Desde o design inicial esboçado no papel até o produto final em suas mãos, cada decisão conta. Este artigo o ajudará a evitar erros dispendiosos e a acelerar o processo de lançamento de seu produto no mercado.
Em vez de apenas listar as etapas, explicarei todo o processo por meio de um estudo de caso do meu projeto de aderência robótica motorizada. Uma pinça é o que permite que os robôs agarrem, segurem e movam coisas.
A jornada para criar um inclui etapas como projetar, prototipar, fabricar o produto real, verificar sua qualidade e, claro, colocá-lo em teste. Mas lembre-se: fabricar um produto nem sempre é um caminho direto.
Por exemplo, após projetar, você construirá um protótipo. O feedback desse protótipo pode fazer você repensar e ajustar seu design. Este ciclo pode repetir-se várias vezes antes de chegar ao produto final.
1. Projeto
Para transformar sua ideia bruta em um projeto fabricável, você precisaria de um software CAD 3D como Fusion 360 ou Solidworks. No entanto, não se trata apenas do software. Considere a funcionalidade. Por exemplo, garantir um movimento preciso significa prestar muita atenção às tolerâncias. Muito apertado e você corre o risco de atrito excessivo ou dificuldades de montagem. Muito solto e o movimento pode perder precisão.
Sempre tenha seus materiais e método de fabricação em primeiro plano durante esta fase. Se o seu produto for para uso externo, a expansão e contração do material devido às mudanças de temperatura deverão influenciar suas decisões de tolerância. Você também precisa considerar os elementos que ele terá que suportar para continuar funcionando corretamente.
2. Escolha de materiais e acabamentos
Selecione materiais com base nos requisitos do seu projeto. Dada a nossa necessidade de movimento mecânico, escolhemos um alumínio leve e resistente para minimizar as forças de inércia. Muitas garras robóticas também usam titânio devido às suas propriedades mecânicas robustas. Também vale considerar fatores como resistência à corrosão e ao desgaste quando se pensa em durabilidade.
Passando para as finalizações, vários fatores entram em jogo. A estética é importante, especialmente se o componente estiver voltado para fora. Além disso, os aspectos funcionais do acabamento não podem ser ignorados. Em alguns casos, os componentes requerem um acabamento de qualidade alimentar ou precisam ser resistentes ao desgaste.
Para minha pinça, optei por “As Machined + Anodizing Type II” porque é visualmente atraente. Se você não tiver certeza sobre o acabamento ideal para o seu projeto, há um artigo detalhado sobre acabamentos de superfície que pode orientá-lo.
3. Prototipagem
Após a fase de design, o próximo passo lógico é criar um protótipo. Um protótipo é uma versão preliminar do produto com o objetivo de testar e validar seu design e função. Os insights obtidos com a prototipagem geralmente levam a revisões de design. Para maior clareza no processo, escolhemos cores diferentes para cada protótipo.
O protótipo vermelho, nosso design inicial, vem com um recurso adicional além dos seus elementos principais. Este recurso permite movimentar manualmente a peça, ajudando a verificar se as distâncias e proporções da engrenagem suportam seu movimento.
Para nossa segunda iteração, introduzimos o protótipo azul. Melhoramos seu design para melhorar as proporções e usar materiais de forma mais eficiente, o que nos ajudará a economizar dinheiro na fabricação final. Dado que a pinça foi projetada para ser alimentada por um motor elétrico, eliminamos o mecanismo de rotação manual da engrenagem.
Após revisar o segundo protótipo, decidimos mover os suportes da placa na terceira iteração. Nesta montagem branca também adicionamos os pinos para encaixe do motor elétrico, que é controlado pelo Arduino com a ajuda de um código simples. Depois de validar com sucesso a forma e a funcionalidade do terceiro protótipo, passamos a fabricar a peça com os materiais certos.
4. Fabricação
Para a produção de peças metálicas, o CNC continua sendo o processo de fabricação mais popular do mercado. Embora a adoção da impressão 3D em metal esteja aumentando, ela é vista principalmente como ideal para designs complexos. Independentemente disso, essas máquinas de fabricação são caras e exigem mão de obra qualificada. É por isso que muitas startups e estúdios de design optam por terceirizar o processo de fabricação. Você pode encontrar uma oficina de usinagem local ou usar plataformas de fabricação online como Hubs. Usamos a rede dos Hubs para nossas necessidades.
Depois de fazer upload do arquivo CAD, o Hubs fornece orçamentos instantâneos e feedback DfM (Design for Manufacturability) para otimizar ainda mais seu projeto. Para o nosso projeto optamos pela usinagem CNC com “as usinado + anodização tipo II”. Em termos de cores, optamos pelo vermelho e dourado. Por que ouro? Bem, porque não!
Uma grande vantagem do uso de plataformas de fabricação online é a escalabilidade sob demanda. Isso significa que você pode começar com um item e, quando chegar a hora certa, passar facilmente para a produção em massa. A melhor parte é que você pode fazer tudo isso sem o fardo de construir ou supervisionar suas próprias instalações de fabricação.
5. Controle de qualidade
Ao receber as peças, recomendamos verificá-las minuciosamente. O primeiro passo é uma inspeção visual, onde você examina a peça em busca de arranhões, amassados e similares.
Isto é seguido pela verificação das especificações usando ferramentas especializadas, como micrômetros e medidores de altura. Finalmente, você desejará montar as peças e realizar um teste funcional. Aqui você pode ver a montagem final da minha garra robótica, que vem equipada com motor.
Para quem tiver interesse em vê-lo em ação, você pode assistir a este vídeo (abaixo): Fazendo uma Garra Robótica (com motor) – Do Design ao Teste!
6. Certificação e Conformidade
Dependendo do seu produto e da região, você precisará marcar algumas certificações e verificações de conformidade essenciais. Isso garante que seu produto cumpra os padrões legais e de segurança. Isso não apenas protege seus clientes, mas também ajuda a reputação da sua marca. Como dizem, é melhor prevenir agora do que remediar.
Entrar no desenvolvimento de produtos de hardware pela primeira vez não é fácil e, embora não exista uma fórmula universal para o sucesso, usar essas etapas como guia o ajudará a evitar armadilhas comuns e a ajustar sua abordagem.
Fique aberto para experimentar e não deixe que a possibilidade de fracasso o atrapalhe. As melhores descobertas muitas vezes estão logo além dos caminhos familiares.
Autores: Francesco Rivalta e Chandrakant Isi, Hubs
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