Engenharia Integrada Por Computador
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ENGENHARIA INTEGRADA POR COMPUTADOR
Prof. Eng. Maurício dos S. Machado
Março de 2015
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BIBLIOGRAFIA
Prof. Eng. Maurício Machado 2
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FASES DE UM PROJETO
Prof. Eng. Maurício Machado 3
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FASES DE UM PROJETO
FASE 1 – IDENTIFICAÇÃO DO PROBLEMA:
A origem de qualquer produto novo ou a alteração de um produto existente resulta de uma necessidade domercado. Esta fase não é mais do que a tomada de conhecimento de uma necessidade de mercado e aidentificação do problema de criação de um novo produto. É a fase onde é recolhida informações sobre o produto,mercado, valores, entre outros.
Prof. Eng. Maurício Machado 4
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FASES DE UM PROJETO
FASE 2 – DESENVOLVIMENTO DE CONCEITOS:
Esta é a fase mais criativa de todo o processo. Uma ideia pode gerar muitas outras ideias, onde nem todas possamser executadas. É o momento que surge desde ideias absurdas a ideias brilhantes. Nesta etapa o esboço possuipapel importante, pois é a materialização da ideia.
Prof. Eng. Maurício Machado 5
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FASES DE UM PROJETO
FASE 3 – COMPROMISSOS:
Tomando os conceitos e ideias da fase anterior, analisa-se os prós e os contras de cada solução possível. Sãoestudadas a produção, manutenção e reciclagem dos componentes. Momento onde surge a preocupação commateriais e processos de fabricação que são alocados em softwares especializados como CAD/CAM e simuladores.
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FASES DE UM PROJETO
FASE 4 – MODELOS/PROTÓTIPOS:
Pode haver necessidade de fazer um protótipo, em escala ou em tamanho real para efetuar testes variados, como:facilidade de fabricação, testes aerodinâmicos, de durabilidade, ou simplesmente para verificar a aparência doproduto. Dependendo dos resultados dos testes desta fase, poderá haver alterações no projeto, podendo estasserem de simples modificação ou ao caso de inviabilizar o projeto.
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FASES DE UM PROJETO
FASE 4 – MODELOS/PROTÓTIPOS:
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CAD – Computer Aided Design
Prof. Eng. Maurício Machado 9
INTRODUÇÃO:
O desenho técnico tem sido parte integrante da indústria desde a sua concepção como organização produtiva, pois
o desenho técnico é o elo de ligação entre o departamento de projetos (PI&D) e a produção. O desenho preparado
com padrões pré-determinados faz com que a informação seja rapidamente comunicada para o resto da fábrica,
proporcionando a confecção do produto idealizado, com maior rapidez.
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CAD – Computer Aided Design
Prof. Eng. Maurício Machado 10
INTRODUÇÃO:
A evolução crescente dos computadores e a redução do seu custo nos dias atuais proporcionam a utilização desta
nova ferramenta, o Desenho Assistido por Computador. Porém nota-se que a maioria das pessoas utilizam o CAD de
maneira superficial, sem a utilização de todo o potencial que a ferramenta possui, como a manipulação e integração
de informações, conceber projetos através da representação em três dimensões, simulações, diminuindo a
possibilidade de erros por incoerências, etc.
