A automação de soldagem oferece benefícios para grandes e pequenos fabricantes: entenda

Há uma escassez global de soldadores qualificados, e essa lacuna só vai aumentar. A soldagem é um trabalho difícil, muitas vezes repetitivo e monótono, com exposição constante a fumos e arco elétrico. Posturas desconfortáveis e movimentos repetitivos trazem o risco de lesões, e a necessidade de manter um foco constante no cordão de solda desgasta até mesmo os soldadores mais experientes.

Não é de se admirar que recrutar as gerações mais jovens para a soldagem seja um desafio, em toda a América, Europa e Ásia. As projeções indicam a necessidade de mais de 1.000.000 de soldadores nos próximos 25 anos, e só nos EUA, a escassez imediata é de 85.000. E a escassez só vai acelerar nos próximos anos, à medida que a idade média dos soldadores se aproxima da aposentadoria, em cerca de 10 anos.

A escassez de soldadores qualificados tem um impacto imediato em oficinas de todos os tamanhos, sendo o mais óbvio os gargalos na produção. As oficinas de fabricação estão lutando para acompanhar as necessidades de produção de seus clientes atuais, colocando esses relacionamentos em risco.

Em muitos casos, o cliente final não tem escolha a não ser contratar um segundo fornecedor para garantir um suprimento constante de peças soldadas. Para a produção interna de soldagem, os volumes totais de produtos acabados podem ser impactados, limitando as vendas. E para as oficinas que lutam para acompanhar a demanda de seus clientes atuais, internos ou externos, não há capacidade de soldagem para novos clientes e crescer o negócio.

“É difícil encontrar pessoas boas e qualificadas que estejam dispostas a vir aqui e trabalhar.”

Presidente da MT Solar, Travis Jordan

Uma resposta comum à escassez de soldadores é programar mais horas extras para aumentar os volumes de produção. Embora essa abordagem possa ser eficaz a curto prazo, é muito difícil de sustentar por semanas e meses.

Este tópico foi estudado pela primeira vez em 1947 pelo Departamento de Trabalho dos EUA, investigando a produção de defesa no final da Segunda Guerra Mundial. Eles encontraram uma queda na produtividade à medida que as horas extras aumentavam, de uma queda de 8% em 50 horas para uma queda de 22% em 70 horas.

Em um estudo de 2020, John Pencavel da Universidade de Stanford encontrou uma queda de produtividade de 2,4% com um aumento de 10% nas horas extras, e em horas acima de 55 por semana, a queda de produtividade foi de 24%. Isso foi confirmado em um estudo de J. Nevision da OAK Associates, que encontrou uma queda de 25% na produtividade em 60 horas por semana.

As reduções na produtividade são apenas a ponta do iceberg, já que a saúde mental, a estabilidade familiar, a segurança do trabalhador, a satisfação no trabalho e a rotatividade sofrem em níveis mais altos de horas extras. O custo total nesse mercado de trabalho competitivo é significativo.

Leia também: A arte da soldagem: como os robôs colaborativos estão mudando esse processo?

Sem uma solução imediata à vista para a escassez de soldadores, o desafio é aumentar a produtividade e a produção com a equipe de fabricação existente. E é aí que entra a soldagem robótica.

Investimentos em automação para aumentar a produtividade não são novos – robôs de soldagem a arco estão no mercado desde o final dos anos 1970. Mas a abordagem tradicional de robôs para soldagem automatizada tem limitações reais, incluindo:

• Espaço no chão – a proteção de segurança exigida pela automação tradicional consome grandes partes do espaço de fabricação.
• Complexidade – robôs tradicionais são difíceis de programar, operar e manter. Pequenas oficinas simplesmente não têm os recursos qualificados para dedicar à automação tradicional, e grandes oficinas não querem o custo.
• Prazos – os prazos de automação tradicional são tipicamente de 3 a 5 meses, uma eternidade para uma oficina que enfrenta desafios diários de mão-de-obra.
• Flexibilidade limitada – robôs tradicionais são difíceis de mover para uma nova localização e reprogramar para novas peças, limitando a eficiência geral.
• Custo total – dados todos os pontos acima, a soldagem robótica tradicional é um investimento caro e difícil de justificar.

