Sebenta · Modelação 3D de equipamentos industriais em CAD (UC02910)

Introdução

Esta sebenta ensina a modelar em CAD 3D um equipamento industrial completo, não apenas uma peça isolada. Um equipamento é sempre uma montagem: dezenas de componentes próprios, modelados de raiz, combinados com componentes normalizados, importados de catálogo, ligados por relações geométricas que definem exatamente que movimento cada peça tem, ou não tem.

O percurso segue a lógica de um gabinete de projeto real: primeiro estabelecer a estratégia de modelação e de montagem (o que se modela, o que se importa, bottom-up ou top-down); depois modelar os componentes com rigor (desenho técnico, materiais, geometria 2D e 3D, superfícies, chapa, ligações); a seguir executar a montagem (relações geométricas, graus de liberdade, sistemas elétricos, pneumáticos e hidráulicos em 3D, parametrização); e por fim rever a estratégia, depois de testar e validar a montagem.

Objetivos de aprendizagem (referencial): estabelecer estratégias de modelação e de montagem de equipamentos industriais; efetuar a modelação 3D de componentes; executar montagens 3D de equipamentos industriais; e rever estratégias de modelação e de montagem.

Ao longo desta sebenta usamos um equipamento de referência: um módulo de transporte por rolos, com 2000 mm de comprimento e 600 mm de largura útil, estrutura soldada em aço, 11 rolos apoiados em rolamentos normalizados, proteções laterais em chapa, um atuador pneumático de paragem e um motor elétrico com routing de cabo. Os mesmos números voltam em vários capítulos, para que as contas se verifiquem sempre entre si.

1. Estratégia de modelação e de montagem

Estabelecer estratégias de modelação e de montagem de equipamentos industriais é a primeira realização desta UC, e a que condiciona todo o trabalho seguinte.

1.1 Componentes próprios e componentes normalizados

Toda a montagem de um equipamento industrial combina dois tipos de peça:

• Componentes próprios: modelados de raiz, específicos deste equipamento (o rolo, a estrutura soldada, a proteção de chapa).
• Componentes normalizados: já existem em catálogo (rolamentos, parafusos, cilindros pneumáticos) e devem ser importados, não remodelados (capítulo 7).

1.2 Decidir a estrutura antes de modelar

Antes de abrir o primeiro ficheiro de peça, define-se:

1. Os subconjuntos funcionais do equipamento (ex.: conjunto do rolo, estrutura, conjunto do atuador).
2. Para cada peça, se é modelada de raiz ou importada.
3. A estratégia de montagem, bottom-up ou top-down (capítulo 8), consoante o grau de detalhe já conhecido em cada subconjunto.
4. Os parâmetros que vão variar entre versões do equipamento (capítulo 11): no nosso equipamento de referência, a largura e o comprimento do transportador.

Uma estratégia mal definida no início obriga a refazer referências a meio do projeto, o que é sempre mais caro do que decidir bem à partida.

Exemplo resolvido, passo a passo, decompor o equipamento de referência

1. Identificar as funções do equipamento: transportar produto sobre rolos, parar o produto num ponto (atuador pneumático), acionar os rolos (motor).
2. Agrupar em subconjuntos: "conjunto do rolo" (rolo + 2 rolamentos), "estrutura soldada" (perfis + chapas de reforço), "conjunto do atuador" (cilindro + suportes), "conjunto motor" (motor + acoplamento).
3. Decidir: rolo e estrutura são bottom-up (dimensões já conhecidas); a proteção de chapa que envolve a estrutura é top-down (depende do contorno já construído).
4. Confirmar que os rolamentos e o cilindro pneumático são importados de catálogo, não modelados de raiz.
5. Só depois de estes quatro pontos estarem decididos é que se abre o CAD para modelar a primeira peça.

2. Desenho técnico dos componentes

Garantir a modelação dos componentes conforme as especificações técnicas do desenho é o primeiro critério de desempenho desta UC: tudo o que se modela em 3D tem de refletir exatamente o que o desenho técnico especifica, sem interpretações livres.

