engenharia do produto

ENGENHARIA DO PRODUTO

Prof. Msc. Jorge Henrique França


Representação Esquemática

Definição da proposta do produto

Desenvolvimentodo projeto edo processo

Análise CríticaTécnico-econômica


Definição da proposta do produto

Geração da Ideia

Definição do Mercado

Definição daConcepção

Desenvolvimento da ideia

Esboço inicialdo

produto

Valor estimado do

Produto

ParticipaçãoDo

Cliente e Mercado

Estudo de similaridade

Análise funcional


Resultados esperados do capítulo: Ideia do Produto e seu esboço inicial; Definição do mercado desse produto e segmentação de clientes; Análise funcional do produto; Desenho preliminares de engenharia e estrutura do produto; Definição dos materiais constituintes do

produto.


Desenvolvendo a ideia do produtoFontes:

Pesquisa literária;

Análise de sistemas naturais;

Análise de sistemas técnicos existentes;

O uso do “Brainstorming”;

A técnica do “Pensamento Lateral”


A Técnica do “Brainstorming”:

Definição:

Também conhecida como

"Tempestade Cerebral” é uma

ferramenta utilizada para ajudar

ao grupo criar o maior número de

ideias possíveis no menor tempo possível.


O Brainstorming pode ser feito de 02 modos:

Modo Estruturado - Cada pessoa do grupo deve contribuir com sua ideia na sua vez dentro do círculo ou passa a vez até a próxima rodada. Tem como vantagem forçar a participação de pessoas acanhadas.

Modo não Estruturado - As pessoas dão ideias à

proporção que as mesmas vêm à sua mente,

criando uma atmosfera descontraída porém, com o

risco de domínio pelas pessoas mais extrovertidas.


Regras de Ouro do “Brainstorming”:

Nunca criticar as ideias.

As ideias têm que ser registradas.

Escreva a ideia como foi ditada pela pessoa.

Não interprete.

Seja rápido - 15 minutos são suficientes.


A Técnica do “Pensamento Lateral”:Metodologia: Tornar um hábito proposital pausar e

prestar atenção às coisas a sua volta; Focar as energias para a criatividade em

poucos tópicos que trabalham focados por um período (semanas ou meses);

Pensar de forma mais abrangente;


A Técnica do “Pensamento Lateral”:Metodologia: Tentar obter ideias originais fazendo associação

com o que já é conhecido; Exame de ideias, em princípio, improváveis; Reconhecer que as coisas não são “certas e

erradas“ por obrigação, o passado e a experiência

acumulada ajudam no processo; Coletar, desenvolver e implementar algumas das

ideias geradas.

ENGENHARIA DO PRODUTOPensamento LateralExemplo de ideias “ao acaso”:

Produto Descrição

O Adoçante

A sacarina, adoçante não calórico, colocada no mercado em 1900, foi descoberta pelo químico americano Constantine Fhlberg em 1879. em 1965, um novo remédio para úlcera, James Schalatter descobriu o aspartame, que adoça duzentas vezes mais que o açúcar.


Pensamento LateralExemplo de ideias “ao acaso”:

Produto Descrição

O Antibiótico

Em 1928, 0 escocês Alexander Fleming notou que o mofo, numa cultura de estafilococos, havia destruído essas bactérias, surgindo assim a penicilina, livrando a humanidade de diversas infecções bacterianas e doenças

ENGENHARIA DO PRODUTOPensamento LateralExemplo de ideias “ao acaso”:

Produto Descrição

O Silicone

Ao tentar combinar plásticos com composto de silício (vidro), o americano Hyde descobriu, em 1938, o silicone, um agente de polimento, impermeabilizante, lubrificante e vedante. O material quimicamente inerte, resiste à decomposição pelo calor, água ou agentes oxidantes e ainda é bom isolante elétrico. Outro benefício é que não apresenta atividade fisiológica e, assim pode ser utilizado em próteses na forma de gel para os seios.


Definição do Público-Alvo para o produtoUtilizar o princípio da segmentação: Demográfica; Geográfica; Psicográfica; Socioeconômica; Comportamental; Critério de uso do bem.


