Contribuição ao estudo de materiais, processos e modelos utilizados na fabricação de joias em larga escala

Abstract

Tendo em vista ganhos expressivos na inovação e na competitividade, o setor joalheiro nacional busca constantemente incorporar novos recursos a fim de eliminar erros e agilizar a fabricação de modelos. Dentre as diversas tecnologias passíveis de serem empregadas na produção de joias, a usinagem CNC, é amplamente utilizada por empresas de todos os portes. A usinagem, associada à microfusão, aprimora o processo de produção de joias em larga escala, pois reduz o índice de retrabalho, de perda de material e garante maior qualidade e produtividade mantendo a expressividade formal da peça original. O presente trabalho propõe um estudo acerca das tecnologias de modelagem do setor joalheiro, dando foco aos processos de fresamento. Com o auxílio da digitalização tridimensional, foi feita uma análise comparativa das etapas envolvidas no processo de fabricação de joias. Foi possível verificar, pelos resultados obtidos, que a influência da velocidade de avanço no acabamento das peças: velocidades mais baixas resultaram em superfícies com menor rugosidade aparente e permitiram a obtenção de seções mais estreitas. Além disso, os ensaios possibilitaram a definição das velocidades adequadas para a relação produtividade versus acabamento. Foram ainda determinadas relações entre as propriedades mecânicas do material e os parâmetros testados, comprovando-se que, dentre as ceras estudadas, aquela de maior dureza (63 na escala Shore D) resulta em melhores condições de acabamento. Este trabalho indica a viabilidade de otimização do processo de fabricação de joias, pois avalia as condições de usinagem em relação ao tempo, bem como a possibilidade de redução das operações de acabamento realizadas após obtenção dos modelos por usinagem. Análises realizadas por digitalização tridimensional indicam que o principal ponto de perda dimensional é a etapa de confecção dos moldes de borracha de silicone e injeção de cera, seguido pela usinagem dos modelos. Entretanto, se esse significativo desvio resultante da produção dos moldes e da injeção for corrigido, a qualidade superficial dos modelos obtidos por usinagem CNC passa a ser fundamental. Esses processos devem, portanto, ser reavaliados, a fim de reduzir os erros gerados nas etapas intermediárias da produção de joias em larga escala.

Given significant gains in innovation and competitiveness, the national jewelry sector constantly seeks to incorporate new features, in order to eliminate errors and streamline the manufacturing of models. Among the various technologies that can be used to produce jewelry, CNC machining, is widely used by businesses of all sizes. Machining process associated with casting, improves the large-scale production of jewelry, because it reduces the rework rate, material loss and ensures higher quality and productivity while maintaining the formal expressiveness of the original part. This research proposes a study about modeling technologies of the jewelry industry, giving focus to milling processes. Aided by three-dimensional scanning, it was performed a comparative analysis of the involved steps in the manufacturing process of jewelry. Based on obtained results, it was possible to verify the influence of feed speed in the finishing of parts: lower feed speeds resulted in surfaces with roughness less apparent and allowed to obtain narrower sections. Moreover, the tests enabled the definition of appropriated feed speeds to the ratio productivity versus finishing. Relationship between mechanical properties and tested parameters was determined, proving that among the studied waxes, the hardest one (63 in Shore D scale) results in better finish. This study indicates the optimization feasibility of jewelry manufacturing process, once it evaluates the machining conditions in relation to time, as well as the possibility of reducing the finishing operations carried out after obtaining models by machining. Analyses performed by three-dimensional scanning indicate that the greater dimensional loss is in the steps of silicon rubber mold production and wax injection, followed by the machining process of models. However, if this significant deviation from production of molds and injection is corrected, the surface quality of models obtained by CNC machining becomes crucial. Therefore, these processes must be reevaluated in order to reduce errors generated in intermediate stages on large-scale production of jewelry.