3 exemplos de robôs colaborativos na indústria de metal e usinagem

O uso de robôs colaborativos na indústria de metal e usinagem ajuda a resolver dois problemas comuns do setor: pedidos cada vez mais variados em lotes menores e escassez de soldadores e operadores de CNC. A automação tradicional não resolve bem esse cenário, porque exige célula dedicada e volume alto para justificar o investimento.

Os robôs colaborativos são compactos e podem ser realocados entre aplicações facilmente. Além disso, eles podem ser integrados às máquinas que a fábrica já tem.

Vamos apresentar neste artigo três casos de sucesso do uso de cobots no setor, para mostrar como os resultados acontecem na prática (em soldagem, rebarbação e manutenção de máquinas), com os números divulgados pelas próprias empresas.

Resumo executivo

• Raymath (Ohio, EUA): automatizou soldagem MIG e TIG complexa e a manutenção de máquinas CNC com cobots UR10e. Resultado: produção 200% maior na soldagem, 600% na usinagem e ROI em menos de 12 meses.
• Rivimetal (Grécia): usou um UR10 para rebarbação e paletização de peças fundidas de alumínio. Resultado: até 82% mais produtividade e centenas de horas produtivas adicionais por ano.
• WST Fab (Wisconsin, EUA): instalou um sistema de manutenção de máquinas com UR10e e, quando a demanda mudou de um dia para o outro, reprogramou tudo em poucos dias. Hoje roda cerca de uma dúzia de peças diferentes no mesmo sistema.
• Nenhuma das três empresas automatizou alto volume. Todas enfrentavam alto mix, baixo volume e falta de mão de obra qualificada.
• Em todos os casos, um integrador certificado entregou o sistema com transferência completa de conhecimento, o que permitiu à própria equipe reprogramar o cobot depois.

A indústria de metal e usinagem convive com ciclos de vida de produto cada vez mais curtos e pedidos cada vez mais personalizados. Ao mesmo tempo, soldadores, operadores de CNC e montadores estão entre os profissionais mais difíceis de encontrar e reter.

Essa combinação cria um impasse. A automação tradicional até resolve o alto volume, mas exige máquina dedicada, fixação específica e investimento alto. Já o trabalho manual é flexível, porém depende de gente que o mercado não oferece. Esse contraste está entre as principais razões para investir em robôs colaborativos.

Os robôs colaborativos na indústria de metal e usinagem ocupam exatamente esse meio-termo. Eles são compactos, podem ser realocados e trabalham lado a lado com a equipe depois da avaliação de riscos. Na prática, mantêm a utilização das máquinas alta sem exigir uma nova contratação a cada turno.

Trouxemos três exemplos que mostram isso em operações reais, com números publicados pelas próprias empresas.

1. Raymath: soldagem TIG e MIG automatizada e usinagem rodando sem luz acesa

A Raymath, fabricante de metais sediada em Ohio, tinha um problema de posicionamento comercial antes de ter um problema técnico. Seus clientes queriam reduzir o número de fornecedores e concentrar pedidos em quem fizesse mais.

O CEO Greg LeFevre vinha do mundo de alto volume e baixo mix, onde automatizar é simples. A fabricação sob encomenda em chapa metálica impunha o oposto: muitas peças diferentes em volumes pequenos.

A virada aconteceu na demonstração do integrador certificado THG Automation. Em quatro horas, LeFevre programou 20 pontos de solda nas próprias peças que pretendia produzir. O pedido de compra saiu na mesma noite.

Hoje a Raymath opera quatro células de soldagem MIG baseadas em cobots UR10e. Dois operadores conduzem duas células cada: enquanto uma solda, o outro posto é carregado. Os cobots soldam o dobro da velocidade com metade dos operadores, no mesmo modelo descrito em nosso guia sobre soldagem automatizada com cobots.

Na soldagem TIG de alumínio, antes feita inteiramente à mão, o ganho é ainda mais visível. Uma peça que levava 15 minutos passou a sair em cinco a seis minutos. Outra caiu de três a quatro minutos para 30 a 40 segundos.

Já na manutenção de máquinas com cobots, a empresa acoplou células ProFeeder a duas CNCs Hurco de 3 e 5 eixos. Esse turno sem operador representa mais de 600% de aumento de produtividade na usinagem, com o mesmo número de trabalhadores. O ROI do conjunto veio em menos de 12 meses.

“Temos 24 horas de tempo de usinagem onde nunca conseguimos isso antes.” — Greg LeFevre, CEO e presidente da Raymath

2. Rivimetal: rebarbação e paletização sem mudar o chão de fábrica

A Rivimetal, especialista grega em fundição de alumínio sob alta pressão, fornece peças para montadoras como Daimler, BMW e Volkswagen. Fundada em 1970, ela precisava crescer em produtividade justamente quando faltava pessoal qualificado.

Duas pessoas faziam a rebarbação manual das peças de alumínio. O problema não era a competência delas, e sim a fadiga: a produtividade caía ao longo do turno, de forma previsível e inevitável. É o tipo de posto que aparece com frequência em casos de ergonomia no trabalho na indústria.