Definição do Público-Alvo para o produtoNicho de mercado: Produto inteiramente novo, necessidades ainda não atendidas por um produto; Necessidades atendidas por produto

obsoleto tecnologicamente; Necessidades atendidas por um produto de preço elevado.


Classificação dos produtos quanto a novidadepara a empresa e mercado: (GRIFFIN,PAGE,1996)

NOVO PARA A EMPRESA

NOVO PARA O MUNDO

MELHORIAS EM PRODUTOS

ACRÉSCIMO À LINHA

REDUÇÕES DE CUSTO

REPOSICIONAMENTO

Baixa Alta

Alta

Baixa

Novidades para o Mercado

Novid

ad

es p

ara

a E

mp

resa


Desenvolvimento de novos produtos: Conhecer as necessidades dos clientes; Identificar aspectos funcionais básicos e essenciais ao produto; Identificar os aspectos operacionais que auxiliam na função principal do produto; Promover o desdobramento da função

qualidade do produto.


Exemplo de desdobramento: (Abridor de latas)

Nível 1 Nível 2 Nível 3

Ser fácil de usar

Ser fácil de abrir a lata

Ser leve

Ter bom corte

Usar pouca força

Ter formato anatômico

Ser fácil de lavar

Ter poucas cavidades

Ser liso

Ter poucas pontas

Ser durável Manter o corte


Definindo a funcionalidade do produto: Função global do produto; Funções básicas; Funções complementares; Funções necessárias ; Funções desnecessárias; Outras funções( confiabilidade, status,

emoção, etc.)


Analisando a funcionalidade do produto:O Diagrama de Análise do Sistema de Funções:

Filamento

Bulbo

Contato

Suporte de vidro

Contato

Gás

como Por quê

Prover conexã

o elétric

a

Prover voltag

em

Prover bulbo

de vidro

Proporcionar

atmosfera

Conduzir

corrente pelo filame

nto

Prover filame

nto

Produzir luz

Criar alta temperatu

ra


Selecionando o conceito do produto:

Conceito 1 Conceito 3Conceito 2

Conceito 4 Conceito 5 Conceito 6


Elaboração dos desenhos preliminares:

Esboço 1( descarga ) Esboço 2

(celular)

Esboço 3(Sistema bluetooth)

ENGENHARIA DO PRODUTODiagrama estrutural de um produto:

Prancheta

Grampo montado Prancha Arrebites

Acabamento Prancha

brutaPino Mola

Grampo inferior

Grampo superior


Seleção dos materiais dos produtos:Critérios a considerar: Requisitos funcionais do produto;(funções previstas, operação do produto, manutenção etc.) Forma do produto;(tipo de componente,

superfícies necessárias, etc.) Dimensões (tamanho) e proporções( relação diâmetro/comprimento)


Seleção dos materiais dos produtos:Critérios a considerar: Tolerâncias dimensionais (especificação de faixa de variação) e tolerâncias geométricas (desvios de forma e posição) Propriedades mecânicas ( resistência, deformação

etc.), químicas (contaminação) e de manufatura.


Classificação típica de materiais: Materiais poliméricos ( termoplásticos,

termofixos etc.); Metais ferrosos (aço-carbono, aços-liga, aços especiais, ferro fundido etc.); Metais não-ferrosos (alumínio, magnésio,

cobre, níquel, bronze, ligas etc.); Materiais especiais (materiais compósitos etc.)


Materiais Poliméricos (plásticos): Termoplásticos: materiais poliméricos capazes de amolecer e fluir quando aquecidos, tornar-se rígidos quando resfriados e amolecer quando são novamente reaquecidos. (ex. polipropileno) Termofixos: plásticos permanentemente rígidos quando aquecidos e resfriados (ex. baquelite)


Principais Termoplásticos ComunsTipo Descrição Aplicação

Polietileno (PE)

Derivado do eteno.Alta densidade, alta resistência ao impacto e boa resistência a agentes químicos

Embalagens, revestimentos em geral, tubos, baciasgarrafas e fioselétricos

Polipropileno (PP)

Derivado do propeno ou propileno com propriedades semelhantes ao polietileno, com ponto de aquecimento mais elevado

Brinquedos, frascos para remédios,parachoques de veículos, componentes de eletrodomésticos etc.

