Objetivos gerais deste livro:
Esta proposta de trabalho contemplará dois livros que se completam. O primeiro, “Engenharia integrada por computador e sistemas CAD/CAM/CNC – princípios e aplicações”, tem por objetivo consolidar o conhecimento básico e intermediário sobre as tecnologias de manufatura integradas por computador. Os conceitos sobre os sistemas CAD/CAM/CNC, dentre outros sistemas computacionais de apoio à engenharia, são discutidos neste livro.
Almeja-se conciliar, dentro dos limites cabíveis, a teoria e a prática envolvidas neste tema. Não se objetiva obter aprofundamento em ambos os lados, devido às suas proporções, mas sim, propiciar ao leitor uma visão tecnológica embasada nas ciências que formam este tema. Exemplos práticos são empregados para auxiliar a compreensão. Entretanto, este livro não tem por objetivo fornecer instruções para aplicação de um software específico.
A conclusão deste trabalho se dará em um segundo momento, com o livro “Fabricação de formas geométricas complexas”. Além de uma breve introdução aos conceitos iniciais sobre o tema, este segundo livro focará as técnicas avançadas de fabricação destas geometrias, comumente encontradas em indústrias de moldes e matrizes, na área automobilística e aeronáutica, empregando os sistemas computacionais e as tecnologias abordadas no primeiro livro.
A seguir estão apresentadas algumas considerações sobre a formação profissional e o desenvolvimento tecnológico.

Velocidade de desenvolvimento tecnológico e atualização curricular
Como consequência do desenvolvimento competitivo imposto pelo mercado atual, as indústrias demandam constantemente alta velocidade de atualização tecnológica. Com isso, as instituições de formação profissional, sejam estas de segundo ou terceiro grau, encontram dificuldades em acompanhar esta evolução de forma adequada.
O tema abordado por este livro, engenharia auxiliada por computador, é um caso típico. A visão tradicional do ensino deste tema, muitas vezes, se restringe apenas à utilização de um software específico, resumindo as disciplinas ao ensino de ícones e comandos. Os objetivos reais, as áreas de aplicação e outras peculiaridades tecnológicas e científicas do software, não são debatidos.
Em alguns casos, as disciplinas de engenharia relacionadas passam a ser “apelidadas” conforme o nome do software a ser utilizado, por exemplo: “disciplina de Autocad”. Em outro caso, “desenho auxiliado por computador”, o que restringe a aplicação de uma importante ferramenta computacional apenas para realizar desenhos de engenharia (2D).
Este livro sugere uma abordagem contemporânea sobre o tema, desenvolvendo o conhecimento e raciocínio do aluno para aplicar uma ferramenta computacional de auxílio à engenharia, independente do fornecedor do software, tendo em vista que, atualmente, um grande número de sistemas computacionais encontra-se disponível no mercado.
Este panorama resulta na carência de profissionais capacitados para suprir determinadas exigências de trabalho. Desta forma, a indústria deve buscar, de maneira cabível, a qualificação de seus funcionários. Um profissional que possua uma visão ampla sobre o tema estará mais capacitado a encontrar melhores soluções para resolver um problema, interagindo com as demais etapas de fabricação suportadas pelos sistemas computacionais de apoio à engenharia. Profissionais que dominem não apenas a utilização de um software específico, mas sejam capazes de conhecer toda a tecnologia necessária para sua aplicação, e demais tecnologias de apoio, terão um futuro promissor.
Neste contexto, o presente livro tem por objetivo fornecer uma colaboração inicial para minimizar esta carência. São discutidas as tecnologias computacionais para auxílio à engenharia. São estas denominadas sistemas CAx, onde x representa as diferentes etapas de engenharia, auxiliadas por computador (CA – Computer Aided). Dentre estes sistemas, destacam-se: CAD/CAM/CAA/CAE/CAI/CAPP, além de equipamentos e máquinas de comando numérico computadorizado (CNC), essenciais para a indústria moderna e competitiva.
Neste livro são apresentadas as metodologias de trabalho com estes sistemas, de forma generalizada. Procura-se desenvolver o raciocínio técnico do leitor para a aplicação destas tecnologias, sem a apresentação de ícones, comandos e caminhos gráficos, que são distintos para cada software. Um sistema CAx é tratado como uma ferramenta, e não como foco principal de discussão. Exemplos práticos de utilização destes sistemas são apresentados apenas para auxiliar a explanação dos temas de engenharia. Exemplos práticos, mas não específicos de um software, também são pontos diferenciais propostos neste livro, o qual procura conciliar teoria e prática.

