Novo robô de maquinagem aproxima robótica industrial das máquinas-ferramenta

A apresentação de um novo conceito de robô de maquinagem de alta precisão (Machine Tool Robot – MTR) marca um avanço relevante na convergência entre robótica industrial e máquinas-ferramenta. Desenvolvido pelo Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM, em colaboração com a Siemens AG e a autonox Robotics GmbH, o sistema foi apresentado ao vivo na EMO Hannover 2025, a principal feira mundial de tecnologia de produção.

Esta nova geração de robôs posiciona-se como uma solução híbrida capaz de ultrapassar limitações históricas dos robôs industriais — nomeadamente em termos de rigidez, precisão e capacidade de corte — permitindo a maquinagem eficiente de materiais tão distintos como compósitos reforçados com fibra, ligas de alumínio e aços temperados.

Segundo os promotores, trata-se de um marco tecnológico com impacto direto na produção automatizada flexível e na eficiência de recursos, num contexto em que a indústria europeia procura soluções mais adaptáveis, digitalizadas e energeticamente eficientes.

O desenvolvimento assenta numa integração avançada entre software e hardware. O sistema combina estratégias de controlo inteligentes baseadas em modelos matemáticos com novas tecnologias de acionamento e uma estrutura mecânica otimizada do robô.

Esta abordagem permite compensar erros dinâmicos e amortecer vibrações de forma eficaz — dois dos principais obstáculos à utilização de robôs em operações de maquinagem exigentes. O resultado traduz-se numa melhoria significativa da precisão de trajetória, mesmo em condições de elevada velocidade de avanço e geometrias complexas.

Outro aspeto diferenciador é a elevada capacidade de rejeição de perturbações, assegurando estabilidade dimensional mesmo sob forças de corte altamente dinâmicas. Este fator possibilita taxas de remoção de material superiores e a utilização de perfis de aceleração mais agressivos (jerk), contribuindo para ganhos claros de produtividade.

O Machine Tool Robot surge também como uma alternativa ao conceito clássico de máquina-ferramenta, sobretudo quando integrado com eixos lineares ou plataformas móveis.

Face a sistemas tipo pórtico ou centros de maquinagem convencionais, esta solução apresenta vantagens relevantes:

• Menor ocupação de espaço no chão de fábrica;
• Arquitetura modular e escalável;
• Redução da necessidade de fundações especiais;
• Maior flexibilidade na reconfiguração de linhas de produção.

Esta flexibilidade é particularmente relevante num contexto industrial marcado por séries mais curtas, maior personalização e necessidade de adaptação rápida a novos produtos.

Transferência de tecnologia para aplicações industriais: em segundo plano, a cinemática de fresagem flexível desenvolvida pelo Fraunhofer IFAM; em primeiro plano, a solução de produto desenvolvida em conjunto com a autonox Robotics GmbH.

A combinação de robôs articulados com eixos lineares constitui um dos elementos-chave do sistema. Esta arquitetura híbrida permite aumentar significativamente o volume de trabalho mantendo níveis elevados de precisão.

O recurso a acionamentos de cremalheira e pinhão pré-carregados permite compensar folgas e garantir elevada rigidez estrutural. Como resultado, mesmo com braços de alavanca elevados, os impactos negativos na precisão são minimizados.

Para setores como o aeroespacial, ferroviário ou energia — onde coexistem peças de grande dimensão e tolerâncias apertadas — esta solução apresenta um potencial particularmente relevante.

Para complementar o desempenho mecânico, o Fraunhofer IFAM desenvolveu a aplicação de software CaliRob, baseada em modelos matemáticos avançados para calibração de robôs industriais.

A necessidade desta abordagem resulta de desvios inevitáveis introduzidos durante o fabrico dos robôs, que podem originar erros de vários milímetros na posição final. O CaliRob corrige estas discrepâncias através de um modelo com mais de 200 parâmetros cinemáticos, permitindo atingir níveis de precisão compatíveis com aplicações de maquinagem.

Os Machine Tool Robots abrem novas possibilidades de aplicação industrial, nomeadamente, no setor aeroespacial (compósitos e ligas de alumínio), ferroviário de veículos industriais, na construção naval, na indústria energética e na maquinagem de aços e titânio.

Até agora, a utilização de robôs industriais para maquinagem de materiais duros era limitada pela falta de rigidez e precisão. Com esta nova geração de sistemas, esse cenário começa a mudar, apontando para uma maior penetração da robótica em operações tradicionalmente reservadas a máquinas-ferramenta.

Numa fase seguinte, o sistema será testado em ambientes industriais reais, incluindo a integração de fusos de alta capacidade desenvolvidos pela Weiss Spindeltechnologie, preparados para requisitos elevados de carga.

A introdução de sistemas como o MTR poderá alterar o equilíbrio tecnológico entre robótica e máquinas-ferramenta, criando um novo segmento híbrido.

Para a indústria metalomecânica, isto traduz-se em maior flexibilidade produtiva, menos custos de investimento em equipamentos pesados, possibilidade de automatizar novas operações de maquinagem, e integração facilitada em ambientes de produção digital.

A médio prazo, esta evolução poderá acelerar a adoção de células de produção inteligentes, alinhadas com os princípios da Indústria 4.0 e com os objetivos de eficiência energética e sustentabilidade industrial.

Enquadramento estratégico e financiamento

O projeto foi desenvolvido no âmbito do programa ‘Robots Made in Lower Saxony 2’ (RoMaNi 2), financiado pelo Ministério da Economia da Baixa Saxónia e pela NBank, com gestão do German Aerospace Center. Este enquadramento reforça a aposta alemã na liderança em automação avançada e digitalização industrial, áreas críticas para a competitividade europeia face a mercados globais cada vez mais exigentes.