Em parceria com o integrador Sabo Electric, a empresa implantou uma solução modular com um cobot UR10. O robô posiciona a peça nos múltiplos ângulos exigidos pelo esmerilhamento, paletiza o resultado e ainda cobre cada camada com folha separadora.

Três detalhes do projeto explicam o custo baixo. Primeiro, uma única garra executa todas as tarefas do ciclo. Segundo, uma câmera garante uma pegada segura e flexibiliza a aplicação. Terceiro, nada precisou mudar no layout do chão de fábrica.

O resultado foi um aumento de até 82% na produtividade e centenas de horas produtivas adicionadas por ano. A confiança no retorno levou a Rivimetal a comprar um segundo UR10 para a mesma tarefa.

3. WST Fab: o cobot que mudou de peça em poucos dias

O caso da WST Fab, de Wisconsin, começa com o pior cenário possível. No mesmo dia em que a empresa recebeu seu sistema de manutenção de máquinas com UR10e, projetado especificamente para uma peça, o grande pedido daquele cliente caiu.

Com automação tradicional, o sistema teria virado um ativo parado. Como o integrador certificado PCC Robotics trabalha com transferência completa de conhecimento, a equipe interna reagiu sozinha. Em poucos dias, reprogramou o cobot, adaptou a fixação e imprimiu novas garras em 3D.

Hoje a WST Fab roda cerca de uma dúzia de peças diferentes no mesmo sistema. Garras duplas otimizam o ciclo: descarregam a peça pronta e carregam a peça bruta em uma única ação. Esse aproveitamento do mesmo equipamento em várias aplicações é justamente o que orienta a escolha de robôs colaborativos para PMEs.

A comparação financeira feita pela empresa é direta. Segundo Charlie Lenn, gerente geral, investir US$ 550.000 em um robô industrial fixo, em vez de cerca de um terço desse valor em um cobot mais pesado que pode mudar de lugar, parecia bem menos seguro.

Timm Abel, gerente de operações, completa com o argumento que resume o case: montar o cobot, executar o trabalho e devolver a máquina ao estado original leva horas, não dias.

Nenhuma dessas empresas automatizou porque produzia milhões de peças iguais. Todas automatizaram apesar de não produzir.

O padrão se repete em três pontos:

1. Perfil de produção: alto mix e baixo volume, com trocas frequentes;
2. Escassez de mão de obra qualificada, especialmente em soldagem e no terceiro turno;
3. Presença de um integrador certificado que entrega o sistema e ensina a equipe a mantê-lo.

Esse terceiro ponto costuma ser subestimado. Na WST Fab, foi a transferência de conhecimento que transformou um pedido cancelado em uma dúzia de peças novas. Na Raymath, um soldador manual sem experiência prévia em robótica virou operador de célula. Sem isso, a flexibilidade vira promessa de catálogo.

Quer avaliar as vantagens de adotar cobots na sua operação? Fale com um especialista em cobots da Universal Robots ou baixe o e-book de metal e usinagem.

Um cobot pode operar sem cercas de proteção na usinagem?

Pode, desde que a avaliação de riscos da aplicação autorize. A segurança não depende só do robô: ferramenta de fim de braço, peça manipulada, velocidade e layout entram na conta. Uma solda ou uma peça com rebarba cortante, por exemplo, podem exigir proteção adicional mesmo com um cobot. A decisão é sempre por aplicação, nunca por modelo.

Preciso trocar minhas máquinas CNC para automatizar com cobots?

Não. Nos casos da Raymath e da WST Fab, os cobots foram integrados às máquinas existentes, incluindo centros Hurco de 3 e 5 eixos. É justamente isso que diferencia a abordagem: o investimento recai sobre a célula de alimentação, não sobre a substituição do parque de máquinas.

Qual modelo de cobot UR escolher para peças mais pesadas?

Depende do peso da peça somado ao da garra e do alcance necessário. A linha atual para o setor inclui o UR10g-1750 (8 kg de carga útil, 10 kg estendida, 1750 mm de alcance), o UR20-1750 (20 kg, 25 kg estendida) e o UR30-1300 (30 kg, 35 kg estendida, 1300 mm). Dimensione sempre com a ferramenta instalada, não só com a peça.

Além de soldagem e manutenção de máquinas, o que mais um cobot faz no setor?

Paletização e embalagem de fim de linha, parafusamento, rebitagem, encaixe, lixamento, rebarbação, acabamento de superfícies, fresagem, perfuração e inspeção. A mesma célula pode alternar entre várias dessas tarefas conforme a demanda muda.

Como estimar o ROI de um projeto de cobot antes de comprar?

Levante quatro números: horas de máquina ociosa por falta de operador, custo do retrabalho e refugo da tarefa manual, horas extras ou turnos terceirizados usados para cobrir picos, e custo de afastamentos ligados a esforço repetitivo. Some o ganho anual dessas quatro linhas e compare com o investimento total da célula, incluindo garra, fixação, integração e treinamento. Os casos citados aqui ficaram na faixa de 12 meses ou pouco mais.