Sugestão de aprendizado:
Além do esclarecimento sobre as tecnologias CAx para profissionais, alunos e interessados, este livro oferece uma proposta para engrandecer a metodologia de ensino em disciplinas relacionadas. É sugerida a seguinte sequência de disciplinas para cursos de graduação em engenharia:
Desenho técnico – 1ª fase: abordagem exclusiva sobre método de desenho técnico para engenharia. Desenvolver o raciocínio tridimensional e a interpretação de desenhos de engenharia. Exercícios exclusivamente à mão livre.
Desenho técnico auxiliado por computador – 2ª fase: aprofundar os conceitos de desenho técnico utilizando uma ferramenta CAD 2D.
Engenharia integrada por computador – 3ª fase: conceitos teóricos e práticos sobre tecnologias, integração de sistemas CAx (CAD/CAM/CAE/CAI, etc.) e tecnologias avançadas de fabricação.
Disciplinas específicas CAx: para futuras fases do curso, empregando a base oferecida pelas disciplinas anteriores, o aluno estará apto a desenvolver disciplinas de caráter mais específico utilizando diferentes ferramentas CAx, em função da ênfase do curso de engenharia, tais como: manufatura (CAM); qualidade (CAI); projeto (CAE); modelamento e design (CAD); planejamento e controle de produção (ERP/MRP), dentre outros.
Desta maneira, o aluno deverá compreender adequadamente a função e integração destes sistemas computacionais, identificando possibilidades específicas de aplicação e uso.
Devido à complexidade dos temas apresentados, as limitações deste livro possibilitam ampliar discussões posteriores sobre tópicos específicos.

Principais tópicos discutidos no livro:
Dentre os temas apresentados, destacam-se:
- Manufatura integrada por computador – CIM.
- Aplicação de sistemas CAx (CAD/CAM/CAE/CAI/CAPP).
- Sistemas CAD: classificação destes sistemas (escolha para investimento), métodos de trabalho e modelamento 3D, métodos para representações geométricas e matemática empregada.
- Representação de curvas e superfícies em sistemas CAx.
- Sistemas CAM: métodos de trabalho e aplicações avançadas.
- Métodos e técnicas de trabalho: engenharia reversa, prototipagem rápida, engenharia simultânea.
- Máquinas-ferramenta e comando numérico computadorizado (CNC).

1 – Apresentação e reflexões

2 – Sistemas CAx e tecnologias de fabricação, princípios e definições
2.1 – Manufatura e processos de fabricação auxiliados por computador
2.2 – Gestão e planejamento de produção auxiliados por computador
2.3 – Processos de fabricação auxiliados por computador
2.4 – Introdução aos Sistemas CAx
2.4.1 – Aplicação de sistemas CAD
2.4.2 – Aplicação de sistemas CAE
2.4.3 – Aplicação de sistemas CAM
2.4.4 – Planejamento do processo auxiliado por computador CAPP
2.4.5 – Aplicação de equipamentos controlados por CNC
2.4.6 – Aplicação de sistemas CAI
2.5 – Técnicas de representação de geometrias: desenho técnico e modelamento tridimensional
2.5.1 – Desenho técnico e sistemas CAD 2D
2.5.2 – Modelamento geométrico e sistemas CAD 3D
2.6 – Formas geométricas complexas e produtos complexos, princípios conceituais
2.6.1 – Formas geométricas complexas
2.6.2 – Produtos complexos
2.7 – Um breve histórico
2.8 – Panorama de mercado e desenvolvimento dos sistemas CAD
2.9 – Certifique sua compreensão