Isso nos leva à soldagem colaborativa com robôs, que entrou no mercado no final de 2018. A soldagem com cobots tem vantagens significativas sobre a soldagem robótica tradicional:

• Espaço no chão não é um problema. Com uma avaliação de risco adequada e EPI para o operador, soldadores cobots podem ser implantados em linhas de soldagem manuais sem cercas de segurança, intertravamento ou barreiras. Muitas vezes, os soldadores cobots podem utilizar as ferramentas e fixações existentes.
• Soluções de soldagem cobot baseadas na UR podem ser programadas e operadas por soldadores, não engenheiros de robôs.
• Longos prazos são coisa do passado. Soluções de soldagem cobot UR podem estar em produção em semanas, não meses. De PO a Produção em 3 ou 4 semanas é comum.
• Programação simples proporciona flexibilidade máxima. O velho ditado "Eu posso soldar isso antes que você possa programar" não é mais válido. Novas peças podem ser programadas em minutos, maximizando a flexibilidade.
• Custo total é tipicamente 1/3 a ½ do da automação tradicional. E com prazos curtos, as soluções de soldagem cobot UR oferecem ROI em tempo recorde.

Aumentar a produtividade com soldagem cobot é tudo sobre aproveitar os soldadores qualificados da equipe. A configuração mais comum é um soldador experiente operando um sistema de soldagem cobot. O soldador experiente programa o cobot e as variáveis de soldagem, fixa os componentes na estação 1 enquanto o sistema de soldagem cobot está em operação na estação 2, e garante soldas de qualidade após o ciclo.

O tempo de arco ligado é maximizado, e o soldador qualificado é removido dos fumos e do arco elétrico. Esta configuração pode efetivamente dobrar a produção de um soldador qualificado, e com a configuração adequada com múltiplas fixações, a soldagem pode continuar durante pausas, almoço e fim do turno para ganhos ainda maiores.

Dependendo da mistura de peças e das especificações de soldagem, um soldador qualificado pode operar 2 ou 3 sistemas de soldagem cobot. E para soldagens maiores, o cobot e o soldador qualificado podem trabalhar na mesma peça, embora essa configuração exija uma avaliação de risco cuidadosa e EPI adequado.

A destreza do cobot também pode contribuir para aumentar a produtividade. A soldagem manual requer linha de visão para o caminho de soldagem e reposicionamento manual da peça (ou do soldador qualificado), reduzindo o tempo de arco ligado e, em muitos casos, efetivamente dobrando os tempos de ciclo. A soldagem automatizada pode alcançar ao redor, por cima e através para levar a tocha ao caminho de soldagem, diminuindo os tempos de ciclo da peça e aumentando a produtividade.

“Antes, o soldador tinha que girar e manipular manualmente a fixação. Agora o robô se move em vez da peça se mover, o que significa que podemos soldar de duas a seis vezes mais rápido do que fazer manualmente.”

Especialista em robótica da Raymath, Nick Ogle

Sistemas de soldagem cobot também podem entregar tempos de ciclo mais rápidos simplesmente por sua capacidade de seguir um caminho com precisão em velocidades mais rápidas do que a soldagem manual pode manter. No caso da soldagem MIG ou TIG, a velocidade do cobot pode permitir ajustes no processo de soldagem para reduzir os tempos de ciclo. No caso da soldagem a laser, o cobot pode ser o habilitador, permitindo maior potência de saída e tempos de ciclo mais curtos em metais de bitola fina.

A produtividade é medida líquida de sucata e retrabalho, então melhorar a qualidade impacta diretamente o rendimento geral da oficina. O controle rígido dos parâmetros de soldagem e do ângulo e localização da tocha reduzirá sucata e rejeições. A adição de visão, laser e sensoriamento através do arco pode até manter o controle em peças com ajuste inconsistente ou ruim.

Enquanto as soluções de soldagem cobot melhorarão a qualidade em qualquer peça, são surpreendentemente eficazes com peças pequenas, repetitivas e de alto volume. Gerentes de oficina relataram uma queda na qualidade no final de um turno, à medida que mesmo soldadores qualificados perdem foco e concentração após soldar centenas de peças simples.

Em muitos casos, as peças pequenas, simples e repetitivas são o melhor ponto de partida para uma solução de soldagem cobot, e podem ser carregadas e descarregadas por um operador de máquina em vez de um soldador. Como benefício adicional, automatizar as peças repetitivas libera o soldador qualificado para trabalhar em peças mais complexas e de maior valor.

Leia também: Como a soldagem robotizada contribui para o aumento de produtividade e qualidade?

Parte do desafio de mão de obra na soldagem não é apenas contratar – também é crucial aumentar a satisfação no trabalho para os funcionários atuais. Automatizar o Trabalho Monótono, Sujo e Perigoso aumenta a segurança, reduz as reivindicações de compensação de seguro e aumenta a satisfação no trabalho dos funcionários. Quando esses mesmos benefícios são reconhecidos pelos funcionários potenciais, o processo de contratação se torna muito mais fácil.

“As mesmas pessoas que tinham medo do cobot, agora estão me ligando nos finais de semana, sugerindo novas peças para rodar no cobot. Tem sido um grande impulso de moral para nossa cultura de trabalho.”

CEO da DeAngelo Marine, Justin Montes

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