2.1 Vistas, cortes e secções

O desenho técnico de um componente de equipamento industrial usa as mesmas normas de sempre, com um destino novo: alimentar a montagem 3D e o desenho de fabrico.

• Vistas (projeções ortogonais): de frente, de topo e de perfil, relacionadas entre si por normas de projeção.
• Cortes: mostram o interior de uma peça, cortando-a por um plano imaginário.
• Secções: um corte localizado, só numa zona da peça.

2.2 Cotagem nominal e cotagem de fabrico

Ambas seguem o toleranciamento geral (capítulo 3), salvo indicação contrária numa cota específica.

2.3 Simbologia e anotações

• Símbolos de acabamento superficial, de soldadura (capítulo 6) e de tratamento térmico.
• Anotações de processo: "furar e roscar M8", "quebrar arestas vivas 0,5 × 45°".
• Simbologia de posição: referências de datum para o toleranciamento geométrico.

Exemplo resolvido, passo a passo, interpretar o desenho do rolo

1. Confirmar o material anotado na legenda: aço.
2. Ler a cota nominal principal: comprimento útil 620 mm, diâmetro exterior Ø50 mm.
3. Localizar as cotas de fabrico: rebaixo Ø47 mm × 14 mm em cada extremidade, para o rolamento.
4. Confirmar o toleranciamento geral aplicável (capítulo 3) e, no rebaixo, a tolerância de ajustamento específica.
5. Só depois de confirmados estes quatro pontos é que o desenho está pronto para orientar a modelação 3D.

3. Toleranciamento geral, legendas e lista de peças

3.1 Toleranciamento geral

O toleranciamento geral (por exemplo, classe média da ISO 2768) aplica-se a todas as cotas de um desenho que não têm uma tolerância específica indicada. Uma nota única na legenda cobre todas essas cotas, evitando escrever uma tolerância em cada uma das dezenas de cotas de uma peça.

Só as cotas críticas recebem uma tolerância própria: no rolo, o diâmetro exterior Ø50 mm segue a tolerância geral, mas o rebaixo Ø47 mm, que tem de encaixar no rolamento 6204, recebe uma tolerância de ajustamento específica.

3.2 Legendas, balões e lista de peças

Todo o desenho de conjunto fecha com três elementos ligados entre si:

• Legenda (cartucho): título, autor, escala, data, número de desenho e revisão.
• Balões de identificação: um círculo numerado junto de cada componente do desenho de conjunto, ligado por uma linha de chamada.
• Lista de peças (BOM): uma tabela onde cada número de balão corresponde a uma linha, com referência, designação, material e quantidade.

O número do balão tem sempre de coincidir com a linha da lista de peças correspondente; um desfasamento aqui é um erro grave de documentação, porque leva a uma montagem errada em produção.

Exemplo resolvido, verificar uma lista de peças

O desenho de conjunto do módulo de transporte tem 5 balões distintos: rolo (11), rolamento (22), estrutura (1), parafuso M8 (4), atuador pneumático (1).

1. Confirmar que a lista de peças tem exatamente 5 linhas, uma por balão.
2. Confirmar as quantidades: 11 + 22 + 1 + 4 + 1 = 39 componentes no total desta montagem simplificada.
3. Confirmar que cada quantidade da lista bate com o número real de instâncias na árvore de montagem do CAD.

4. Materiais industriais

4.1 Escolher o material pela função

Adequar o material à função do componente é um critério de desempenho desta UC:

No equipamento de referência: a estrutura é em aço S275 soldado, os rolos em aço (densidade 7850 kg/m³, capítulo 10), e as proteções de chapa (capítulo 5) em aço zincado, mais económico do que o inoxidável quando não há exposição a corrosão severa.

4.2 Atribuir o material no CAD

Cada peça recebe um material da biblioteca de materiais do software, associado a uma densidade e a propriedades mecânicas de referência. É esta densidade que permite ao CAD calcular massa e centro de massa (capítulo 10): sem material correto, estes valores estão errados. Boa prática: nunca deixar uma peça "sem material" (densidade zero) num modelo que vai gerar propriedades de massa.