3 – Sistemas CAD: conceitos e aplicações
3.1 – Classificação dos sistemas CAD
3.1.1 – Sistemas CAD de pequeno porte (low-end)
3.1.2 – Sistemas CAD de médio porte (middle-end)
3.1.2.1 – Característica paramétrica de um sistema CAD
3.1.2.2 – Característica associativa em sistemas CAD
3.1.2.3 – Objetos tridimensionais em sistemas CAD
3.1.3 – Sistemas CAD de grande porte (high-end)
3.2 – Modelamento em sistemas CAD
3.2.1 – Técnicas de modelamento
3.2.1.1 – Geometrias primitivas
3.2.1.2 – Geometrias baseadas em domínio wireframe
3.2.1.3 – Geometrias tridimensionais de intersecção com raios
3.2.2 – Sistemas CAD modeladores de superfícies
3.2.2.1 – Edição geométrica de superfícies
3.2.2.2 – Intersecção entre superfícies
3.2.2.3 – Tolerâncias de modelamento
3.2.3 – Sistemas CAD modeladores de sólidos
3.2.3.1 – Constructive solid geometry (CSG)
3.2.3.2 – Modeladores B-REP (boundary representation)
3.2.3.3 – Modeladores baseados em features
3.2.4 – Sistemas CAD modeladores híbrido
3.3 – Sistemas CAD, histórico
3.4 – Auxílio para seleção de uma plataforma CAD
3.4.1 – Critérios técnicos
3.4.2 – Critérios de Investimento
3.5 – Ambiente de trabalho em sistemas CAD, CAx
3.6 – Ferramentas e práticas de trabalho em sistemas CAD
3.6.1 – Definição de planos de trabalho
3.6.2 – Comandos para auxílio à visualização
3.6.3 – Comandos avançados de visualização
3.6.4 – Operações para edição de objetos
3.7 – Algumas ferramentas avançadas em sistemas CAD
3.7.1 – Montagem de componentes
3.7.2 – Projeto de ferramentais auxiliados pelo CAD
3.7.3 – Criação de eletrodos para usinagem por eletroerosão
3.8 – Perspectivas de desenvolvimento dos sistemas CAD
3.9 – Práticas de modelamento, caso 1
3.10 – Práticas de modelamento, caso 2
3.11 – Práticas de modelamento, construção do ferramental (molde)
3.12 – Transferência de geometrias entre sistemas CAx
3.13 – Certifique sua compreensão

4 – Introdução à representação geométrica em sistemas CAD
4.1 – Limitações da matemática clássica para a representação de geometrias em sistemas CAD
4.2 – Funções spline para representação de curvas
4.3 – Equacionamento desenvolvido por Hermite
4.4 – Equacionamento desenvolvido por Bézier
4.5 – Diferentes equacionamentos para a construção de curvas
4.6 – Continuidade de curvas
4.7 – Qualidade das superfícies geradas por sistemas CAD
4.8 – Certifique sua compreensão

5 – Usinagem por máquinas de comando numérico computadorizado (CNC)
5.1 – Introdução aos processos de fabricação
5.1.1 – Fabricação pela adição de material
5.1.2 – Fabricação pela remoção de material (usinagem)
5.2 - Introdução ao processo de usinagem por fresamento
5.2.1 – Ferramentas de corte para fresamento
5.2.2 – Principais operações de fresamento
5.2.3 – Parâmetros geométricos para realizar o fresamento
5.2.4 – Parâmetros de velocidade para realizar o fresamento
5.3 – Máquinas CNC
5.4 – Principais características das máquinas para fresamento CNC
5.4.1 – Projeto estrutural
5.4.2 – Número de eixos de movimentação
5.4.3 – Acionamento e controle de máquinas CNC
5.4.3.1 – Acionamento rotativo da ferramenta. Eixo-árvore
5.4.3.2 – Sistema de fixação da ferramenta ao eixo-árvore
5.4.3.3 – Acionamento linear da máquina
5.4.3.4 – Transdutores
5.4.4 – Comando numérico computadorizado (CNC)
5.4.4.1 – Unidade de processamento de dados (UPD)
5.4.4.2 – Unidade de controle (UC), malha de controle
5.5 – Fresamento cinco eixos, introdução
5.6 – Comandos de movimentação e interpolação
5.6.1 – Interpolações lineares
5.6.2 – Interpolações circulares
5.6.3 – Método de posicionamento coordenado
5.6.4 – Principais comandos de programação CNC
5.7 – Sistemas de coordenadas de trabalho, referenciamento
5.7.1 – Ponto-zero da máquina (zero-máquina)
5.7.2 – Ponto-zero da peça (zero-peça)
5.7.3 – Referência dimensional da ferramenta de corte
5.8 – Métodos para programação de máquinas CNC
5.9 – Comunicação com a máquina CNC
5.9.1 – Comunicação via DNC
5.9.2 – Comunicação através de um computador externo
5.9.3 – Padrão Ethernet
5.10 – Fresamento em altas velocidades, conceitos iniciais
5.10.1 – Aplicações da usinagem em altas velocidades
5.11 – Certifique seu conhecimento

