidade e a própria evolução tecnológica em constante desenvolvimento. Manufatura aditiva, conhecida como impressão 3D, que consiste em fabricar componentes a partir de camadas sobrepostas de material. Os materiais podem ser diversos, passando por polímeros, metais e até tecidos humanos, atualmente. Tem vantagem na execução de formas complexas e customização.

Dentre essas muitas evoluções rápidas, inovativas e contundentes, a Engenharia Mecânica moderna mostra-se capaz de acompanhar o ritmo de mudanças e contribuir com suas técnicas, ferramentas e tecnologias para o desenvolvimento e aperfeiçoamento de conceitos. E o engenheiro mecânico que aprende, desaprende e reaprende, certamente estará atualizado, e pronto para contribuir para o desenvolvimento e melhorias continuamente.

REFERÊNCIAS

CNE, Conselho Nacional da Educação (2019). Diretrizes Curriculares Nacionais do Curso de Graduação em Engenharia. Disponível em:

http://portal.mec.gov.br/index.php?option=com_docman&view=download&alias=109871- pces001-19-1&category_slug=marco-2019-pdf&Itemid=30192 . Acesso em: 01 Nov. 2021.

DEEPA, S. e SETH, M. Do soft skills matter? The IUP Journal of Soft Skills, 7(1), pg. 7-20. 2013

DIXON J., BENALP C., ALBRECHT C., LEE K. The importance of soft skills. Corporate Finance Rev. 14(6):35–38. 2010.

FREITAS, D. C. Introdução a tecnologias de engenharias. 2016.

MARIANI, J. N. C. As competências comportamentais e o ensino de engenharia: percepção de alunos e professores sobre as possibilidades de desenvolvimento. TCC Engenharia Civil. 98 pg. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. 2019

VOLPATO, Neri. Manufatura aditiva: tecnologias e aplicações da impressão 3D. Editora Blucher, 2017.

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