Por que automatizar – e quando isso vale a pena para você?
No ensaio de materiais, os resultados dos ensaios devem fornecer uma avaliação confiável sobre o material – e não sobre influências do operador, processos manuais ou diferentes métodos de trabalho no laboratório. O ensaio automatizado de materiais ajuda a padronizar etapas recorrentes de ensaio, reduzir influências do operador e tornar os processos de ensaio mais reproduzíveis.
Para laboratórios de ensaio e garantia de qualidade, isso significa: menor dispersão, melhor comparabilidade e mais liberdade para que o pessoal qualificado possa se concentrar na avaliação, análise e melhoria de processos.
Por que os laboratórios de ensaio estão atingindo seus limites
Os ensaios de materiais são a base para decisões de qualidade, aprovações de materiais e desenvolvimento de produtos. Dos resultados dependem as aprovações de produção, os prazos de entrega ou as decisões técnicas no desenvolvimento de produtos.
Ao mesmo tempo, as exigências aos laboratórios de ensaio aumentam significativamente: mais ensaios em menos tempo, exigências mais rigorosas em termos de documentação e rastreabilidade, escassez de mão de obra qualificada e pressão crescente sobre os custos.
Essa situação torna-se particularmente crítica quando os ensaios de rotina ocupam grande parte do pessoal qualificado. Operadores experientes podem, de fato, controlar bem muitos fatores, mas ficam, então, disponíveis apenas de forma limitada para tarefas mais exigentes, como análise de dados, avaliação de materiais ou aprimoramento metodológico.
A questão central, portanto, não é apenas: Como é possível ensaiar mais amostras?
Mas sim: Como gerar resultados de ensaio de forma que sejam reproduzíveis, comparáveis e confiáveis em termos de processo?
O fator humano no ensaio de materiais
Em um ensaio de material, vários fatores influenciam o resultado. Além do próprio material, a máquina de ensaio, a preparação da amostra e o operador também desempenham um papel importante. O objetivo de uma estratégia de ensaio bem definida é minimizar, na medida do possível, todas as influências não relacionadas ao material.
Em processos de ensaio manuais, podem ocorrer variações devido, entre outros, aos seguintes fatores:
- Alinhamento variável da amostra
Se uma amostra não for sempre colocada da mesma maneira nas garras ou nos dispositivos de fixação, isso pode influenciar o resultado do ensaio. Especialmente em ensaios de rotina ligados à produção em série, um manuseio consistente é fundamental. - Medição imprecisa da seção transversal
Em muitos ensaios, as dimensões das amostras são utilizadas diretamente no cálculo dos parâmetros característicos. Medições imprecisas ou realizadas de forma inconsistente podem, portanto, levar a resultados divergentes. - Influência do calor ou da umidade das mãos
O calor e a umidade das mãos podem influenciar o comportamento à ruptura de um material. Dependendo do material, parâmetros como o limite de escoamento ou a resistência à tração podem ser prejudicados por isso. - Diferenças de procedimentos entre operadores ou locais
Quando os ensaios são realizados em vários laboratórios, turnos ou locais, métodos de trabalho divergentes podem gerar dispersões adicionais. Para os departamentos de qualidade, isso dificulta a avaliação dos resultados e pode tornar necessários novos ensaios.
A consequência não é apenas um problema técnico. Resultados dispersos ou de difícil comparação geram, no dia a dia do laboratório, esforço adicional, processos de aprovação mais demorados e bases de decisão pouco confiáveis.
Como os sistemas de ensaio automatizados reduzem as dispersões
Sistemas de ensaio automatizados padronizam etapas recorrentes do processo: alimentação, identificação, medição, ensaio, avaliação e documentação das amostras. Dessa forma, as séries de ensaios são realizadas em condições consistentes.
Dependendo da tarefa de ensaio, é possível integrar sistemas adicionais, como leitores de identificação, medidores de seção transversal, durômetros, medidores de rugosidade, sistemas de controle de temperatura ou conexões com bancos de dados.
Isso proporciona uma base de decisão mais sólida para a garantia da qualidade. Os resultados podem ser avaliados com maior segurança, os processos de aprovação tornam-se mais previsíveis e a equipe qualificada do laboratório pode se concentrar mais na análise, avaliação e otimização de processos.
A automação compensa. De forma mensurável e a longo prazo.
A decisão de adotar um sistema de ensaio automatizado é frequentemente avaliada com base no custo do investimento. No entanto, o que é decisivo é a rentabilidade ao longo de todo o ciclo de vida. Graças a uma maior utilização da capacidade, resultados de ensaio mais reproduzíveis, aprovações de produtos mais rápidas e maior segurança do processo, é possível reduzir custos de forma duradoura. Os indicadores a seguir mostram onde esses efeitos se tornam concretamente perceptíveis no dia a dia do laboratório.
Maior capacidade do laboratório sem pessoal adicional
Dados de ensaio mais precisos geram vantagens econômicas
Entregar os produtos mais rapidamente ao cliente
A automação compensa. O efeito econômico.
Cada vantagem, por si só, contribui para a rentabilidade do laboratório de ensaios. No geral, isso gera um valor agregado mensurável: os recursos disponíveis são melhor aproveitados, as decisões se baseiam em dados de ensaio mais confiáveis, os produtos chegam mais rapidamente ao mercado e os processos funcionam de forma mais estável. Assim, um investimento em automação se transforma em uma contribuição de longo prazo para a produtividade, a qualidade e a competitividade.