6 – Programação da usinagem CNC por computador, sistemas CAM
6.1 – Introdução aos sistemas CAM
6.2 – Introdução às operações de fresamento CNC programadas por sistemas CAM
6.2.1 – Procedimento geral de trabalho em um software CAM
6.2.2 – Informações iniciais para o cálculo de trajetórias via CAM
6.2.3 – Informações complementares para cálculo de trajetórias via CAM
6.2.4 – Programação das operações de desbaste
6.2.4.1 – Limites da usinagem nas operações de desbaste
6.2.4.2 – Trajetórias da ferramenta para o desbaste
6.2.5 – Programação das operações de pré-acabamento
6.2.5.1 – Programação das operações para remoção dos degraus
6.2.5.2 – Programação das operações para alívio de cantos
6.2.6 – Programação das operações de acabamento
6.2.6.1 – Fronteiras de usinagem para acabamento em áreas específicas
6.3 – Simulação da usinagem no software CAM
6.4 – Introdução ao cálculo de trajetórias em sistemas CAM
6.4.1 – Tolerância para cálculo das trajetórias de ferramenta
6.4.2 – Cálculo das trajetórias
6.5 – Interpolação circular/linear
6.6 – Trajetórias de ferramenta por polinômios spline
6.7 – Etapa de pós-processamento
6.8 – Conhecimento do usuário CAM
6.9 – Algumas sugestões para avaliação de plataformas CAM
6.10 – Certifique seu conhecimento
7 – Processos de fabricação não-convencionais, prototipagem rápida e engenharia reversa
7.1 – Prototipagem rápida, introdução
7.1.1 – Aplicações
7.1.2 – Técnicas de prototipagem
7.1.3 – Principais tecnologias de prototipagem rápida
7.1.4 – Procedimento de prototipagem
7.1.5 – Benefícios e limitações
7.2 – Engenharia reversa, introdução
7.3 – Aplicações
7.4 – Sistemas para aquisição de dados
7.4.1 – Máquinas e equipamentos
7.4.2 – Trabalho com os dados obtidos, construção da geometria com o CAD
7.5 – Certifique seu conhecimento

8 – Referências bibliográficas

Anexo I

Adriano Fagali de Souza - Obteve o título de doutor em engenharia mecânica pela Universidade de São Paulo EESC-USP; é mestre em Engenharia de produção e engenheiro de produção mecânica pela Universidade Metodista de Piracicaba – Unimep. Em 1992 concluiu o curso técnico em mecânica pelo Colégio Técnico da Unicamp. Teve os primeiros contatos com os sistemas CAD e CNC ao final da década de 1980. Atualmente é coordenador do curso de mestrado em engenharia mecânica do IST/Sociesc. Atua em temas relativos à fabricação de produtos contendo formas geométricas complexas, focando a cadeia CAD/CAM/CNC e fabricação de moldes e matrizes. É líder do grupo de pesquisa Promolde. Atua e coordena diversos projetos de pesquisa na área. Possui diversas publicações científicas em congressos e revistas nacionais e internacionais. É membro da comissão de avaliação do ensino superior Enade (tecnologia em fabricação mecânica – INEP, MEC). Realizou trabalhos na empresa Delcam e na Universidade de Nottingham (Inglaterra); no Instituto PTW, da Universidade de Darmstadt, Alemanha; no Instituto Tecnológico de Monterrey, México; na Pontifícia Universidade Católica do Peru e no Instituto Politécnico de Leiria, Portugal.
>> Site: http://

Cristiane Brasil Lima Ulbrich - Doutora e mestre em engenharia mecânica pela Universidade Estadual de Campinas, Unicamp. Concluiu o MBA Executivo pelo Insper-Ibmec. Cursou licenciatura plena e tecnologia de projetos pela Fatec-SP. Desde meados de 90, atua com consultoria, prestação de serviços e treinamento para a criação de produtos utilizando tecnologias como CAD, CAM, prototipagem rápida e engenharia reversa. Nesta época, esteve na Inglaterra, em parceria com a Delcam Plc. Atualmente é sócia-diretora da BCS Tecnologia, empresa especializada em desenvolvimento de equipamentos médicos, biomateriais e prototipagem rápida. Coordena e participa de projetos de pesquisa na área médica junto a Fapesp e ao Cnpq. É pesquisadora associada do departamento de materiais da Unicamp e do Instituto Nacional de Pesquisa em Biofabricação (Biofabris).
>> Site: http://