5. Geometria 2D, modelação 3D e elementos de chapa

5.1 Relações geométricas e dimensões paramétricas

Um sketch de uma peça de equipamento combina dois tipos de restrição:

• Restrições geométricas: paralelismo, perpendicularidade, concentricidade, simetria, tangência. Definem a forma e a relação entre entidades, sem fixar um valor numérico.
• Restrições dimensionais: comprimento, raio, diâmetro, ângulo. Fixam um valor concreto.

Um sketch totalmente vinculado combina os dois tipos até nenhuma entidade se poder mover livremente, o estado que se procura antes de o transformar numa feature 3D.

5.2 Ferramentas de modelação 3D e operações booleanas

A partir de um sketch vinculado, as features paramétricas (extrusão, revolução, varrimento, chanfre, boleado, casca) constroem o sólido. Cada feature depende da anterior: mudar uma cota do sketch de base propaga-se a toda a peça.

As operações booleanas combinam sólidos: adição (une dois sólidos), subtração (remove de um sólido o volume ocupado por outro) e interseção (mantém só o volume comum). No rolo de referência, o rebaixo Ø47 mm × 14 mm em cada extremidade obtém-se por subtração: um cilindro auxiliar remove material do tubo principal.

5.3 Superfícies complexas

Nem toda a geometria se resolve com features sólidas simples. As superfícies entram quando a forma é orgânica (uma cobertura, um funil de alimentação):

• Criar por varrimento, loft ou preenchimento entre curvas de referência.
• Aparar e prolongar para ajustar superfícies entre si.
• Coser (stitch) um conjunto fechado de superfícies até obter um sólido válido.

Uma superfície "quase fechada" continua a ser uma superfície, sem massa nem volume calculável: só depois de cosida em sólido entra nos cálculos de massa e na montagem final.

5.4 Elementos de chapa

Os elementos de chapa são peças de espessura constante, dobradas a partir de uma folha plana:

• Espessura constante, definida uma vez para a peça toda.
• Raio interno mínimo, normalmente igual à espessura do material, para não fissurar a chapa na dobra.
• K-factor: fração da espessura onde se situa a linha neutra da dobra. Valor habitual para aço macio: K = 0,41.
• Planificação (flat pattern): o CAD calcula o desenvolvimento plano da peça dobrada.

Exemplo resolvido, passo a passo, planificar uma flange em L

Proteção lateral com flange em L, dobrada a 90°, lados medidos até ao vértice exterior: 40 mm e 30 mm. Espessura T = 1,5 mm, raio interno R = 1,5 mm, K = 0,41.

1. Setback: SB = tan(90°/2) × (R + T) = tan(45°) × (1,5 + 1,5) = 1 × 3 = 3 mm.
2. Bend Allowance: BA = (π/2) × (R + K×T) = (π/2) × (1,5 + 0,41×1,5) = (π/2) × 2,115 ≈ 3,322 mm.
3. Comprimento planificado: 40 + 30 − 2×3 + 3,322 = 70 − 6 + 3,322 ≈ 67,322 mm.

6. Ligações mecânicas e componentes normalizados

6.1 Soldadura

A soldadura é uma junta permanente entre peças metálicas. No desenho, representa-se por um símbolo normalizado (ISO 2553) que indica o tipo de junta (topo, canto, ângulo), o cordão e as dimensões. No CAD, a estrutura soldada modela-se como um conjunto de peças unidas, com o material atribuído em conjunto.

6.2 Ligações aparafusadas

A ligação aparafusada é desmontável, com parafuso, porca e eventualmente anilha. Exige um furo de folga, maior do que o diâmetro nominal do parafuso: para um parafuso M8, uma tabela normalizada de furos de folga (classe média) indica um furo de 9 mm, folga suficiente para montar sem interferência de rosca no furo passante.

