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REDUÇÃO DE MASSA NA BASE DE ROBÔ

Desafios Identificados

  • O cliente buscava reduzir a massa da base estrutural de um robô, cuja configuração utilizava chapas com espessura mínima de 12,7 mm. Essa especificação gerava um aumento significativo nos custos devido ao excesso de material e ao peso elevado, impactando negativamente o transporte e a instalação.
  • Além disso, o cliente estipulou que o projeto deveria manter a geometria original, não permitindo alterações estruturais no design.

Solução Implementada

  • Proposta Inicial:
    • Sugerimos inicialmente uma estrutura cilíndrica, explorando o alto momento de inércia de geometrias circulares para melhorar a resistência à torção. O modelo utilizava um único cordão de solda contínuo, sem concentrações de tensão, sendo também ideal para minimizar a transmissão de vibrações. Contudo, essa solução foi descartada a pedido do cliente, que optou por manter o design original da peça.
  • Análise Estrutural via FEA (Elementos Finitos):
      • Com base na geometria existente, conduzimos uma análise detalhada por elementos finitos, focando na otimização das espessuras das chapas estruturais. Essa otimização resultou em uma redução de até 50% na espessura, o que levou a uma redução de massa total pela metade.
      • Mesmo com a redução de material, a simulação demonstrou que a estrutura manteve um coeficiente de segurança elevado, em torno de 5 vezes o limite de escoamento do material utilizado.
  • Análise Modal:
    • Realizamos também a análise das frequências naturais para garantir que a estrutura estivesse livre de riscos de ressonância ou vibrações excessivas durante o processo de soldagem e na operação do robô ao qual a base será acoplada.

Benefícios da Solução

  • Redução de Custos: A diminuição significativa da massa reduziu os custos de material e transporte.
  • Estrutura Otimizada: A base ficou mais leve e fácil de instalar, sem comprometer a resistência e a durabilidade.
  • Precisão Garantida: A análise de frequências naturais assegurou que a estrutura não apresentasse vibrações prejudiciais, garantindo a precisão do robô durante as operações.

Projeto 3D - Comparativo do antes e depois

Imagens geradas na perspectiva isométrica mostrando a otimização estrutural antes e depois da implementação da solução

ANTES

DEPOIS

Considerações Finais

  • Este estudo de caso evidencia a importância da análise por elementos finitos (FEA) como ferramenta de engenharia de valor. Mesmo com a redução significativa de material (de chapas de 25,4 mm para 12,7 mm), a estrutura demonstrou comportamento mecânico praticamente inalterado, com deformações e tensões insignificantes, inferiores a 0,3 mm de deslocamento total.
  • Além disso, os dados reforçam que uma solução alternativa a proposta inicial com geometria cilíndrica proporcionaria desempenho ainda superior, com uma deformação máxima de 0,2 mm, o que também se considera irrisório do ponto de vista prático.
  • Através da simulação e otimização, conseguimos alinhar eficiência, segurança e economia, atendendo plenamente às exigências técnicas e operacionais do projeto..

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