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EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS
PLANTA DE PROCESSO:
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EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS
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DESENHO DE PROCESSO:
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EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS
DESENHO DE ESTRUTURA:
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EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS
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LAYOUT:
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EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS
Prof. Eng. Maurício Machado 15
DESENHO DE MECÂNICA:
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EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS
Prof. Eng. Maurício Machado 16
DESENHO DE TUBULAÇÃO – ISOMETRICO:
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EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS
DESENHO ELETRICO:
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EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS
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DESENHO SEGURANÇA:
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EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS
Prof. Eng. Maurício Machado 19
MODELO/MAQUETE ELETRÔNICA:
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EX. DE CAD EM PROJETOS COMPLEXOS
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PRODUTO:
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OUTROS SOFTWARES EM PROJETOS COMPLEXOS
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GERENCIAMENTO DA EMISSÃO DE DOCUMENTOS:
Documentos de Interface
Risco sobre Interferências e Inconsistências
Gestão do Conhecimento
GERENCIAMENTO DA PRODUÇÃO:
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CAD – Computer Aided Design
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SISTEMAS DE PROJETO:
Atualmente existe uma variedade de opções que devem ser consideradas ao analisar os sistemas CAD, dentre elas
algumas caracterizam a funcionalidade do sistema, ou mesmo sua aplicabilidade integrada com outros softwares.
Considerando o tratamento dos dados existem hoje no mercado algumas variações dentre os quais dividem-se em
2D e 3D.
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CAD – Computer Aided Design
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SITEMAS 2D:
Além do sistema CAD 2D ser mais ágil para desenhar elementos que não requerem estudos volumétricos, ele
permite com maior facilidade a reutilização de peças/informações similares de outros desenhos. Ao mesmo tempo,
é mais fácil de ensinar está ferramenta devido sua similaridade com o processo de desenho técnico. Para algumas
aplicações a representação 2D é suficiente, como por exemplo em projetos de esquemas elétricos, hidráulicos,
circuitos e placas eletrônicas.
Outro exemplo de grande importância, é a elaboração de croquis, para suportar a produção, pois é mais ágil. Neste
caso ele deve trabalhar em conjunto com um sistema CAPP, que seria responsável pela geração dos dados
representados nos desenhos (como lista de ferramentas, instruções de montagem, inspeções, etc.).
Empresas de pequeno e médio porte do setor mecânico preferem utilizar sistemas 2D, pois além do menor custo de
aquisição e formação de seus funcionários, esses sistemas exigem máquinas inferiores as solicitadas por sistemas
3D.
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CAD – Computer Aided Design
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SITEMAS 3D:
A modelagem 3D apresenta as dificuldades que são próprias do processo de desenho, pois o projetista é obrigado a
considerar as três dimensões simultaneamente. Em alguns casos, a utilização do modelo 3d é imprescindível, como,
por exemplo, na aplicação de análises por elementos finitos para verificação de tensões, escoamento, temperatura,
etc. e ainda quando há a necessidade de se calcular o volume, propriedades de massa o eixo de inércia e
verificação de interferências.
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CAD – Computer Aided Design
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SITEMAS 3D:
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CAD – Computer Aided Design
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VANTAGENS:
Razões para se instalar um sistema computacional para auxílio de projeto:
Aumento da capacidade do projetista/engenheiro;
Melhorar a qualidade do projeto;
Erros de projetos reduzidos;
Maior número de alternativas em um curto período de tempo;
Criação de banco de dados para manufatura (lista de componentes, número de peças/conjuntos, especificações
de materiais);
Informações geométricas que alimentam um CNC;
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CAD – Computer Aided Design
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VANTAGENS DE INTERAÇÃO COM OUTROS SOFTWARES:
Os ganhos de produtividade, qualidade, prazos e previsão de falhas/inconsistências/interferências são inegáveis
com a interação entre outros tipos de sistemas
Padronização e personalização do CAD para as rotinas de trabalho;
CAP ou CAPP – planejamento da produção assistido por computador;
MRP – plano de requisição de materiais;
CAE – simulações e cálculos a partir do desenho de uma peça;
CAM – (manufatura assistida por computador) integração entre computador com a máquina de comando
numérico;
CNC – comando/controle numérico computadorizado.
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CAD – Computer Aided Design
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DESVANTAGENS:
As desvantagens são poucas embora consideráveis:
Elevado custo de aquisição do software;
Elevado custo de aquisição do hardware;
Elevado custo de treinamento/aperfeiçoamento do colaboradores;
Custo da perda de operador pela concorrência.
