Digital Twin e impressão 3D: os dois pilares da parceria entre Siemens e Cms

Digital Twin e impressão 3D: os dois pilares da parceria entre Siemens e Cms

"Reunir-se é um começo, ficar juntos é um progresso e trabalhar juntos é um sucesso", dizia Henry Ford. Uma frase que pode ser usada para explicar as razões da parceria entre a Cms SpA e a Siemens Digital Industries Italia: o que planeiam fazer juntos? Que objetivos pretendem alcançar? Cms é o acrónimo de Costruzione Macchine Speciali. A empresa está sediada em Zogno (Bg) e produz centros de trabalho e sistemas personalizados para o processamento de materiais avançados (compósitos, fibras de carbono, alumínio, ligas leves), plásticos, vidro, pedra e metal. A Cms faz parte da divisão “Outros Materiais” de SCM Group (juntamente com a Diversified Machines Systems na América do Norte e a HG Grimme na Alemanha, com 200 milhões de faturamento e 1000 funcionários). O Grupo emiliano-romagnolo Scm tem um volume de negócios de 700 milhões com 4 mil trabalhadores e está a operar em tecnologias para o processamento de materiais e é especializado na produção de máquinas para a madeira.

Do ponto de vista da inovação tecnológica, a Cms pretende dar um salto tecnológico ao longo de três diretrizes. Em primeiro lugar, as funções adaptativas. Estas visam estudar algoritmos para entender se os parâmetros de funcionamento das máquinas têm anomalias, para que possa intervir prontamente, antes que ocorra a paragem. E aqui a Siemens já possui, como veremos, softwares específicos, relacionados ao ecossistema IIoT, que inclui tecnologias baseadas na nuvem, como a plataforma MindSphere e soluções Industrial Edge para o processamento de dados. Em segundo lugar, o digital twin. Simular processos antes de realizá-los na prática economiza tempo, dinheiro e reduz as ineficiências no processo de produção. Aqui também, a multinacional alemã possui soluções de software industrial que integram o digital twin. Em terceiro lugar, a additive manufacturing. Neste campo, a empresa de Bergamo criou a Cms kreator, uma máquina com tecnologia híbrida, impressão 3D e fresagem, que fabrica produtos de grande porte (Large Format Additive Manufacturing) através do depósito de estratos de material termoplástico reforçado. Para otimizar o processo, precisa de software dedicado, como o NX de Siemens.

Trata-se de um futuro próximo. A parceria, no entanto, durou 46 anos e, ao longo dos anos, a Cms diversificou os setores de produtos e de referência; portanto, precisava e precisa de uma empresa de referência para automação com habilidades transversais para os vários setores. Por outro lado, a própria filosofia da Siemens é estabelecer parcerias tecnológicas de longa duração, para melhor interpretar as necessidades dos seus clientes. Um exemplo desta colaboração é o cms vm 30k, uma máquina que processa metal e compósitos, equipada com controlo numérico (CN) Sinumerik 840D sl que estabelece as bases para a simples transição para o Sinumerik One, o inovador Cnc da Siemens digital twin integrado. Conversamos sobre isso com o chefe das Indústrias Digitais da Siemens SpA e presidente da Siemens Industry Software Srl, Giuliano Busett, e com Giovanni Negri, CEO da Cms.

Quase meio século de parceria

1. A transversalidade das soluções tecnológicas da Siemens conta para a Cms

Giovanni Negri ceo de Cms

Para entender as razões da parceria, é preciso dar um salto ao passado. A Cms foi fundada por Pietro Aceti em 1969, há 52 anos. O primeiro centro de trabalho foi construído em 1974, e no ano seguinte, ressalta Negri, "uma máquina Cms já estava equipada com o primeiro controlo numérico da Siemens". Entre a segunda metade dos anos 80 e o início dos anos 90, a empresa experimentou uma forte evolução tecnológica. Produz o primeiro centro de trabalho do mundo para processamento da pedra, (sob a marca Brembana), entrando no setor do corte de materiais plásticos e do processamento de materiais avançados: "A Cms passou então a lidar com compósitos e ligas de alumínio, tendo como setores de referência o aeroespacial, o automotivo, o ferroviário, a fórmula 1, a indústria náutica, os óculos, a produção de aerogeradores, a construção, a arquitetura, o design de interiores, o mobiliário urbano e muito mais". Os dois locais de produção em Zogno são ampliados, onde mais de 10 000 máquinas da marca Cms foram produzidas e agora estão espalhadas nos departamentos de produção de empresas em todo o mundo. Para Negri, "ao longo dos anos, a colaboração com a Siemens continuou e fortaleceu-se. Precisávamos de um parceiro com experiência nos diferentes setores de referência e, por isto, a Siemens Digital Industries é importante para nós. Também é preciso ressaltar que são os clientes que pedem-nos para equipar as nossas máquinas com a tecnologia Siemens".