ENGENHARIA DO PRODUTOPrincipais Termoplásticos Comuns

Tipo Descrição Aplicação

Policloreto de vinila(PVC)

É o mais consumido, é relativamente leve, bom isolante resistente a choques e durabilidade e antichama.

PVC rígido – tubos em geral, perfis etc.PVC flexível – filmes para embalagens,cortinas,fios e cabos,mangueiras, embalagem de cosméticos etc.

Poliestireno Standard(PS)

É duro e quebradiço , o tipo alto impacto é usado para eletrodomésticos, cabos de ferramentas ,o expandido é conhecido como isopor.

Embalagens para alimentos, brinquedos, canetas, estojos etc.


Principais Termoplásticos de EngenhariaTipo Descrição Aplicação

Acrilonitrila-butadieno (ABS)

Material leve, boa resistência ao impacto, material antichama etc.

Eletrodomésticos em geral, brinquedos, grades, molduras de automóveis, TV e computadores etc.

Poliamidas ou nylon(PA)

Fibra sintética de alta resistência, fácil lavagem, baixa absorção de umidade.

Tecidos, fios, correias e mangueiras,engrenagens,tampas de motores. Paraquedas, cerdas de escovas de dentes, cordas de violão etc.


Principais Termoplásticos de EngenhariaTipo Descrição Aplicação

Poliesteres (PBT E PET)

Fibra artificial sintética derivada do petróleo, com boa resistência química, térmica e mecânica.

Botão de fogões, caixa de disjuntores, carcaças de furadeiras e lixadeiras, embalagens e conectores elétricos etc.

Policarbonato (PC)

Material transparente de excelente resistência ao impacto, estabilidade funcional e resistência térmica, não possui resistência química.

Iluminação pública, óculos de proteção, lentes de faróis, CDs, carcaças de notebooks, motores, equipamento de segurança e celulares.


Misturas polimétricas e suas aplicações

Tipo Aplicação

Polióxido de fenileno com poliamida (PPO/PA)

Peças automotivas pintadas em linha

Polióxido de fenileno com poliestireno (PPO/PS)

Painéis de instrumentos, aerofólios, para-choques, carcaças, conectores etc.

Policarbonato com poliéster

Carcaças de lanternas e de ferramentas, equipamentos hidráulicos, para-choques.


Como escolher o tipo de material?

• Função que o material vai exercer no

produto;

• Propriedades físicas e químicas

oferecidas;

• Preço de mercado do material.


Gráfico variação de Preço X Performance

Commodities

(PP,PE,PS,PVC)

Plásticos de Engenharia

(PC,PBT,PPC,ABS)

Especialidades

(PPS, PEI)

Pre

ço

Performance


Materiais Ferrosos

A fusão de minério de ferro gera o que

denominamos ferro-gusa, utilizado como

matéria-prima na obtenção de

principalmente

de ferro fundidos e aços.


Diagrama Ferro-Carbono

ENGENHARIA DO PRODUTODiagrama Ferro-Carbono


Tipos de Ferro Fundido

Características F. Fundido Branco F. Fundido Cinzento

Teor de Carbono 2 – 3% 3,5 – 4,5%

Fusão Difícil Fácil

Cor Brilhante Cinza Escura

Dureza Alta Baixa

Aplicação Ferramentas de corte especiais e de muita dureza e alta resistência ao desgaste

Peças que necessitem alta resistência a vibração e máquinas-ferramentas


Peças à base de Ferro Fundido

Panela em Ferro Fundido

Conexões hidráulicas em Ferro Fundido


Definindo o AçoLiga Fe-C, com percentual de Carbono variandono ferro-gusa entre 0,05 a 1,7%, apresentamuita utilidade para fabricação de peças em geral, podendo ser trabalhado de várias formas epode ser classificado em aços carbono e açosespeciais.