6.3 Componentes mecânicos normalizados: caracterização e importação

Um equipamento industrial é feito, em grande parte, de peças que já existem em catálogo: rolamentos, parafusos, porcas, anilhas, vedantes.

• Caracterizar: identificar a norma e a designação exata (ex.: rolamento 6204, diâmetro interior 20 mm, exterior 47 mm, largura 14 mm).
• Importar: usar o modelo 3D do fabricante ou de uma biblioteca normalizada, em vez de o remodelar de raiz.

Importar em vez de remodelar poupa tempo e garante que as dimensões da montagem coincidem exatamente com a peça real que vai ser comprada. No módulo de transporte, cada rolo assenta em dois rolamentos 6204 importados, encaixados no rebaixo Ø47 mm.

Exemplo resolvido, escolher o furo de folga certo

Um suporte precisa de 4 parafusos M8 para fixar o motor.

1. Consultar a tabela normalizada de furos de folga para M8, classe média: 9 mm.
2. Desenhar os 4 furos do suporte com Ø9 mm, não Ø8 mm (que seria o diâmetro nominal do parafuso e não entraria fisicamente).
3. Confirmar que o parafuso M8 tem espaço para a chave de aperto rodar livremente à volta da cabeça.

7. Montagem de conjuntos: bottom-up, top-down e grandes montagens

7.1 Bottom-up vs top-down

Executar montagens 3D de equipamentos industriais exige escolher, para cada subconjunto, uma de duas abordagens:

No módulo de transporte: os rolos e a estrutura modelam-se bottom-up (dimensões já definidas pelo catálogo e pela ficha técnica); a proteção de chapa que envolve a estrutura modela-se top-down, porque a sua forma depende diretamente do contorno já construído.

O risco do top-down é a fragilidade da referência externa: se o ficheiro de origem for movido ou apagado, a peça dependente deixa de atualizar corretamente.

7.2 Estratégias para grandes conjuntos e subconjuntos

• Organizar em subconjuntos: cada um montado e verificado isoladamente antes de entrar na montagem principal.
• Configurações leves (lightweight): carregar só a geometria essencial de peças distantes na montagem, para o software não ficar lento.
• Gestão de referências: manter os ficheiros de peças, subconjuntos e montagem principal na mesma estrutura de pastas, sem mover ficheiros isoladamente (ligação ao capítulo 12, gestão documental).

O módulo de transporte tem 11 rolos idênticos: modelar um subconjunto "rolo completo" (rolo + 2 rolamentos) e repeti-lo 11 vezes é muito mais eficiente e consistente do que montar cada rolamento peça a peça.

8. Relações geométricas entre componentes e graus de liberdade

8.1 A tabela de graus de liberdade

Um componente livre no espaço tem 6 graus de liberdade (GDL): 3 translações (X, Y, Z) e 3 rotações. Cada relação de montagem remove GDL específicos:

8.2 Exemplo resolvido, o rolo que tem de rodar livremente

1. Rolo livre: 6 GDL.
2. Concêntrica entre o veio do rolo e o furo da chumaceira: remove 4 GDL. Restam 2 GDL (translação axial e rotação axial).
3. Coincidente entre o batente do veio e a face da chumaceira: remove 1 GDL (a translação axial). Resta 1 GDL: a rotação em torno do próprio eixo.

O resultado, 1 GDL de rotação axial, é exatamente o movimento funcional do rolo.

8.3 Exemplo resolvido, fixar totalmente um suporte aparafusado

Um suporte fixado por dois parafusos deve ficar totalmente imóvel (0 GDL):

1. Suporte livre: 6 GDL.
2. Parafuso 1: concêntrica (4 GDL) + coincidente cabeça-face (1 GDL) = 5 GDL removidos. Resta 1 GDL: rotação em torno do eixo do parafuso 1.
3. Parafuso 2: a sua concêntrica no segundo furo remove o último GDL, a rotação. Resta 0 GDL.

É por isto que uma ligação aparafusada de segurança usa sempre dois parafusos (ou um parafuso mais um pino): um único parafuso nunca imobiliza uma peça contra a rotação em torno do seu próprio eixo.

