Nesting de Chapa — o plano de corte que encolhe a sobra

Como o algoritmo monta o plano — MaxRects sem mistério

O problema do nesting é clássico: dado um conjunto de retângulos (as peças) e um retângulo grande (a chapa útil, já descontada a margem), encontrar o arranjo que desperdiça menos. A solução exata é impraticável até para lotes pequenos — o número de arranjos explode —, então a engenharia usa heurísticas boas e rápidas. A desta ferramenta é a mais respeitada da família retangular, a mesma base dos softwares comerciais de plano de corte:

• Fila por tamanho: as peças entram em ordem decrescente da maior dimensão — peça grande primeiro, porque é ela que define o esqueleto do arranjo; as pequenas preenchem os vãos que sobram.
• Retângulos máximos livres: a cada peça posicionada, a área livre da chapa é redescrita como o conjunto dos maiores retângulos vazios possíveis (eles se sobrepõem entre si — é isso que dá a força do método).
• Best Short Side Fit: a próxima peça é testada em cada retângulo livre, deitada e em pé (rotação de 90°), e fica onde a folga do lado mais apertado for a menor — o encaixe mais justo disponível na chapa inteira.
• Multi-chapa: quando nada mais cabe, abre-se a chapa seguinte e a fila continua — o resultado diz quantas chapas o lote realmente consome.

O desenho de cada chapa mostra a posição final, com o símbolo ↻ nas peças que o algoritmo girou. E um detalhe de honestidade da conta: o aproveitamento é medido sobre a chapa inteira (margem conta como sobra), porque é a chapa inteira que você paga.

Kerf e margem: os milímetros que somem no corte

Dois parâmetros separam o plano de corte de bancada de um desenho bonito que não fecha na máquina. O kerf é a largura do sulco que o processo consome a cada passada — o material que vira fagulha. No plasma fica tipicamente na casa de 1 a 3 mm conforme bico, corrente e espessura; no oxicorte, mais. No plano, o kerf vira o espaçamento mínimo entre peças: sem ele, o corte de uma peça come a borda da vizinha. Aqui você informa o valor que a sua oficina pratica, e a ferramenta reserva essa folga ao redor de cada peça.

A margem de borda é a faixa junto ao contorno da chapa onde peça não entra: a região de fixação, de imperfeição de borda de usina e de partida de tocha. O padrão da ferramenta (10 mm) é conservador para chapa nova; chapa reaproveitada ou empenada pede mais. Margem e kerf juntos explicam por que a chapa útil é sempre menor que a nominal — e a ferramenta trava um aviso se a margem engolir a chapa inteira.

Bounding box: o que a ferramenta enxerga (e o que ela não enxerga)

Cada peça entra aqui pelo retângulo envolvente — a caixa que contém o contorno. Para o dia a dia da caldeiraria isso é menos limitação do que parece: tampa, gusset, tira, flange quadrado, alma e mesa de perfil soldado são retângulos, e o resultado vale direto. Para peças de contorno irregular (bocas de lobo planificadas, transições, setores de coroa como o da planificação de helicoide), o retângulo envolvente é conservador: o nesting de contorno verdadeiro, que encaixa curva com curva e aninha peça dentro do recorte da outra, aproveita mais.

Por isso o número desta página deve ser lido como piso de referência: se o plano retangular já fecha em N chapas, o de produção fecha em N ou menos — nunca em mais. Para orçar material e decidir compra, é exatamente o que se precisa.

O que o plano de produção considera além disto

Entre o plano de bancada e a máquina existem restrições que só a engenharia de fabricação fecha: o sentido de laminação quando a peça vai dobrar (dobra paralela à fibra trinca mais fácil em chapa dura — a rotação livre de 90° precisa ser travada nessas peças); a sequência de corte e as pontes que impedem a peça de cair e prender a tocha; a entrada e saída do corte; o agrupamento de espessuras e materiais por chapa; e o aproveitamento de retalhos de lotes anteriores. A ferramenta declara essas fronteiras em vez de fingir que não existem — o resultado orienta a decisão, o plano de produção executa.