No entanto, a transversalidade da aplicação dos produtos Siemens é apenas um dos ingredientes da colaboração. A outra é a inovação, para a qual a Cms é projetada e que requer o cruzamento com habilidades extensas e experientes. Desde 2002, a empresa faz parte do Scm Group – uma multinacional de Rimini pertencente às famílias Aureli e Gemmani – e, pensando sempre mais, desenvolve há alguns anos um projeto que utiliza tecnologias de Additive Manufacturing em parceria com o prestigiado centro de pesquisa alemão Fraunhofer Institut. Em 2019, um novo centro de tecnologia foi inaugurado em Zogno e posteriormente foi criada a plataforma IoT, Cms Connect, que “representou um passo importante, tornando muitos serviços digitais”, como afirmou Negri. Então, qual é o futuro próximo da relação com a Siemens? De acordo com Negri, é dar um passo em frente na direção da digitalização, "em áreas onde a Siemens naturalmente se candidata a oferecer a sua contribuição".

2. A parceria de acordo com a Siemens

Giuliano Busetto, Head of Digital Industries da Siemens

O colosso da automação, que não precisa de introdução, está pronta para ajudar no avanço tecnológico da Cms, graças a soluções já desenvolvidas e disponíveis no mercado. "A Siemens não é apenas um fornecedor líder em automação, mas é o parceiro tecnológico ideal para orientar as empresas na sua transformação digital graças às suas habilidades e ao portfólio exclusivo, incluindo soluções que ligam o mundo real ao mundo virtual", disse Giuliano Busetto. "Relacionamentos de longa data e de longa duração são a melhor maneira de nos conhecermos. A perseverança e o comprometimento são os ingredientes da nossa parceria com a Cms, como empresa do grupo Scm, atuando em diversos setores de forte interesse para nós”. Mas vamos ver quais soluções a multinacional desenvolveu para os três pilares da inovação identificados pelo ceo da Cms.

Funções adaptativas, digital twin e additive manufacturing: os objetivos da parceria

1. As funções adaptativas

Segundo Negri, não trata-se apenas de desenvolver algoritmos capazes de compreender se os parâmetros da máquina apresentam anomalias, mas também de desenvolver novos recursos digitais que permitam otimizar o processamento, para que os serviços de assistência possam intervir de forma adequada. Aqui, a referência à Siemens é imediata graças ao sistema operativo IIoT MindSphere, baseado na Nuvem, que pode armazenar informações operativas e torná-las acessíveis por meio de aplicativos digitais dedicados. Graças a esta tecnologia, é possível realizar análises avançadas relacionadas a indicadores de desempenho, enquanto Industrial Edge suporta o processamento de um grande número de parâmetros por meio de algoritmos baseados em métodos estatísticos e no conceito de machine learning que permite prever as tendências operativas e anomalias, bem como otimizar o próprio processamento.

2. O digital twin

Sinumerik One, o primeiro cnc nativo digital que integra totalmente o digital twin

Numa perspeciva de transformação digital, o digital twin da máquina é um passo fundamental para a Cms, pois permite criar uma réplica fiel e digital da própria máquina, do que acontece durante um determinado processamento e quais são os passos para otimizar o processo: tudo isto sem realizar fisicamente o processamento na oficina, mas simplesmente virtualizando o processo. "A Siemens – afirmou Negri – está muito avançada neste campo". Na verdade, a multinacional tem um Digital Enterprise Suite que oferece excelentes soluções de software e automação, assim como o Sinumerik One, o primeiro cnc nativo digital que integra totalmente o digital twin. Além disso, a combinação de Sinumerik e de NX permite de simular máquinas ou sistemas de máquinas e criar seus gémeos digitais, garantindo a otimização dos tempos de desenvolvimento; também fornece acesso a novas oportunidades de negócios para a rede de vendas do fabricante, bem como uma excelente ferramenta para os utilizadores finais formarem os seus operadores, bem como e, finalmente, uma ferramenta eficaz para testar, num ambiente virtual, o funcionamento, os programas e os tempos de processamento da máquina, mesmo quando esta está envolvida no processamento.