9. Sistemas elétricos, pneumáticos e hidráulicos em 3D

9.1 Sistemas elétricos 3D

Aplicar sistemas elétricos em projetos 3D de equipamentos industriais significa desenhar o percurso físico real dos cabos dentro da montagem, distinto do esquema elétrico lógico (símbolos e ligações, matéria de outra UC):

• Routing elétrico: definir o trajeto do cabo entre o motor e o quadro elétrico, através de calhas ou condutas já modeladas na estrutura.
• Raio de curvatura mínimo: cada cabo tem um raio mínimo de dobra indicado pelo fabricante (regra prática comum: 4 a 8 vezes o diâmetro do cabo, a confirmar sempre na ficha técnica).
• Comprimento real do cabo: o routing 3D calcula o comprimento efetivo, incluindo folgas de montagem, sempre maior do que a distância em linha reta entre origem e destino.

9.2 Sistemas pneumáticos e hidráulicos 3D

A mesma lógica de routing físico aplica-se a tubagem pneumática e hidráulica:

• Componentes normalizados: cilindros, válvulas, uniões e racords, importados de catálogo (capítulo 6).
• Routing de tubagem: percurso 3D do tubo entre a válvula e o cilindro, com raio de curvatura próprio do diâmetro do tubo.
• Folgas de montagem: espaço para ligar e desligar racords com ferramenta, sem colisão com peças vizinhas.

No módulo de transporte, o cilindro pneumático de paragem (furo 25 mm, curso 50 mm) está ligado por tubagem a uma válvula no quadro elétrico, com um percurso que evita os rolos e a estrutura móvel.

10. Propriedades de massa

10.1 Massa de um componente

Interpretar as propriedades de massa de um componente ou de uma montagem 3D depende inteiramente de o material estar corretamente atribuído (capítulo 4).

Exemplo resolvido, passo a passo, massa do rolo

Tubo de aço (densidade 7850 kg/m³), diâmetro exterior 50 mm, espessura de parede 3 mm (diâmetro interior 44 mm), comprimento 620 mm:

1. Volume = (π/4) × (OD² − ID²) × L = (π/4) × (50² − 44²) × 620 ≈ 274 638 mm³ = 0,000275 m³.
2. Massa = densidade × volume = 7850 × 0,000275 ≈ 2,156 kg.
3. Para os 11 rolos: 11 × 2,156 ≈ 23,715 kg só em rolos.

10.2 Centro de massa de uma montagem

O centro de massa de uma montagem com várias peças é a média das posições de cada centro de massa individual, ponderada pela respetiva massa.

Exemplo resolvido, passo a passo, centro de massa de um suporte soldado

Placa base (150×100×10 mm) com uma placa de reforço por cima (100×60×6 mm), ambas em aço:

1. Massa total: 1,178 + 0,283 = 1,460 kg.
2. Z_cm = (1,178 × 5,0 + 0,283 × 13,0) / 1,460 ≈ 6,55 mm.

O centro de massa fica mais próximo da placa base, que tem quase 4 vezes mais massa do que o reforço.

11. Parametrização, equações e vistas explodidas

11.1 Equações entre dimensões paramétricas

Parametrizar é dar nome a uma cota e usá-la numa equação que controla outras cotas do modelo:

L_rolo = Largura_transportador + 2 × Folga_lateral

Com Largura_transportador = 600 mm e Folga_lateral = 10 mm: L_rolo = 600 + 2×10 = 620 mm (o valor usado em todo o capítulo 10).

N_rolos = (Comprimento_transportador / Passo_entre_rolos) + 1

Com Comprimento_transportador = 2000 mm e Passo_entre_rolos = 200 mm: N_rolos = (2000/200) + 1 = 10 + 1 = 11 rolos.