É o mesmo princípio das outras ferramentas da Bancada do Caldeireiro: a conta de bancada resolve o problema do dia; quando vira fabricação de verdade — corte em série, calandra, solda com controle, montagem em campo — entra a caldeiraria industrial da Token, com a montagem industrial fechando o ciclo com ART.

Erros comuns no plano de corte (e como este evita cada um)

• Esquecer o kerf e cortar peça “colada”. O sulco do corte invade a peça vizinha e o lote inteiro sai fora de medida. Aqui o kerf é reservado ao redor de cada peça, sempre.
• Medir a chapa nominal como se fosse útil. A borda de usina e a região de fixação não são área de peça — a margem existe pra isso, e o aviso trava quando ela engole a chapa.
• Espalhar as peças pequenas primeiro. Peça grande fica sem lugar e o lote abre uma chapa a mais. A fila decrescente resolve: grande primeiro, pequena preenche.
• Picar o retalho. Sobra espalhada em dez pedaços pequenos é sucata; sobra concentrada num canto é estoque pro próximo serviço. O arranjo justo do MaxRects tende a deixar o vazio inteiro.
• Ignorar a laminação em peça que dobra. A rotação de 90° melhora o encaixe, mas peça com dobra crítica pode exigir orientação fixa — trave essas no plano de produção.

E para transformar a sobra em número de orçamento: a área de sobra em m² vezes a espessura e a densidade dá o peso do material parado — a calculadora de peso de aço da bancada fecha essa conta em segundos, e o preço por quilo faz o resto. Sobra deixa de ser abstração e vira o valor em reais que o plano de corte economiza a cada lote.

Perguntas frequentes

O que é nesting de chapa?

É o arranjo das peças dentro da chapa de forma a desperdiçar o mínimo de material. Em vez de cortar cada peça “onde der”, o plano de corte decide posição e orientação antes de acender o maçarico — em lote grande, a diferença entre um arranjo ruim e um bom passa fácil de uma chapa inteira.

Como o algoritmo decide onde colocar cada peça?

MaxRects: a área livre é descrita como retângulos máximos; cada peça (da maior para a menor) entra, deitada ou em pé, no retângulo em que a folga do lado mais apertado é a menor (Best Short Side Fit). Quando a chapa não comporta mais nada, abre-se a próxima.

O que é kerf e por que ele entra na conta?

É a largura do sulco que o corte consome por passada — da ordem de 1 a 3 mm no plasma, mais no oxicorte. No plano vira o espaçamento mínimo entre peças; sem ele, o corte de uma invade a outra. Informe o valor que a sua oficina pratica.

Por que o aproveitamento nunca chega perto de 100%?

Margem de borda, kerf e os vazios do arranjo contam como sobra — e o aproveitamento é medido sobre a chapa inteira, que é o que você paga. No exemplo da página, 30 peças em 2 chapas dão 42,8%. Agrupar lotes e escolher bem o tamanho da chapa é o que move esse número.

A ferramenta considera o contorno real da peça?

Não — cada peça entra pelo retângulo envolvente. Para peças retangulares o resultado vale direto; para contorno irregular ele é conservador (piso de referência): o nesting de contorno da produção só melhora a partir daí.

O plano considera o sentido de laminação?

A rotação de 90° é livre. Peça com dobra ou acabamento direcional pode exigir orientação fixa — trave manualmente no plano de produção; é limitação declarada da ferramenta.

Este plano substitui o da produção?

Não. Ele orça material, compara tamanhos de chapa e visualiza o lote na hora. Contorno real, sequência de tocha, pontes e laminação são o plano de produção — e fabricação com responsabilidade técnica é serviço de engenharia, que a Token executa com ART.