Aços Carbono:Liga Fe-C, com baixas percentagens de carbono,manganês, silício, enxofre e fósforo. São normalmente fornecidos em chapas laminadas a frio, barras, perfis e tubos. Sua resistência varia na razão direta do teor de Carbono.


Tipos de Aço Carbono:Tipos Teor de Carbono (%)

Aço 1006 Até 0,08

Aço 1010 0,08 a 0,13

Aço 1020 0,18 a 0,23

Aço 1030 0,28 a o,34

Aço 1040 O,37 a 0,44

Aço 1050 0,48 a 0,55Aço

A ço1060 0,55 a 0,65


Característica e aplicações dos aços carbono:Tipos Têmpera Solda Uso

1006 a 1010 Não adquire Fácil de soldar Chapas, fios, tubos,Parafusos etc.

1020 1030 Não adquire Regular Barras laminadas, perfis, peças mecânicas etc.

1030 a 1040 Início de têmpera

Difícil Peças especiais de máquinas e motores, ferramentas etc.

1040 a 1060 Boa têmpera Muito difícil Peças de grande dureza, ferramentas de corte etc.

Acima de 1060 Fácil têmpera Não é possível soldar

Peças de grande dureza e resistência,molas etc.


Aços Especiais:São conhecidos também por aços-liga devido aadição de alguns elemento tais como: manganêsníquel,vanádio, cromo, silício, molibdênio entreoutros. Possuem maior resistência à tração, aocalor e à corrosão. Alguns tipos possuem altaresistência ao choque(Tipo S), à temperatura (H);Fundição (P) e aço rápido (Tipos T ou M).

ENGENHARIA DO PRODUTOCaracterísticas de Aços-liga:

Tipos Composição (%) Características

Aço-níquel 1 a 10% de Ni Resistência à ruptura e ao choque quando temperados

de 20 a 50% Resistência à tração, grande dureza, temperáveis em jato de ar.

Aço-cromo Até 6% Resistência a tração, duros, não resiste ao choque.

11 a 17% (inox) ------------

20 a 30% Resistência à oxidação mesmo em altas temperaturas

Aço-cromo-níquel 8 a 25% de Cr e 18 a 25% de Ni

Inoxidáveis resistentes ao calor e à corrosão química.

ENGENHARIA DO PRODUTOCaracterísticas de Aços-liga:

Tipos Composição (%)

Características

Aço-manganês 7 a 12% Extrema dureza, grande resistência a choques e desgastes

Aço-silício 1 a 3% Resistência à ruptura,elevado limite de elasticidade

Aço-silício manganês

1% de Si e Mn Grande resistência à ruptura e elevado limite de elasticidade

Aço-tungstênio 1 a 9% Dureza,resistência à ruptura, abrsão e propriedades magnéticas.

Aço-cobalto ---------------- Propriedades magnéticas, resistência à ruptura e abrasão

Aços rápidos 8 a 20% tungstênio;1 a 5% de Vn,Até 8% de molibdênio;3 a 4% de Cr

Excepcional dureza, resitência de corte mesmo com altas temperaturas devido a alta velocidade.

Aços Alumínio-cromo

0,85 a 1,2% de Al0,9 a 1,8% de Cr

Grande dureza superficial por tratamento termoquímico


Aplicações dos Aços-liga:Tipo Composição Uso

Aço-níquel 1 a 10% de Ni

Peças de automóveis, máquinas, ferramentas.

20 a 50% Válvulas de motores térmico, resistência elétricas

Aço-cromo Até 6% de Cr Esferas e rolos de rolamentos, ferramentas, projéteis.

11 a 17% (inox)

Aparelhos e instrumentos de medidas, cutelaria.

20 a 30% Válvulas de motores a explosão, fieiras, matrizes

Aço cromo-níquel

8 a 25% de Cr

15 a 18% Ni

Portas de forno, eixos de bombas, válvulas e turbinas

ENGENHARIA DO PRODUTOAplicações dos Aços-liga:

Tipo Composição Uso

Aço-manganês 7 a 12 % Mn Eixos de carros e vagões,agulhas, curvas de trilhos

Aço-silício 1 a 3% de Si Molas, núcleos de bombas elétricas

Aço-silício-manganês 1% de Si e Mn Molas diversas, molas de automóveis e vagões.

