Polir robótico versus polir químico para acabamento de jóias (custos de mão-de-obra e uniformidade da superfície)

PFT, Shenzhen

Resumo
Este estudo avalia as técnicas de polimento robótico e polimento químico para acabamento de joias, com foco na eficiência de custos de mão de obra e uniformidade da superfície. Uma análise comparativa foi conduzida usando um conjunto de amostras de 120 componentes de prata e ouro. O polimento robótico empregou um braço articulado de seis eixos com cabeças de polimento de velocidade variável, enquanto o polimento químico aplicou banhos de ácido controlados sob condições padronizadas. As medições de rugosidade da superfície (Ra) foram registradas usando um perfilômetro de contato, e os custos de mão de obra foram calculados com base no tempo de processo e no envolvimento do operador. Os resultados indicam que o polimento robótico atinge uma uniformidade de superfície consistente (variação de Ra ≤5%) com custos iniciais de equipamento mais altos, mas despesas de mão de obra por peça mais baixas. O polimento químico oferece uniformidade comparável para geometrias simples, mas exibe maior variabilidade em superfícies complexas e incorre em custos operacionais relacionados à segurança mais altos. As descobertas apoiam a seleção do polimento robótico para produção de joias de alto volume e intrincadas, enquanto o polimento químico permanece adequado para acabamento em lote mais simples com investimento limitado.

1. Introdução

O acabamento de joias requer alta precisão para atender aos padrões estéticos e de qualidade. A suavidade e uniformidade da superfície influenciam diretamente o apelo do produto, enquanto os custos de mão de obra impactam significativamente a economia da produção. O polimento robótico e o polimento químico são dois métodos de acabamento amplamente adotados, mas seu desempenho comparativo em relação à eficiência operacional e consistência da superfície requer avaliação quantificável. Este estudo fornece uma avaliação sistemática para orientar a seleção do processo na fabricação industrial de joias.

2. Métodos de Pesquisa

2.1 Abordagem de Design

Uma estrutura experimental comparativa foi estabelecida, com foco na entrada de mão de obra e nos resultados de rugosidade da superfície. O estudo incorporou repetibilidade e reprodutibilidade, testando componentes de joias idênticos sob condições controladas.

2.2 Fontes de Dados

Os dados foram coletados de uma instalação de fabricação de joias com sede em Shenzhen durante um período de quatro semanas. Os tipos de componentes incluíram 60 pingentes de prata e 60 anéis de ouro, representando uma variedade de geometrias de superfície.

2.3 Ferramentas e Modelos Experimentais

• Polimento Robótico: Braço robótico de seis eixos (KUKA KR6) equipado com cabeças de polimento de velocidade variável, programado para controle de caminho automatizado.

• Polimento Químico: Configuração de banho de ácido padronizada com controle de temperatura (25 ± 1°C) e protocolos de imersão cronometrados.

• Ferramentas de Medição: Perfilômetro de contato (Mitutoyo SJ-410) para medições de Ra, custo de mão de obra calculado a partir de registros de tempo do operador.

Todos os procedimentos foram documentados para garantir a reprodutibilidade, incluindo scripts de caminho do robô, composições de banho químico e protocolos de segurança.

3. Resultados e Análise

3.1 Comparação da Rugosidade da Superfície

Tabela 1. Comparação da Rugosidade da Superfície (Ra)

O polimento robótico demonstrou menor variabilidade em geometrias simples e complexas, garantindo um acabamento uniforme. O polimento químico mostrou maior variação de Ra, particularmente em formas complexas.

3.2 Avaliação do Custo de Mão de Obra

Figura 1. Custo de Mão de Obra por Peça

A análise de custos de mão de obra indicou que o polimento robótico reduziu o envolvimento do operador em 60%, enquanto o polimento químico exigiu monitoramento contínuo para segurança e controle de qualidade.

4. Discussão

4.1 Interpretação Mecânica

A maior uniformidade no polimento robótico é atribuída ao controle preciso do caminho da ferramenta e à força de contato consistente. A uniformidade do polimento químico é dependente da geometria, limitada pela exposição diferencial ao ácido em áreas rebaixadas.

4.2 Limitações

• A configuração robótica requer maior investimento inicial e manutenção.

• O polimento químico apresenta desafios de gerenciamento ambiental e de segurança.

4.3 Implicações Práticas

Para a produção de alto volume de joias com design intrincado, o polimento robótico otimiza a qualidade da superfície e a eficiência da mão de obra. O polimento químico permanece aplicável para lotes mais simples e de baixo volume com restrições de custo.

5. Conclusão

O polimento robótico oferece uniformidade de superfície superior e custos de mão de obra por peça mais baixos, tornando-o adequado para acabamento de joias complexas e de alto volume. O polimento químico é adequado para geometrias simples, mas acarreta maior monitoramento de mão de obra e custos indiretos de segurança. Pesquisas futuras podem explorar abordagens híbridas combinando pré-polimento robótico com acabamento químico para eficiência otimizada e estética da superfície.