3. O additive manufacturing

Neste campo, a empresa sediada em Bergamo certamente não começa do zero: a colaboração com o Instituto Fraunhofer (e por algum tempo, também com a Universidade de Trento) foi mencionada no início, o que levou à criação do Cms kreator, que usa 40% de polímeros termoplásticos reforçados com carbono. É assim que funciona: os materiais termoplásticos são depositados em estratos sobrepostos que contribuem para o produto final. As dimensões atuais do Cms kreator são impressionantes: 4,7 por 2 metros e atingirão, em breve, dimensões iguais a 6 por 2,6 metros, de modo a atender todas as necessidades dos setores automotivo, aeroespacial e náutico. "O processamento em “slice” (fatias, estratos) requer software de controlo avançado capaz de otimizar o desempenho das nossas máquinas" – disse Negri. Também para a fabricação aditiva, a Siemens fornece uma solução integrada de ponta a ponta, gerindo toda a cadeia Cad-Cam-Cnc. Graças a uma única plataforma é possível gerir a multi-tecnologia de uma forma extremamente flexível, ou seja, tanto as máquinas de remoção como de depósito, até aos robots.

Um exemplo dos resultados da parceria no presente

Na área de additive manufacturing, a Cms criou Cms kreator, uma máquina com tecnologia híbrida, impressão 3D e fresagem, que fabrica produtos de grande porte (Large Format Additive Manufacturing) depositando camadas de material termoplástico reforçado. Para otimizar o processo, precisa de software dedicado, como o Nx da Siemens

Vm 30k é uma máquina que processa metais e materiais compósitos. “Para tratar estes últimos – asseverou Negri – precisam da experiência que a Cms acumulou em mais de 50 anos e características de robustez e rigidez na remoção comparáveis às necessárias para o trabalho de alguns metais, como por exemplo o aço. A precisão e exatidão do percurso estão entre as melhores propriedades de Vm 30k». A máquina tem três metros de comprimento e dois de largura. O percurso útil é igual a 1,3 metros "mas a gama da qual faz parte também atinge dimensões maiores". A máquina está equipada com Sinumerik 840D sl, um controlo numérico que garante velocidade e flexibilidade para diferentes aplicações (torneamento, fresagem, retificação, perfuração, puncionamento e muitos mais) das máquinas-ferramentas. Possui uma arquitetura hardware de elevado desempenho e algoritmos inteligentes, além de recursos integrados de segurança de operador e instrumentação.

Sinumerik One

"Existem as bases para uma simples transição para a plataforma cnc Sinumerik One", disse Negri. É um cnc nativo digital que maximiza o desempenho das máquinas-ferramentas, porque tem um Plc integrado de última geração que tem tempos de ciclo 10 vezes mais rápido do que um Plc comum. O Sinumerik One realiza o digital twin com o qual é possível simular o processo de usinagem e toda a automação da máquina, com vantagens consideráveis: permite enfrentar os problemas de funcionamento na fase de projeto, testar o software em conjunto com o modelo mecânico, obtendo uma redução considerável do tempo de comercialização. Em termos de produtividade, o Sinumerik One oferece recursos como o Top Speed Plus, onde através do uso de filtros nas dinâmicas em jogo é possível otimizar os tempos de processamento sem afetar a qualidade do mesmo, o Intelligent Load Control que aumenta a precisão do processamento com a adaptação automática dos parâmetros de regulação. Inovações importantes também no campo da prevenção de colisões, com a expansão de novos recursos como o Protect MyMachine 3D Twin, graças ao qual é possível importar modelos 3D das suas ferramentas e componentes de fixação e simular a remoção de material com base nas posições futuras e reais dos eixos, garantindo a proteção completa da máquina tendo em consideração as áreas removidas em qualquer modo de operação; as geometrias e deslocamentos das ferramentas serão sempre atualizadas em tempo real, com o apoio da tecnologia de edge computing.

[Republicação do artigo publicado em 3 de novembro de 2021]