O processo de design técnico é indiscutivelmente a pedra angular dos projetos de desenvolvimento de produtos, sejam eles pequenos produtos personalizados ou instalações industriais de alta tecnologia. Ele fornece aos engenheiros diretrizes claras para planejar projetos e acompanhar seu progresso. Neste artigo, discutiremos detalhadamente o ciclo e o processo de design técnico.
O que é design técnico?
Vamos começar com uma visão geral do que é design técnico. Uma definição simples seria a aplicação de técnicas e princípios de engenharia para resolver de forma criativa e sistemática um problema de projeto.
Parece que mesmo a nossa definição simples é um pouco complicada. Por esse motivo, os designers dividem todo o processo em diferentes etapas do processo de design, o que confere ao seu trabalho mais clareza e estrutura.
O ciclo de design técnico começa na fase de idealização e acompanha o produto desde o protótipo até a produção, no ponto em que está pronto para lançamento no mercado.
Processo de design técnico
As seções a seguir discutem as fases individuais do processo com mais detalhes.
Definição de problema
A definição do problema é o primeiro e provavelmente o mais importante passo no processo de design. Nesta fase, a equipe de desenvolvimento se reúne com os envolvidos no produto, incluindo investidores, gerentes de produção e equipe de vendas.
Os requisitos de design do produto são discutidos detalhadamente e as expectativas de todo o grupo são claramente compreendidas. Estes incluem objetivos de alto nível, como funcionalidade do produto, requisitos estéticos, restrições orçamentárias, restrições de materiais, qualidade do produto, etc.
A definição do problema fornece aos designers uma estrutura para o seu trabalho. Conseqüentemente, são estabelecidas metas para as etapas subsequentes do ciclo de projeto, e é comum reconsiderar a definição do problema quando surgem problemas.
Pesquisar
Na fase de pesquisa do processo de projeto de engenharia, os engenheiros realizam um estudo aprofundado do projeto. Esta fase envolve uma investigação completa para compreender o problema a partir de várias fontes, como relatórios de literatura acadêmica, consultas de design e princípios técnicos de design.
Esta pesquisa dá aos designers uma visão específica sobre o problema e cria a base para decisões informadas. No final deste processo, os designers estão conscientes dos problemas que podem encontrar e das vantagens das quais podem tirar partido.
Requisitos de concepção
Uma vez concluída a fase de pesquisa, os engenheiros podem definir os requisitos do projeto, traduzindo suas descobertas em critérios específicos. Esses critérios são técnicos, específicos e mensuráveis.
Por exemplo, em um processo comum de projeto de engenharia, esses requisitos incluem objetivos como peso do produto, volume, vida útil, segurança do usuário e custo de fabricação.
Estudo de viabilidade
Em seguida vem a fase de viabilidade. Esta é uma fase crítica no processo de design que envolve a avaliação da praticidade e viabilidade de soluções potenciais. Os engenheiros avaliam suas ideias em relação às restrições técnicas, ambientais, financeiras e legais.
Desta forma, os designers desenvolvem uma compreensão mais abrangente do projeto que vai além dos aspectos centrais do design. Além disso, podem identificar potenciais riscos, desafios e tecnologias que os podem ajudar a definir um caminho prático a seguir.
Além disso, garantir a viabilidade de um projeto é normalmente também crucial para garantir o financiamento dos investidores.
Criação de conceito
Projetos realizáveis avançam para a fase de desenvolvimento de conceito. Esta é uma fase de brainstorming intensivo em que a equipe de design propõe ideias para vários conceitos de design. A ênfase é colocada na criatividade e na resolução de problemas, com os membros da equipe incentivados a encontrar todas as soluções possíveis para o problema em questão.
O brainstorming intensivo geralmente cria um conjunto de conceitos de design potenciais com os quais a equipe pode avançar.
No entanto, após esta fase inicial, os designers envolvem-se em discussões específicas sobre ideias para eliminar ideias ruins e mudar seu foco para conceitos dignos de exploração adicional. Esta é uma fase importante no processo de design, pois as ideias com baixo potencial são filtradas e a equipe ganha clareza e orientação em sua abordagem.
Primeiro rascunho
Após a conclusão de um conceito que deverá ser trabalhado posteriormente, os designers agora precisam dar uma mãozinha. A fase inicial de design envolve a criação de esboços ou rascunhos iniciais da solução proposta, com foco nos principais recursos e requisitos de design.