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CAD – Computer Aided Design
Prof. Eng. Maurício Machado 29
APLICAÇÃO:
Áreas e exemplos de aplicação:
Aero espacial: testes de estrutura e projetos hidráulicos;
Arquitetura: plantas, elevações, perspectivas, elétrica, hidráulica;
Automotivo: projeto de carroceria;
Elétrico: esquemas e diagramas de conexão;
Eletrônica: placa de circuito impresso e projetos de circuitos integrados;
Mecânico: projeto de máquinas, processos, layout, projetos de ferramentas e acessórios;
Hidráulica: esquemas hidráulicos, diagramas isométricos, plantas e planejamento de tubulações industriais.
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CAD – Computer Aided Design
Prof. Eng. Maurício Machado 30
CUSTOMIZAÇÃO:
A possibilidade de criar macros ou programas que trabalhem “por cima” de softwares de CAD, traduz-se no
aumento da utilização do mesmo em qualquer área do projeto, uma vez que, o software pode ser moldado
conforme as mais particulares exigências da indústria.
Ex.: transcrever as dimensões da peça em uma planilha em Excel, quando um altera ou outro também é modificado.
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CAD – Computer Aided Design
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PROGRAMAS:
AutoCAD (2D);
Inventor (3D);
ProEngineer (3D);
Solid Works (3D);
Solid Edge;
Power Shape;
Catia;
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CAD – Computer Aided Design
Prof. Eng. Maurício Machado 32
CAPP – PLANEJAMENTO DO PROCESSO ASSISTIDO POR COMPUTADOR:
Existem três tipos de sistemas CAPP que são :
Interativo: O CAPP Interativo confecciona um plano de processo de uma peça pela primeira vez a partir de uma
“folha em branco”. Este tipo de sistema CAPP é bastante utilizado onde os planos de processo não possuem dados
semelhantes que permitam o reaproveitamento de informações.
O sistema CAPP Interativo possui uma característica de permitir a geração de qualquer plano de processo, porém o
tempo de sua confecção não é muito satisfatório. Um aumento da produtividade e qualidade deste tipo de sistema
CAPP acontece através da utilização de padrões de planejamento, tais como: operações padrão e cadastro de
recursos padrão.
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CAD – Computer Aided Design
Prof. Eng. Maurício Machado 33
CAPP – PLANEJAMENTO DO PROCESSO:
Variante: Um sistema Variante permite encontrar e copiar um plano semelhante, para servir de base para o novo
plano de processo de uma nova peça. Este plano pode ser obtido a partir de um produto com geometria próxima à
do produto original ou através da parametrização de planos de produtos semelhantes em famílias. Com isso,
consegue-se uma padronização maior dos planos de processos e uma elevada velocidade de geração de planos de
processo.
As alterações ou ajustes nos planos de processos podem ser realizados utilizando o sistema CAPP Interativo. Neste
ponto, é importante ressaltar a necessidade de se atualizar os planos através de padrões de planejamento, pois
assim a consistência da sequência de operações é mantida para apoiar futuras reutilizações dos planos.
![Page 34: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/34.jpg)
CAD – Computer Aided Design
Prof. Eng. Maurício Machado 34
CAPP – PLANEJAMENTO DO PROCESSO:
Automático: O sistema CAPP automático gera um plano de processo a partir do reconhecimento de features
(características) e do processamento de regras ou algoritmos baseados nos features. Os features, de maneira
simplificada, podem ser considerados como a descrição técnica e geométrica de regiões de um produto,
normalmente provinda de um sistema CAD.
Este tipo de sistema pode gerar informações de alta precisão numa velocidade bastante elevada. Entretanto, tais
sistemas são difíceis de serem abrangentes. Sua aplicação é mais viável em indústrias com itens muito semelhantes
e normalmente de baixa complexidade.
