Ao longo do ciclo de desenvolvimento de produtos, a tolerância dimensional e geométrica é um dos mais importantes elementos a serem observados, apresentando impactos diretos na qualidade final e nos custos de fabricação.
Neste artigo, entenda o que é tolerância dimensional e geométrica, os fatores que devem ser levados em consideração para defini-la e as ferramentas que podem auxiliar nesse processo. Acompanhe!
Tolerância dimensional e geométrica no controle de variações
Quando falamos do desenvolvimento de produtos, o conceito de tolerância é fundamental. Partindo da constatação da impossibilidade de se desenvolver projetos sem variações ou de eliminá-las por completo – uma vez que se trata de algo natural e inerente a toda cadeia produtiva, presente em todos os artefatos físicos -, a tolerância dimensional e geométrica se refere, portanto, aos desvios considerados admissíveis. Ou seja: valores que podem ser controlados dentro de limites aceitáveis.
Ao definir esses desvios, busca-se uma relação entre técnica e economia. Isto é, tenta-se encontrar um especificação para o produto que resulte em menor custo de fabricação, mas que não comprometa sua qualidade ou funcionalidade.
Esse processo não é simples, uma vez que é preciso ter uma visão global de todo o ciclo de desenvolvimento do produto, envolvendo diferentes áreas, competências e pessoas para que se chegue a uma especificação de tolerância que não prejudique o projeto.
Consequências de não especificar tolerâncias
No Brasil, muitos setores industriais ainda baseiam sua produção em processos convencionais, sem um nível de padronização à altura das exigências atuais do mercado. Isso faz com que a qualidade final do produto dependa, em grande parte, do nível de capacitação da força humana envolvida no projeto, o que resulta em desvios significativos na qualidade.
A adoção de práticas ultrapassadas e não alinhadas com a realidade da indústria 4.0 faz com que parte dos setores produtivos não reconheçam a importância da tolerância dimensional e geométrica e, com isso, não entendam a necessidade de melhores especificações.
Embora, como vimos, as variações ocorram naturalmente durante a fabricação, é vital mantê-las dentro de limites toleráveis. Caso contrário, esses desvios podem comprometer a função do produto e, na ponta da linha, de todo o projeto a que se destina.
Como resultado, pode haver um aumento significativo nos custos com retrabalhos e adequações na etapa de montagem, levando a desperdícios que causam danos para a produtividade.
Nesse sentido, é preciso considerar ainda que, de uma maneira geral, os desvios geométricos de um produto se somam a outras variações causadas por fenômenos físicos, como expansão térmica e deformações, o que compromete ainda mais a qualidade do produto durante o uso.
Assim, é preciso que se preveja e se estabeleça limites aceitáveis para esses desvios geométricos durante todo o ciclo de vida do produto.
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Benefícios de especificar uma boa tolerância
A redução dos custos de fabricação é a grande vantagem da aplicação da tolerância dimensional e geométrica. No entanto, a definição de limites dentro dos quais pode haver variações também desempenha um papel essencial para assegurar a função e o desempenho do produto, o que reflete diretamente na sua qualidade e custo.
Assim, a especificação da tolerância dimensional e geométrica se torna um elo crítico entre o projeto e a manufatura. Isso garante que requisitos concorrentes possam ser resolvidos e que a produção possa se dar de acordo com os conceitos mais exigentes de produto, trazendo melhores resultados no que se refere à qualidade do produto e à confiabilidade da cadeia de produção.
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Fatores para definição da tolerância ideal
A tolerância dimensional e geométrica assume um papel fundamental para o projeto e fabricação de produtos, pois estabelece uma representação da variação entre a dimensão máxima e mínima que um componente pode ter. Nesse sentido, as tolerâncias que controlam certas variações devem ser definidas em consonância com a precisão dos processos e das máquinas disponíveis.
Atualmente, existem diversas tecnologias que permitem validar tolerâncias dimensionais e geométricas e contratar valores mais próximos ao ideal, buscando, assim, uma relação de compromisso entre o projeto, a fabricação e a montagem.
Com ferramentas de modelagem e experimentação, por exemplo, é possível identificar os valores de parâmetro que tornam o produto insensível às variações encontradas no ambiente de fabricação, o que colabora para a definição da tolerância ideal em cada produto ou processo.
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Ferramentas para compreensão das variações
Ferramentas que simulam variações dimensionais vêm ganhando espaço no cotidiano das indústrias, principalmente por favorecerem a integração dos diferentes processos de desenvolvimento do produto e, como consequência, minimizando os custos associados a desvios.
Atualmente, existem softwares dedicados a acomodar a variação por meio de análises estatísticas ou otimizações de tolerância usando as ferramentas de Computer Aided Engineering (CAE), isto é, engenharia assistida por computador. Esses softwares também são frequentemente denominados como ferramentas de Computer Aided Tolerancing (CAT), ou toleranciamento assistido por computador.
Esses sistemas ajudam a encontrar um denominador comum entre os interesses de todos os envolvidos nas etapas de projeto, da fabricação até a etapa de controle da qualidade. Por meio da simulação de variações com base em modelos sofisticados, os softwares auxiliam na especificação de tolerâncias.
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Assim, ajudam a determinar o impacto da variação dimensional sobre a função e a estética do produto e a assegurar que as dimensões e tolerância funcionais sejam apropriadas ao processo, garantindo o melhor desempenho.
Nessa mesma linha, os gêmeos digitais (ou digital twins) são outra tecnologia avançada que vem ganhando espaço na indústria. Essa tecnologia se baseia na representação virtual de componentes físicos, permitindo a realização de análises e experimentos para simular o que aconteceria na prática.
Dessa forma, os gêmeos digitais ajudam a prever, com confiabilidade e precisão, as consequências que as variações nos valores do produto poderiam trazer, o que se torna imprescindível na determinação dos limites de tolerância dimensional e geométrica.
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