Desenvolvimento de um protótipo didático de uma máquina de corte de pedra por fio diamantado

Abstract

A seguir à Itália, Portugal é o maior exportador de pedra per capita do mundo. No primeiro trimestre de 2012 houve um aumento de 28%, o maior dos 5 anos anteriores. Apesar da contração do mercado Europeu, nesse período exportaram-se mais de M€86.8 comparando com M€68 em 2011. Em 2013 e 2014 as exportações continuaram a crescer consideravelmente. O crescimento foi notável nos 30 principais países importadores de pedra natural Portuguesa, à exceção de apenas 4. Qualidade, beleza e reputação são atributos chave dos produtos de pedra Portuguesa, procurada mundialmente pelas suas propriedades naturais, estéticas e estruturais. Recentes desenvolvimentos tecnológicos no tratamento da pedra desde a pedreira até ao acabamento exigem grandes investimentos em novos equipamentos e pesquisa. Existe uma clara necessidade de caraterizar melhor os novos processos de corte, particularmente por fio diamantado. Este método permite uma grande variedade de operações de corte, versatilidade, maior taxa de corte e uma redução média da largura de corte reduzindo desperdícios de matéria prima, curso de trabalho regular e um ótimo acabamento. O processo funciona por abrasão entre a pedra e um cabo de aço com pérolas diamantadas montadas, acionado por um sistema de polias. A abordagem tem sido empírica, justificando um estudo sistemático de parâmetros chave, não só para melhorar as condições de trabalho, mas também para desenvolver equipamentos mais eficazes, robustos e económicos. No presente trabalho é descrito um protótipo de uma máquina de corte de pedra por fio diamantado em desenvolvimento na UMinho. Será uma máquina laboratorial CNC para testar parâmetros de corte e otimizá-los de modo a reduzir desperdícios de matéria prima, melhorar a produtividade, eficiência energética e robustez de equipamentos e desenvolver novas ferramentas. Visto que a maioria dos equipamentos usados em Portugal são parcial ou totalmente importados, há um enorme potencial no desenvolvimento de maquinaria nacional. Além disso, aumentando a qualidade dos equipamentos e produtos de pedra nacional incrementa-se a manufatura e aumenta-se a exportação, reduz-se a dependência nacional e melhora-se a competência e competitividade da mão de obra. Esta área é inclusive do interesse do Brasil, um dos maiores destinos de máquinas Portuguesas devido à expansão da sua indústria extrativa e devido à apreciação do produto final alcançável pelo desenvolvimento tecnológico de equipamentos para corte de pedra.

Portugal is, after Italy, the largest stone exporter per capita in the world. In the first quarter of 2012 there was an increase of 28%, the largest of the previous 5 years. In that period, in spite of European market contraction, this industry exported more than €86.8 million comparing to the €68 million in 2011. In 2013 and 2014 the exports continued to grow at a notable pace. Of the main Portuguese natural stone importing countries, it should be noticed that among the top 30 only 4 had no growth, and the others showed significant growth. Quality, beauty and reputation are the key attributes of Portuguese stone products, which have high interest worldwide due to their natural properties, aesthetic and structural behavior. Recent technological developments in stone treatment from the quarry to final finish, require high investments in new equipment and more research. There is a clear need to better characterize the new cutting processes, in particular diamond wire cutting technique. It allows a wide variety of cutting operations, versatility, higher cutting speed, and an average reduction of cut thickness resulting in lower raw material waste, very regular cutting stroke and a great surface finish. Diamond wire cutting is achieved by abrasion between stone and tool, a steel cable with diamond beads mounted, which is drawn by a system of pulleys. The approach has been empirical, justifying a systematic study of key parameters, not only to improve the operating conditions, but also to develop more effective, robust and economical equipment. In this paper a diamond wire stone cutting machine prototype under development at UMinho in Portugal is described. A numerical controlled cutting lab machine is being built to test the process parameters in order to ultimately conduct controlled studies to optimize cutting parameters to reduce raw materials waste, streamlining the process increasing productivity, improve energy efficiency, equipment robustness and development of innovative tools. Since most of the equipment used in Portugal is totally or partially imported, there is a huge potential for national machine development. Also, by increasing the quality of final equipment and products of the national stone industry, manufacture and exportation will improve, reducing the national dependence and increasing the labor’s skill and competitiveness. This area is also of particular interest in the case of Brazil, due to its expanding extractive industry, being one of the major current destinations of Portuguese made machinery and because of the appreciation of the finished product reachable by technological development of the equipment used in stone cutting.