Um grande problema desta solução é o seu tempo de implantação elevado e a dificuldade de se levantar a
“Inteligência” (regras) do sistema automático. Além disso, essa “Inteligência” deve ser flexível para se ajustar às
constantes alterações de ferramentas, projetos e materiais dos produtos, novas máquinas e técnicas de produção.
![Page 35: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/35.jpg)
SIMULAÇÃO DE SISTEMAS - ARENA
Prof. Eng. Maurício Machado 35
SIMULAÇÃO:
Simulação é a técnica de estudar o comportamento e reações de um determinado sistema através de modelos,
que imitam na totalidade ou em parte as propriedades e comportamentos deste sistema em uma escala menor,
permitindo sua manipulação e estudo detalhado.
Ex.: Simulação aerodinâmica de um avião em tuneis de vento;
Simulação da ancoragem de um navio;
Simulação da cavitação da hélice de um navio;
Simulação da fumaça do chaminé de um navio no casario.
![Page 36: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/36.jpg)
SIMULAÇÃO DE SISTEMAS - ARENA
Prof. Eng. Maurício Machado 36
ETAPAS DA SIMULAÇÃO NO ARENA:
1. É realizado um estudo sobre o comportamento do sistema a ser simulado, coletando-se as informações de
tempo necessárias;
2. O modelo é construído no ARENA e alimentado com os tempos coletados na etapa anterior;
3. O ARENA é acionado para fazer funcionar o modelo e gerar resultados sobre o seu comportamento;
4. Estes resultados são analisados e, baseado nas conclusões, novas mudanças são feitas no modelo para
aperfeiçoar o processo;
5. Neste ponto, retorna-se para a etapa 3, gerando novos resultados. Este ciclo se repete até que o modelo se
comporte de forma satisfatória. Como se trata de uma réplica fiel do sistema original, os resultados obtidos pelo
modelo serão válidos também para o sistema.
![Page 37: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/37.jpg)
SIMULAÇÃO DE SISTEMAS - ARENA
Prof. Eng. Maurício Machado 37
EXEMPLO:
Chegada de 1 produto em média por minuto
Chegada exponencial com média 1 produto por minuto
![Page 38: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/38.jpg)
CAE - Computer Aided Engineering
Prof. Eng. Maurício Machado 38
O mercado atual, cada vez mais competitivo, exige um produto com padrões de qualidade elevados, dentre as
principais características necessárias temos a confiabilidade e a durabilidade.
O termo CAE designa um conjunto de técnicas que permitem a avaliação de aspectos de um produto geralmente
concebido através de CAD.
Em determinada fase do processo de pesquisa e desenvolvimento de um novo produto, depara-se com a
necessidade de prever o comportamento real de seu projeto. Uma das possíveis soluções é a construção de
protótipos ou modelos em escala reduzida para ensaios em laboratório, onde instrumentos de medição
estrategicamente distribuídos reuniriam dados de tensão, deformações, velocidades, forças, etc. Entretanto, a
metodologia de construção e ensaio de diversos protótipos costuma consumir mais tempo e recursos do que seria
o desejável, não sendo portanto a solução ideal.
O atual estado de desenvolvimento tecnológico permite que software simulem situações físicas reais de maneira
bastante completa, resultando em verdadeiros protótipos virtuais.
![Page 39: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/39.jpg)
CAE - Computer Aided Engineering
Prof. Eng. Maurício Machado 39
ANÁLISE DE TENSÕES POR ELEMENTOS FINITOS
Os softwares de CAE utilizam modelos digitais para simular fenômenos físicos reais através de métodos numéricos
aproximados. Os sistemas CAE mais difundidos são baseados no método dos elementos finitos, o qual separa um
modelo CAD em pequenas partes, resolvendo então um conjunto de equações algébricas para obter os resultados,
em função das cargas e condições de contorno aplicados.
Estes softwares estão difundidos entre os profissionais da área, são geralmente utilizadas para simulação de
tensões estáticas lineares.