Além disso, esses designs também são uma boa maneira de comunicar suas intenções e ideias de design para equipes não técnicas. Este é um aspecto importante do design técnico, pois a comunicação entre as equipes é necessária para garantir o progresso e a transparência no processo.
Esses rascunhos iniciais servem como ponto de partida para refinamentos adicionais nas fases subsequentes.
Otimize projetos e desenhos técnicos
Ao final da fase inicial do projeto, os designers geralmente passaram por um longo processo de eliminação para determinar o projeto exato com o qual desejam avançar. No entanto, neste ponto do processo de projeto de engenharia, o projeto original ainda está longe de ser um projeto funcional.
Portanto, a fase de projeto detalhado e otimização preenche a lacuna entre o projeto conceitual e funcional. Primeiro, os detalhes necessários são adicionados no primeiro rascunho. As dimensões são determinadas, os materiais são selecionados, as tolerâncias são determinadas e as configurações/limitações da montagem são definidas. Estas são atividades fundamentais de projeto mecânico que garantem a funcionalidade e segurança de um projeto de engenharia.
Os engenheiros usam desenhos técnicos para consolidar e comunicar todas essas informações dentro e entre as equipes. Após o dimensionamento, também poderá ser realizado um estudo de otimização. Esta é uma boa prática de design e engenharia. O objetivo é maximizar o desempenho do produto encontrando a melhor configuração dos insumos do projeto (dimensões, orientação, ajustes técnicos, etc.).
Desenvolvimento e teste de protótipo
A fase de desenvolvimento e teste do protótipo trata de trazer o design do produto para uma forma funcional e tangível. Nesta fase do processo de design, vários métodos de prototipagem rápida, como impressão 3D ou usinagem CNC, são usados para produzir protótipos funcionais do design.
Após a produção, os engenheiros realizam testes rigorosos para identificar defeitos e áreas de melhoria. Os testes podem incluir testes de falha, testes de fadiga, testes de sobrecarga, etc. Todos estes testes visam simular o ambiente real de trabalho do produto e verificar se o design funciona de forma eficiente nestas condições ou não.
Esta fase geralmente é muito iterativa, pois cada ciclo de testes revela novos problemas que exigem revisões de design. A transição do design conceitual para o design final requer tempo e paciência da equipe de design.
Além disso, esta fase do ciclo de design também inclui um estudo aprofundado de design para fabricação. Esta análise concentra-se no ajuste fino do design para garantir a compatibilidade com os processos de fabricação. Por exemplo, cantos internos afiados podem ser arredondados para uma usinagem CNC conveniente.
No final da demorada fase de desenvolvimento e teste do protótipo, o design está totalmente pronto para produção em série.
Produção
A fase final do processo de design é a produção. Após essa fase, a equipe leva o produto ao mercado e ele chega às mãos dos usuários finais. Portanto, esta é uma fase crítica, pois os erros são inaceitáveis e os riscos são elevados.
Como parte do projeto técnico, a equipe de projeto encaminha seu trabalho para o departamento de produção. A equipe de produção então cria um plano de fabricação com base em fatores como prazos, processos de fabricação selecionados, análise DFM, requisitos de qualidade e quantidade e disponibilidade de material.
Por exemplo, se a quantidade do produto for pequena, a equipe de produção se concentrará em métodos de produção de pequenos lotes, como usinagem CNC ou fundição a vácuo, em vez de moldagem por injeção ou fundição sob pressão.
Após a produção, os produtos passam por um sistema de testes de qualidade onde são verificados requisitos como tolerâncias dimensionais e de forma, qualidade superficial e tratamentos térmicos.
A maioria das empresas trabalha com um limite de qualidade predefinido. Por exemplo, uma empresa que opera no nível 6-sigma deve garantir que ocorram menos de 3,4 defeitos por milhão de oportunidades. Tais requisitos ajudam a manter a qualidade de fabricação.
Por fim, a equipe de produção embala os produtos e os entrega ao departamento de cadeia de suprimentos.
Este ponto marca o fim do ciclo de design técnico.
Habilidades importantes que você precisa dominar para design técnico
O design de engenharia é um campo em crescimento, com muitas oportunidades para jovens profissionais. Está em constante evolução e incorporando disciplinas relacionadas em seu extenso corpo de conhecimento. Isso destaca o fato de que os engenheiros de projeto precisam se manter atualizados com a tecnologia moderna para permanecerem competitivos.
