CNC - trabalho de madeira computorizado

Há pouco tempo, escrevi sobre Alexander Grabovetskiy e como esculpe a madeira com um cinzel como fazia o seu bisavô, criando verdadeiras obras de arte. Quando não há a pretensão de fazer obras únicas, todo este trabalho pode ser feito com a ajuda de máquinas que podem produzir desenhos e esculturas e reproduzi-los de forma idêntica em qualquer altura. São as CNC, ou seja, máquinas de controlo numérico tal como as conhecemos, ou routers CNC, para usar um termo internacional.

O nome CNC significa Controlo Numérico Computadorizado e refere-se ao facto de as ferramentas para trabalhar a madeira serem controladas por comandos numéricos de um computador. As máquinas não são específicas da indústria da madeira, uma vez que também são utilizadas para cortar metais, plásticos, espuma de poliuretano, etc. A ideia de enviar comandos a uma máquina remonta a um passado longínquo, sendo os primeiros dispositivos deste tipo um tear de 1720 que utilizava cartões de papel perfurados para bordar ou a flauta mecânica, inventada em 1860, que utilizava um rolo de papel com orifícios. A tecnologia evoluiu e, em 1955, foram vendidas as primeiras máquinas CNC industriais. Com o advento e o desenvolvimento dos computadores e das tecnologias informáticas, as máquinas CNC alcançaram um desempenho notável.

Qualquer CNC utiliza um programa informático para acionar um sistema mecânico. A maquinação é efectuada com grande precisão, é reproduzida de forma idêntica e a máquina faz o trabalho melhor do que um operador. Em geral, o computador coordena os movimentos do sistema mecânico nas 3 direcções cartesianas x, y e z, ou seja, comprimento, largura e altura, criando uma imagem 3D. A direção x é responsável pelo movimento frente-atrás da ferramenta de maquinagem, a direção y pelo movimento esquerda-direita e a direção z pelo movimento de cima para baixo. Para além destas direcções standard, existem também máquinas com movimentos em 4 ou mesmo 5 direcções. Para além das direcções das ferramentas, o movimento de rotação também é realizado num ou dois planos. As máquinas podem produzir trabalhos muito finos, até mesmo esculturas.

As máquinas CNC são muito variadas, desde modelos de alto desempenho, alta produtividade e altamente eficientes concebidos para a indústria em grande escala até desenhos que se adaptam perfeitamente a uma oficina. Independentemente do tamanho ou do desempenho, todos eles têm alguns componentes principais:

• Computador e controlador CNC é basicamente o cérebro da máquina que transmite à ferramenta os comandos necessários para realizar o movimento. Basicamente, tudo parte de um desenho digital que é transformado por um programa em códigos que são transmitidos à ferramenta. O computador converte os comandos em sinais digitais e o controlador CNC em impulsos que controlam o sistema mecânico.
• Router é o conjunto que contém a ferramenta (fresa, broca, faca, etc.) e o dispositivo que a faz rodar. A velocidade de rotação é regulável, no caso das ferramentas para trabalhar madeira, de 8000 a 30 000 rpm. As máquinas para trabalhar madeira também podem trabalhar metais não ferrosos (alumínio), sendo necessário um sistema de arrefecimento para os objectos de ferro, uma vez que as ferramentas aquecem devido à fricção. Dependendo do modelo e do seu desempenho, o computador pode variar a velocidade de rotação em função do material, controlar a mudança automática de ferramentas ou os sensores de ferramentas.
• O sistema de fixação, que se destina a manter a peça de trabalho no lugar e a fixá-la para a maquinagem. Existem várias formas ou sistemas de fixação, sendo os mais importantes a fixação com pinças ou a sucção (vácuo). Os sistemas modernos utilizam uma combinação dos 2.
• Sistema de guiamento linear é o que move o router nos 3 eixos de movimento. O movimento é realizado com a ajuda do motor, que é a ligação entre a eletrónica e a mecânica.

Por tamanho, capacidade de maquinação e eficiência, as máquinas CNC podem ser divididas em 4 grandes categorias:

• Industrial - são máquinas de grandes dimensões e bastante dispendiosas, concebidas para um longo período de trabalho e condições de funcionamento pesadas. Estão equipadas para serem principalmente eficientes, com alta velocidade de maquinação, mudança automática de ferramenta, sistema de aspiração de pó de madeira, sistema de fixação avançado. Podem ser equipadas para muitos tipos de materiais. Na indústria da madeira, podem ser utilizadas tanto para a produção de mobiliário, como para portas ou para a realização de logótipos, desenhos ou sinais especiais.

• Classe média (para oficinas) - são mais pequenas e mais leves. Em termos de tamanho, podem variar desde pequenos CNCs que podem ser colocados na sua secretária até máquinas de tamanho médio de 1,5/3 metros. Podem basicamente fazer a maquinação que as máquinas industriais fazem, mas com menos caraterísticas (sem sistema de sucção, sensores especiais na ferramenta, etc.). Alguns fabricantes também oferecem CNCs, centros de maquinagem CNC de classe média com o máximo de facilidades. Estou máquinas adaptadas aos pequenos produtores de instrumentos musicais ou fabricantes de sinais e logótipos em madeira.

• Multiax - são máquinas às quais são acrescentados eixos suplementares aquando da maquinagem sobre os 3 eixos cartesianos. Podem ser de 4 - rotação num plano ou de 5 - rotação em 2 planos. São utilizadas para a realização de esculturas, placas ou troféus.
• Passatempo - automóveis fabricados por entusiastas. São automóveis únicos que ostentam o selo do fabricante. São fabricados em função das necessidades de cada proprietário, pelo que não podem ser classificados ou agrupados.

A utilização de CNCs na produção tem muitas vantagens: velocidade de produção, flexibilidade, reprodutibilidade, eficiência, aumento da qualidade, redução da necessidade de mão de obra. As desvantagens não são muitas, mas também não são negligenciáveis: investimento elevado, custos de manutenção mais elevados, maior qualificação dos operadores (programadores), custos de produção elevados para pequenas séries de produção. Basta ponderar as vantagens e desvantagens para ver se vale ou não a pena o investimento.

A poeira e as aparas de madeira e de painéis derivados de madeira sempre foram um problema, mas há ferramentas inteligentes que podem aumentar a eficiência da remoção de poeiras reduzir o consumo de energia.