11.2 Ligação dinâmica com folhas de cálculo

Assegurar ligações externas entre geometrias 2D e 3D com folhas de cálculo é o sexto e último critério de desempenho desta UC. Criar ligações dinâmicas entre parâmetros de uma folha de cálculo e componentes ou montagens 3D permite gerir famílias de equipamentos a partir de uma única tabela: uma folha externa lista largura, comprimento e material de cada variante, e o CAD lê essa folha e atualiza automaticamente as cotas, as geometrias 2D dos sketches e o número de instâncias 3D do modelo.

11.3 Vistas explodidas e lista de balões

Representar vistas explodidas e lista de balões documenta a ordem de montagem:

• A vista explodida afasta cada componente ao longo de uma trajetória, mantendo visível a ordem lógica.
• Cada componente recebe um balão numerado, seguindo a mesma numeração da lista de peças (capítulo 3).
• A lista de peças da vista explodida tem de bater certo com o número real de componentes.

12. Validação, revisão e gestão documental

12.1 Deteção de interferências

1. Correr a ferramenta de verificação de interferências sobre a montagem completa.
2. Rever cada interferência reportada: distinguir uma interferência real (erro de modelação) de uma interferência intencional (ex.: um ajustamento com aperto, como um casquilho prensado).
3. Critério de aceitação: zero interferências não intencionais.

12.2 Análise de movimento

Exemplo resolvido: verificar a folga entre a haste do atuador pneumático (Ø12 mm) e o rasgo de passagem na chapa (14 mm de largura), ao longo de todo o curso de 50 mm.

1. Folga total = 14 − 12 = 2 mm.
2. Folga de cada lado = 2 / 2 = 1 mm.
3. Simular o curso completo, de 0 a 50 mm, em pelo menos 20 posições intermédias.
4. Critério de aceitação: folga mínima de 1 mm mantida em todas as posições, sem colisão.

12.3 Rever a estratégia e a gestão documental

Rever estratégias de modelação e de montagem é a quarta e última realização desta UC:

• Confirmar, depois da validação, se a estrutura da montagem (subconjuntos, bottom-up/top-down) ainda faz sentido.
• Rever se as relações geométricas (capítulo 8) continuam a refletir o comportamento real pretendido.
• Gestão documental: manter versões dos ficheiros, lista de peças, desenhos de conjunto e de fabrico coerentes entre si.
• Confirmar que as normas de segurança e saúde no trabalho aplicáveis ao equipamento (proteções fixas sobre partes móveis, sinalização) estão representadas no modelo, não apenas assumidas.

Erros comuns

• Modelar peças ao acaso, sem primeiro decidir a estrutura da montagem e os subconjuntos.
• Remodelar um componente normalizado (rolamento, parafuso) em vez de o importar de catálogo.
• Cotar um furo de parafuso com o diâmetro nominal (M8 num furo de 8 mm), impedindo a montagem física.
• Aplicar relações de montagem a mais, sobredefinindo a montagem e imobilizando peças que precisam de movimento.
• Confundir superfície com sólido, tentando calcular massa numa geometria ainda não cosida e fechada.
• Desenhar uma dobra de chapa com raio interno zero, ignorando o limite físico do material.
• Escrever o resultado de uma fórmula em vez da fórmula, perdendo a atualização paramétrica automática.
• Validar movimento só nas posições inicial e final, sem verificar posições intermédias onde pode ocorrer colisão.
• Tratar a revisão final como opcional, saltando diretamente da montagem para a entrega sem confirmar a gestão documental.