A tecnologia de Simulação de Eventos Mecânicos (MES) adiciona movimento a analise tradicional de elementos
finitos, dispensando assim o conhecimento prévio das forças envolvidas. Deste modo seria suficiente introduzir,
por exemplo, a velocidade da bicicleta e o perfil da estrada (parâmetros que são conhecidos), que o software nos
retorna os resultados (tensões, deformações, falhas do material de forma intuitiva.
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CAE - Computer Aided Engineering
Prof. Eng. Maurício Machado 40
EVOLUÇÃO DO SISTEMA
Os softwares de CAE estão evoluindo constantemente, o que proporciona melhores interfaces homem/máquina, e
principalmente a integração entre sistemas CAD/CAM. Este progresso proporciona melhor interligação e
integração estre sistemas e exige menores requisitos computacionais, consequentemente hardwares mais baratos.
![Page 41: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/41.jpg)
CAE - Computer Aided Engineering
Prof. Eng. Maurício Machado 41
VANTAGENS
A principal vantagem da utilização do CAE é a possibilidade de testar, simular e eventualmente validar um produto
3D sem ter que construí-lo fisicamente.
CADDesenho
CAETestes
CAMOperação em
Maquina
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CAE - Computer Aided Engineering
Prof. Eng. Maurício Machado 42
DESVANTAGENS:
As desvantagens são:
Elevado custo de aquisição do software;
Elevado custo de aquisição do hardware;
Elevado custo de treinamento/aperfeiçoamento do colaboradores;
Custo de manutenção do operador.
![Page 43: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/43.jpg)
CAE - Computer Aided Engineering
Prof. Eng. Maurício Machado 43
EXEMPLOS:
![Page 44: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/44.jpg)
CAE - Computer Aided Engineering
Prof. Eng. Maurício Machado 44
EXEMPLOS FORÇAS E DESLOCAMENTO EM 2D E 3D:
![Page 45: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/45.jpg)
CAE - Computer Aided Engineering
Prof. Eng. Maurício Machado 45
Antigamente, numa fase inicial era necessário fazer um projeto da peça a ser produzida. Este era normalmente
elaborado por profissionais experientes (engenheiro), mas mesmo nestas condições existia a possibilidade destes
cometerem erros. Depois, se perdia bastante tempo para efetuar todos os cálculos necessários. Em seguida, o
projeto era envaido para fabricação de um primeiro protótipo. Posteriormente, a peça era analisada e testada para
verificar se atende ou não os requisitos.
Com a descrição do processo tradicional, é fácil verificar que os softwares CAD e CAM vieram a economizar tempo e
muito dinheiro.
![Page 46: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/46.jpg)
EXEMPLO DE FABRICAÇÃO DE EMBARCAÇÃO EM CAD/CAM/CNC
Prof. Eng. Maurício Machado 46
PROJETO DESENHADO A MÃO:
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EXEMPLO DE FABRICAÇÃO DE EMBARCAÇÃO EM CAD/CAM/CNC
Prof. Eng. Maurício Machado 47
PROCESSO DE FABRICAÇÃO CONVENCIONAL:
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EXEMPLO DE FABRICAÇÃO DE EMBARCAÇÃO EM CAD/CAM/CNC
Prof. Eng. Maurício Machado 48
PROJETO EM CAD:
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EXEMPLO DE FABRICAÇÃO DE EMBARCAÇÃO EM CAD/CAM/CNC
Prof. Eng. Maurício Machado 49
PROCESSO DE FABRICAÇÃO COM CAM E CNC:
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EXEMPLO DE FABRICAÇÃO DE EMBARCAÇÃO EM CAD/CAM/CNC
Prof. Eng. Maurício Machado 50
PROCESSO DE FABRICAÇÃO COM CAM E CNC:
![Page 51: Engenharia Integrada Por Computador](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022033015/55cf8fec550346703ba148cf/html5/thumbnails/51.jpg)
CAE - Computer Aided Engineering
Prof. Eng. Maurício Machado 51