Aço-tungstênio 1 a 9% Ferramentas de corte, matrizes

Aço-cobalto ---------------- Imãs permanentes, chapas de induzidos

Aço-rápido Valores anteriores Ferramentas de corte, matrizes, fieiras e punçoes

Aços-Alumínio-cromo 0,85 a 1,2% de AlO,9 a 1,8% Cr

Camisas de motores a explosão, virabrequins, eixos


O Processo de Escolha dos Aços:• Qual a aplicação? Onde será usado?• Quais as condições de trabalho e,

consequente- mente , propriedades requeridas?• Qual o dimensionamento necessário?• Como é fornecido?• Qual o preço por quilo? Qual a

compatibilidade produto/mercado?


Metais Não-Ferrosos:Classificação por temperatura de fusão

Temperatura de Fusão Metais

Baixa Alumínio, cobre, magnésio, latão (Cu e Zn) e bronze (Cu e Sn).

Média Ligas de zinco, chumbo, ouro, prata e platina.

Alta Berílio, cromo, níquel e suas ligas, tungstênio, tântalo, molibdênio e colômbio, titânio e zircônio.


Aspectos importantes do alumínio:

• Alta relação resistência/peso;

• Boa conformabilidade;

• Alta resistência à corrosão;

• Excelente condutor elétrico;

• Imagnético e antifaíscas.


Aplicações dos metais não-ferrosos:

• Alumínio: perfis, trefilados, produtos

conformados (peças automotivas,

embalagens etc.)

• Cobre: tubulações, trefilados e peças

de arte fundidas, condutores elétricos e

térmicos, produtos anticorrosivos.


Aplicações dos metais não-ferrosos:

Magnésio: motores de aeronaves, rodas para

Veículos esportivos, blocos de motores de

veículos, em equipamentos que precisem de

absorção de energia elástica moderada, com

alta

capacidade de amortecimento


• Ligas de Zinco: São utilizados em componentes automotivos, peças para brinquedos, caixas de eletricidade etc. é também utilidade como revestimento de aço galvanizado.• Chumbo: utilizados em produtos e equipamentos sujeitos à corrosão, em equipamentos de Rios-X, e gama e que precisem absorver ruídos.


Metais preciosos:Utilizados majoritariamente na confecção de joias e, em circuitos impressos em que a máximaresistência é requerida.Metais com alta temperatura de fusão:Berílio: metal de baixa densidade, alto calorespecífico, alta resistência, excelente estabilidade dimensional. É utilizado em aviões militares e nosistema de freios do ônibus espacial, sistemas deReentrada na atmosfera, sistema óticos e espelhos.


Metais com alta temperatura de fusão:Cromo: proteção anticorrosiva, ampliar a resistência do aço à abrasão, ao desgaste e à corrosão.Níquel: aplicado em situações de resistência àalta corrosão ou a altas temperaturas.Metais refratários: também utilizados em altastemperaturas e alta resistência à corrosão, filamentos de lâmpadas, implantes cirúrgicos,processos químicos, bombas, válvulas e reatores.


Etapas de desenvolvimento de um produto:

MERCADO CLIENTE PRODUTO

PRODUÇÃO

LANÇAMENTO

DISTRIBUIÇÃO

DESCARTE


Competências e conhecimento da Produção• Design e Criatividade: Utilizar ciência e arte para gerar valor para o cliente;• Engenharia: Utilizar razão, funcionalidade, precisão e viabilidade do projeto de engenharia;• Visão sistêmica: Visão holística e sistêmica, cada decisão tomada impacta as demais etapas e componentes do projeto.


Dimensões do design:

Antropológica

tica

Artística

Sociológica

Design

Técnica

Econômica

Cognitiva


Desenvolvendo uma visão Sistêmica;Questões:• Como o desenho elaborado capta, assimila e transmite o

conceito do produto?• Em que o desenho elaborado diferencia-se em relação às

soluções existentes no mercado?• Até que ponto o desenho conduz a uma solução simples,

elegante e inovadora?• Até que ponto o desenho concebido é complexo e pode

inviabilizar a sua produção?