Glossário

• Montagem (assembly): modelo 3D que combina vários componentes relacionados entre si.
• Bottom-up: modelar peças isoladamente e depois relacioná-las na montagem.
• Top-down: modelar dentro da montagem, usando geometria de outras peças como referência.
• Sketch totalmente vinculado: perfil 2D sem graus de liberdade livres.
• Operação booleana: adição, subtração ou interseção entre sólidos.
• K-factor: fração da espessura de uma chapa onde se situa a linha neutra de dobra.
• Bend Allowance (BA): comprimento de material que a dobra consome, calculado a partir do ângulo, do raio interno e do K-factor.
• Furo de folga: furo maior do que o diâmetro nominal de um parafuso, para permitir a montagem sem interferência de rosca.
• Componente normalizado: peça de catálogo (rolamento, parafuso), caracterizada por norma e importada, não remodelada.
• Grau de liberdade (GDL): cada um dos 6 movimentos possíveis (3 translações, 3 rotações) de um corpo livre no espaço.
• Relação de montagem (mate): restrição que remove um número definido de graus de liberdade entre dois componentes.
• Routing: modelação do percurso físico real de um cabo ou tubo dentro da montagem 3D.
• Centro de massa: ponto que representa a média ponderada das massas de todos os componentes de uma montagem.
• Vista explodida: representação que afasta os componentes de uma montagem ao longo de uma trajetória, para mostrar a ordem de montagem.
• Balão: círculo numerado que identifica um componente no desenho de conjunto, ligado à lista de peças.

Síntese

Modelar um equipamento industrial em CAD 3D segue sempre a mesma ordem: estabelecer a estratégia (subconjuntos, bottom-up/top-down, componentes próprios versus normalizados) → modelar cada componente com rigor (desenho técnico, materiais, geometria 2D vinculada, sólidos, superfícies e chapa bem distintos) → ligar componentes por soldadura ou por parafuso, importando os normalizados de catálogo → executar a montagem (relações geométricas contadas em graus de liberdade, sistemas elétricos, pneumáticos e hidráulicos com routing 3D real, parametrização e ligação a folhas de cálculo) → documentar (massa, centro de massa, vista explodida, lista de balões) → validar (interferências, movimento) → rever a estratégia e a gestão documental. Cada etapa depende das anteriores; um erro na estratégia inicial custa sempre mais caro a corrigir no fim.

Exercícios resolvidos

1. Porque é que a estrutura do módulo de transporte se modela bottom-up e a proteção de chapa se modela top-down?

Resolução: a estrutura tem dimensões já conhecidas (perfis normalizados, cotas do desenho de fabrico), pelo que se modela isoladamente e depois se insere na montagem (bottom-up). A proteção de chapa depende diretamente do contorno já construído da estrutura, para encaixar perfeitamente à sua volta; por isso modela-se dentro da montagem, usando essa geometria como referência (top-down).

2. Um rolo precisa de rodar livremente em torno do seu eixo. Que relações de montagem se aplicam entre o veio e a chumaceira, e quantos GDL restam no final?

Resolução: rolo livre = 6 GDL. Relação concêntrica (veio-furo) remove 4 GDL, restam 2. Relação coincidente (batente do veio contra a face da chumaceira) remove 1 GDL, resta 1 GDL: rotação em torno do próprio eixo, exatamente o movimento funcional pretendido.

3. Calcula a massa de um rolo em aço (densidade 7850 kg/m³), tubo com diâmetro exterior 50 mm, espessura de parede 3 mm e comprimento 620 mm.

Resolução: diâmetro interior = 50 − 2×3 = 44 mm. Volume = (π/4) × (50² − 44²) × 620 ≈ 274 638 mm³ = 0,000275 m³. Massa = 7850 × 0,000275 ≈ 2,156 kg.

4. Uma flange em L tem lados de 40 mm e 30 mm (medidos ao vértice exterior), espessura 1,5 mm, raio interno 1,5 mm e K-factor 0,41, dobrada a 90°. Calcula o comprimento planificado.

Resolução: Setback = tan(45°) × (1,5+1,5) = 3 mm. Bend Allowance = (π/2) × (1,5 + 0,41×1,5) ≈ 3,322 mm. Comprimento planificado = 40 + 30 − 2×3 + 3,322 ≈ 67,322 mm.

5. O comprimento do transportador é 2000 mm e o passo entre rolos é 200 mm. Quantos rolos tem o módulo? E se o comprimento passar a 2400 mm?

Resolução: N_rolos = (2000/200) + 1 = 10 + 1 = 11 rolos. Com 2400 mm: N_rolos = (2400/200) + 1 = 12 + 1 = 13 rolos.