Embora o desenvolvimento do ciclo de design técnico seja um campo amplo, destacaremos algumas das competências essenciais dos designers.
Conhecimento de engenharia
O primeiro e mais importante requisito para se tornar um designer talentoso é adquirir conhecimentos de engenharia. Isso inclui uma compreensão completa de tópicos como engenharia mecânica, sistemas térmicos e fluidos, fabricação e CAD. Esta lista poderia continuar, mas destacaremos alguns dos tópicos principais para fornecer uma visão geral básica.
É claro que os requisitos de conhecimento podem mudar dependendo do setor do designer. É uma boa prática identificar antecipadamente seus interesses e começar a desenvolver essas habilidades específicas para obter vantagem.
Resolução criativa de problemas
Design é encontrar soluções criativas para problemas complexos. Um designer deve ter capacidade criativa para encontrar soluções inovadoras para problemas técnicos. Além disso, essas soluções também devem atender aos requisitos de projeto especificados e aderir aos padrões de projeto.
Como você pode imaginar, pode ser difícil ter ideias que não sejam apenas novas e criativas, mas também práticas do ponto de vista técnico. Portanto, os aspirantes a designers devem participar de projetos de design para melhorar suas habilidades e se tornarem bons em seu trabalho.
Comunicação e trabalho em equipe
Como vimos, o processo de design técnico não é fácil. Raramente uma pessoa consegue lidar com toda a carga de trabalho sozinha. Portanto, é comum trabalhar em uma equipe de funcionários técnicos e não técnicos quando se trabalha em um projeto de desenho técnico.
Portanto, a comunicação e o trabalho em equipe são uma das habilidades mais importantes para engenheiros e fabricantes. Se vocês trabalharem bem juntos, poderão apoiar muito bem sua equipe. Os membros da equipe contribuem para a carga de trabalho, complementam-se e mantêm o respeito.
A comunicação também é uma habilidade fundamental no trabalho em equipe. Existem inúmeras situações em que a comunicação ineficaz pode causar problemas. Por exemplo, a falta de comunicação dos requisitos de qualidade ao departamento de produção pode ter consequências graves na forma de produtos defeituosos.
Projeto técnico e projeto para fabricação
Nesta seção final, gostaríamos de abordar o tópico de projeto de engenharia e projeto de fabricação. Ambas as áreas estão intimamente ligadas e trabalham juntas para tornar um produto bem-sucedido.
O processo de construção foi explicado em detalhes nas seções anteriores. Como vimos, envolve inúmeras etapas e funções claramente definidas para os engenheiros de projeto em cada etapa.
Design for Manufacturing, em termos simples, é uma especialidade que se concentra em tornar um projeto fácil de fabricar. Isto é feito alterando o design para que sua funcionalidade permaneça inalterada, mas a produção se torne mais barata e rápida.
Um exemplo comum de análise DFM é o uso de cantos internos arredondados, removendo ranhuras profundas e estreitas e evitando paredes finas na usinagem CNC para garantir melhor qualidade de superfície e desgaste mínimo da ferramenta. Isto não altera a usabilidade do produto, mas reduz drasticamente o desperdício de peças, os tempos de ciclo e o desperdício de material.
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Concluindo
O processo de design técnico é certamente uma excelente forma de resolver problemas de design. As diferentes etapas do processo de design técnico tornam todo o processo muito sistemático e fácil de entender e ajudam as equipes de design a organizar melhor o seu trabalho.
Perguntas frequentes
Por que a prototipagem é importante no ciclo de design técnico?
A prototipagem é crucial para validar o projeto técnico antes de entrar em produção em série. Devido à complexidade dos projetos de design técnico, erros são esperados. Na fase de prototipagem, esses erros de design são eliminados e os designers podem melhorar o design ao longo das iterações.
Quais ferramentas são utilizadas para construção técnica?
Muitas ferramentas são usadas em projetos de engenharia, como CAD, CAE, FEM, aprendizado de máquina, análise de ciclo de vida, etc. A escolha exata das ferramentas de engenharia depende da etapa específica do processo de projeto de engenharia e do tipo de projeto.
Como encontrar o fabricante certo para construção técnica?
Os fatores que você deve considerar ao escolher um fabricante de projetos de engenharia incluem capacidade de fabricação, qualidade do serviço, custo, disponibilidade de material e atendimento ao cliente.