Determinação da constituição do produto:A questão mais difícil de é a de definição dosmateriais constituintes do produto. Aspectos como custo, durabilidade/confiabilidade, sustentabilidade entre outros são muito importantes. A compreensão sistêmica doprocesso é extremamente importante para odesenvolvimento do projeto.


Questões reflexivas sobre constituição do produto:• A disponibilidade das matérias-primas;• Opções de diferentes fornecedores;• Durabilidade, qualidade e

confiabilidade;• Reciclagem/descarte;• Custo versus Valor;


O Processo de seleção dos materiais:

Elaboração dos

desenhos dos

produtos

Componentes A

Componentes B

Levantamento das opções Lista de

materiais do componente B

Lista de materiais do

componente A

Lista de materiais do

componente C

Lista de materiais dos

componente D

Componentes C

Componentes D

Priorização e escolha das

opções


O Processo de Embalagem:A função de embalar o produto vai além da proteção do produto, envolve na maioria das vezes a estratégia de criação de valor e inovaçãovisando atrair o cliente, propondo uma forma de diferenciação em relação aos concorrentes.


As Etapas de um projeto de embalagem:1 – Aspectos gerais do produto;2 – Determinação do projeto de transporte;3 – Definição do material a ser utilizado na embalagem;4 – Avaliação do projeto, custos e testes de verificação.


Checklist relacionado à embalagens:• Descrição do produto a ser

acondicionado;• Forma de empilhamento;• Tipo de transporte a ser utilizado;• Mercado de destino;• Condições climáticas;• Condições de movimentação;


Checklist relacionado à embalagens:• Aspectos normativos e e exigências

fitossanitárias;• Aspectos dimensionais;• Peso do material embalado;• Tipo de manuseio da embalagem no

transporte;• Quantidade de transbordo;• Tipo de acondicionamento;


Checklist relacionado à embalagens:• Tempo e local de armazenamento;• Nível de fragilização do produto;• Modo de fechamento (manual, colado

etc.);• Quantidade de cores de impressão na embalagem;• Aspectos legais a serem afixados na

embalagem.


Identificação das exigências do Canal deDistribuição:• Identificação das exigências do canal;• Identificação dos pontos críticos, as

normas e as exigências para o transporte e armazenamento

do produto;• Considerar que as normas de exigências

variam de acordo com os canais.

ENGENHARIA DO PRODUTODesenvolvimento e detalhamento do projeto doprocesso produtivo:• Elaboração dos desenhos de execução;• Desenvolvimento da documentação;• Realização da análise crítica do produto;• Definição da previsão de demanda;• Projetar o processo produtivo;• Definição dos meios de controle.

ENGENHARIA DO PRODUTOA Análise Crítica do ProdutoO Método FMEA (Análise do Tipo e Efeito de Falha) – Aplicações:• Procurar reduzir a probabilidade de ocorrência de

falhas em projetos de novos produtos e processos;

• Procurar reduzir a probabilidade de falhas potenciais em processos já existentes;• Procurar aumentar a confiabilidade de processos

e produtos existentes através da análise de falhas que já ocorreram.


A Estruturação do Método de Análise de Falhas:Etapas:• Planejamento;• Análise de falhas em potencial;• Avaliação dos riscos;• Melhorias;• Continuidade.


Metodologia de elaboração do Projeto de Produção

• Elaboração do Mapa do Processo;

• Elaboração do fluxograma do processo;

• Definição dos recursos e insumos;

• Execução do levantamento dos custos;

• Definição do processo produtivo.

ENGENHARIA DO PRODUTOO Controle Estatístico da Qualidade• Definição das características da qualidade

a serem controladas;• Definição de padrões de medida das

características da qualidade;• Estabelecimento dos padrões de qualidade;• Executar o controle da qualidade;• Identificar e corrigir as prováveis causas de

falhas;• Executar o PDCA em relação ao SGQ.

engenharia do produto

Documents