Estudo, otimização e automatização de uma linha de pintura de peças injetadas

Abstract

A pintura industrial tem evoluído ao longo os anos desde a pintura manual até aos processos de pintura totalmente automáticos. A automatização dos processos de pintura permite obter uma maior cadência de produção, melhor acabamento e uma pintura idêntica em todas as peças devido ao controlo de parâmetros como o tempo de pintura e a distância da pintura. Algo que não é possível controlar com a pintura manual. Para além destas vantagens, a automatização permite que os operadores não estejam expostos a vapores de tintas prejudiciais para a saúde. Na empresa Maia & Borges, Lda após injeção do PVC nos moldes resultam pequenas peças que passam para a etapa de pintura. O processo de pintura é exclusivamente manual, ou seja, um conjunto de operadores divididos em duas zonas de pintura, numa primeira fase é pintada a peça na totalidade com a cor pré-definida e, posteriormente, numa outra zona são pintados os pequenos pormenores das peças como os olhos, boca e sombreados. Desta forma, atendendo à necessidade de a empresa aumentar a produção surgiu o tema que intitula esta dissertação. Numa fase inicial, a empresa apenas tem a necessidade de automatizar parte do processo de pintura que corresponde à fase de pintura das peças na totalidade com uma cor. Para elaboração do projeto, após o enquadramento com a pintura industrial, ou seja, o estudo do tipo de processos e equipamentos utilizados em diversas áreas de pintura, recorreu-se às seguintes etapas, árvores de objetivos, diagrama de funções do produto, especificações do produto, mapa morfológico e, por fim, a avaliação das soluções alternativas para alcançar a melhor solução para a empresa. Com a solução final, elaborou-se a modelação 3D do equipamento anteriormente idealizado expondo todos os pormenores para a obtenção do movimento desejado. Para obter uma solução completa torna-se necessário a otimização da solução final composta, pelo princípio de funcionamento do equipamento, a escolha dos motores de acionamento dos movimentos, o posicionamento das pistolas para pintura das peças, e elaboração de um programa para PLC em linguagem ladder através do grafcet do funcionamento do equipamento para controlo de todo o equipamento. A principal especificação do projeto é o aumento da cadência de produção (entre 15 e 25%), o que se verifica uma vez que o aumento mínimo da produção é de 20%, não esquecendo a segurança dos operadores. Por fim, foi elaborado uma síntese de todo o projeto desenvolvido que incluí qual a melhor opção para as necessidades da empresa.

Industrial painting has evolved over the years from manual painting to fully automatic painting processes. The automation of the painting processes allows for a higher production rate, better finish and an identical painting on all parts due to the control of parameters such as painting time and painting distance. Something you can't control with hand painting. In addition to these advantages, automation allows operators not to be expose to paint fumes that are harmful to health. At the company Maia & Borges, Lda, after injecting PVC into the molds, small pieces are produced that pass to the painting stage. The painting process is exclusively manual, that is, a set of operators are divided into two painting areas, in a first phase the piece is fully painted with the pre-defined color and, later, in another area the small details of the parts like the eyes, mouth and shading. In this way, given the need of the company to increase production, the theme that entitles this dissertation emerged. In an initial phase, the company only needs to automate part of the painting process that corresponds to the total painting phase of the pieces. For the elaboration of the project, after framing with industrial painting, that is, the study of the type of processes and equipment used in different areas of painting, the following steps were used, objective trees, diagram of product functions, specifications of the product, morphological map and, finally, the evaluation of alternative solutions to reach the best solution for the company. With the final solution, a 3D modelling of the previously idealized equipment was elaborated, exposing all the details to obtain the desired movement. In order to obtain a complete solution, it is necessary to optimize the final solution, based on the operating principle of the equipment, the choice of motors to drive the movements, the positioning of the spray guns for painting the parts, and the elaboration of a program for PLC in ladder through grafcet of the equipment operation to control all the equipment. The main specification of the project is the increase in the production rate (between 15 and 25%), which is verified because there is a minimum increase in production of 20%, not forgetting the safety of the operators. Finally, a summary of the entire project developed was prepared, which included the best option for the company's needs.