Flexibilidade apesar da automação
Uma objeção comum em relação aos ensaios automatizados de materiais é a preocupação de que os sistemas automatizados sejam pouco flexíveis para atender a requisitos de ensaio em constante mudança. No entanto, os sistemas modernos devem fazer exatamente isso: adaptar-se a novos materiais, normas alteradas ou aplicações adicionais.
Sistemas de ensaio automatizados como o ALEX, o roboTest N e o roboTest L permitem adaptar os fluxos de ensaio a novos formatos de amostras, sequências alteradas ou tarefas de ensaio adicionais. O SmartWizard, um assistente para o software de automação autoEdition3, auxilia os operadores a realizar esses ajustes de forma autônoma.
Ao mesmo tempo, os ensaios manuais continuam sendo possíveis a qualquer momento. Ensaios especiais, amostras individuais ou novos métodos podem, assim, ser realizados independentemente do processo automatizado.
Como se estrutura uma estratégia de ensaio automatizado no laboratório
Uma estratégia de ensaio automatizado não começa com a escolha de um robô, mas com a análise da tarefa de ensaio. Na primeira etapa, analisa-se o fluxo de ensaio existente: desde a identificação da amostra, passando pela medição e alimentação da amostra, até o ensaio propriamente dito, a avaliação e a documentação.
Com base nisso, define-se o grau de automação adequado. Para séries menores a partir de 10 amostras, a solução compacta de ensaio ALEX pode ser suficiente. Em caso de grandes volumes de ensaio, várias etapas de ensaio ou tarefas de medição adicionais, o sistema de ensaio totalmente automatizado roboTest R pode ser uma boa opção.
O software de automação autoEdition3 desempenha um papel central. Ele controla, regula e monitora o manuseio das amostras, os processos automáticos de medições e ensaios, bem como o armazenamento dos resultados de ensaio. O próprio ensaio é gerenciado — como em todas as máquinas de ensaio de materiais da ZwickRoell — pelo software de ensaio testXpert.
Dessa forma, as tarefas de automação e o gerenciamento do ensaio permanecem claramente separados: o autoEdition3 cuida do manuseio e do fluxo do processo, enquanto o testXpert gerencia o próprio ensaio.
Todas as vantagens em resumo:
- Resultados de ensaio mais reproduzíveis
- Menor influência do operador
- Melhor rastreabilidade
- Menos tarefas rotineiras e monótonas
- Bases de decisão mais confiáveis
- Aprovações de materiais mais rápidas
- O ponto mais importante continua sendo: Quando as influências do operador e da máquina são mantidas o mais constantes possível, o verdadeiro objeto de ensaio ganha maior destaque – o próprio material.
Quando vale a pena realizar ensaios automatizados de materiais?
A decisão sobre se a automação vale a pena não deve ser avaliada de forma generalizada com base no tamanho do laboratório. O que é decisivo é o processo de ensaio em específico: Quantas amostras são geradas regularmente? Quais etapas de ensaio são repetidas? Quais processos secundários, como identificação de amostras, medição de seção transversal ou documentação, precisam ser integrados?
De acordo com a experiência da ZwickRoell, cerca de 90% das automações se pagam já nos primeiros dois anos. A calculadora de ROI oferece uma primeira impressão sobre se vale a pena a automação total para uma aplicação de ensaio específica.
No entanto, uma análise fundamentada do retorno de investimento continua sendo importante. Isso porque a rentabilidade depende, entre outros fatores, do número diário de amostras, do tempo de ensaio por amostra, do grau de automação, dos custos com pessoal, dos horários de trabalho, dos modelos de turnos, das máquinas de ensaio disponíveis e de possíveis adaptações.
Para uma avaliação confiável, a ZwickRoell oferece um cálculo individual de retorno de investimento com base nas necessidades específicas de ensaio.
Pronto para o futuro: Compre máquinas de ensaio hoje, automatize amanhã
Atualmente, é possível prever apenas de forma limitada quais produtos o mercado de amanhã exigirá e quais serão os requisitos de ensaio adequados. Novos materiais, normas alteradas ou aplicações adicionais podem fazer com que os laboratórios de ensaio precisem adaptar ou ampliar seus processos de ensaio.
Uma vantagem dos sistemas de ensaio modulares da ZwickRoell é que eles podem ser preparados para atender a exigências futuras. Mesmo as máquinas de ensaio operadas manualmente podem, se necessário, ser adaptadas posteriormente com automação. Se uma máquina ZwickRoell existente for automatizada posteriormente, até 80% dos componentes existentes podem ser reutilizados.
Isso proporciona segurança ao investimento: o equipamento existente continua utilizável, enquanto o grau de automação pode ser adaptado a novos volumes de ensaio, requisitos de processo ou aplicações. Assim, a máquina de ensaio não é adquirida apenas para a tarefa de ensaio atual, mas permanece preparada para futuras adaptações desde o primeiro dia.
Conclusão: A automação ajuda a voltar o foco para o material
A automação dos ensaios de materiais é muito mais do que um meio de reduzir etapas de trabalho manuais. Ela auxilia os laboratórios de ensaio a minimizar as influências do operador, tornar os processos de ensaio mais reproduzíveis e utilizar os recursos disponíveis de forma mais eficiente.
Ao mesmo tempo, o desenvolvimento de soluções modernas de automação mostra que, hoje, a automação não é mais exclusiva dos grandes laboratórios de ensaio. Estão disponíveis diferentes níveis de expansão, desde o sistema básico para ensaios de rotina padronizados até o sistema de ensaios totalmente integrado.
No final, o foco recai sobre o objetivo real de qualquer ensaio de material: parâmetros confiáveis, nos quais, na medida do possível, apenas um fator conte – o próprio material.
