ESTAMPAGEM &
CONFORMAÇÃO
BRASIL
Stamping & Forming Magazine Brazil Revista de Corte, Estampagem e Conformação de Chapas, Arames e Tubos
Agosto 2020
PARTIAL HARDENING:
ROTA ALTERNATIVA NO PROCESSO DE ESTAMPAGEM Estamparia: Integração Entre Tecnologias, Culturas e Departamentos Eliminando Barrigas em Peças de Aços de Alta Resistência
RETROSPECTIVA
II SEMINÁRIO TECNOLOGIA ESTAMPAGEM - ONLINE
INDUSTRIAL Conheรงa sobre a revista HEATING Acesse: aquecimentoindustrial.com.br/ publicacoes/revista-industrial-heating-brasil Contato: contato@aquecimentoindustrial.com.br contato@grupoaprenda.com.br grupoaprenda.com.br (19)3288.0437
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24 Na Capa: Benteler Pág. 29
19
CONTEÚDO
29 AGOSTO 2020 - NÚMERO 3
ARTIGOS Futuro da Estamparia, um Exercício de Integração Entre Diversas Tecnologias, Culturas e 15 ODepartamento César Batalha, Fernando H. Tersetti e Leandro G. Cardoso, AutoForm, São Bernardo do Campo - São Paulo
Com o objetivo de dar continuidade aos temas voltados ao emprego de tecnologias relacionadas a criação de gêmeos digitais,
o uso de algoritmos de inteligência artificial e em linha com a 4ª revolução industrial pela qual estamos passando nas áreas de manufatura, gostaríamos de discorrer sobre o tema acima mencionado, visando complementar o material já publicado nesta
revista em sua edição de abril de 2020, onde ressaltamos a importância da tecnologia nas áreas de desenvolvimento de produtos e ferramentais, todas as economias e benefícios que a correta utilização da mesma pôde e poderá trazer.
20
Técnica Sixpro - Eliminando Barrigas em Peças de Aços de Alta Resistência Ricardo A. M. Viana e Alisson S. Duarte, Sixpro, Belo Horizonte - Minas Gerais
Em todo processo de estampagem, a retirada da chapa das ferramentas de conformação representa um descarregamento
completo das forças atuantes. Dessa maneira, o material acaba recuperando a parcela de deformação elástica obtida durante o
processo. Esse retorno elástico, ou springback, resulta em uma modificação da geometria do componente estampado, quando comparado ao produto original concebido por modelamento em CAD.
24
Partial Hardening: Uma Rota Alternativa no Processo de Estampagem a Quente Dr. Jéssica Cristina Costa de Castro Santana, BENTELER Componentes Automotivos, Campinas - São Paulo
O presente artigo discute sobre o processo de Partial Hardening como uma alternativa à rota convencional de estampagem a quente, a fim de serem obtidas propriedades mecânicas distintas em zonas específicas do componente. Utilizando esta
tecnologia, a chapa figurada (blank) possui duas regiões principais com diferentes temperaturas finais de aquecimento, e uma região de transição entre elas. Resultando em regiões com microestruturas variadas e consequentemente com propriedades mecânicas características, no componente após a estampagem.
ESTAMPAGEM
AGOSTO 2019 3
EQUIPE DE EDIÇÃO SF Editora é uma marca da Aprenda Eventos Técnicos Eireli (19) 3288-0437 Rua Ipauçu, 178 - Vila Marieta, Campinas (SP) www.sfeditora.com.br Lirio Schaeffer Editor, schaefer@ufrgs.br • (51) 99991-7469 Udo Fiorini Publisher, udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789 Gabrielly Guimel Redação - Diagramação, gabrielly@sfeditora.com.br • (19) 3288-0437 André Júnior Vendas, andre@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437 Iago Emerick Publicidade, iago@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437 As opiniões expressadas em artigos, colunas ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores.
Retrospectiva II Seminário Tecnologia Estampagem
11
DEPARTAMENTOS 04 Índice de Anunciantes 13 Produtos
ÍNDICE DE ANUNCIANTES Empresa
Pág.
Contato
Autoform
23
www.autoform.com
Grupo Aprenda
31
www.grupoaprenda.com.br
Portal Aquecimento Industrial
Capa 2ª,, 27, 31
www.aquecimentoindustrial.com.br
Metalurgia
13
www.metalurgia.com.br
Technova
09
www.technnova.com.br
COLUNAS 5
Editorial Brasil A Indústria Brasileira de Estampagem de Chapas Metálicas Diante do Desafio “Pós Corona Vírus”
Em primeiro lugar, para iniciar mais um Editorial para a Revista Estampagem & Conformação não poderia de deixar de homenagear e parabenizar o nosso grande amigo Sr. Udo Fiorini, idealizador desta revista. No meio desta pandemia na qual nossa indústria se encontra haverá uma nova edição da Revista Estampagem & Conformação. Assim como o Sr Udo Fiorini, todos estão apostando na volta à normalidade com a regulação gradual dos setores produtivos e comercial, bem como na mobilidade das pessoas.
6
Simulação Trabalhando o Springback por Áreas de Influência
8
BrDDRG Tesla Quer Revolucionar a Manufatura e Carrocerias automotivas A carroceria de um veículo geralmente consiste em muitas peças individuais que são coladas, soldadas ou aparafusadas. Em agosto o CEO da Tesla, Elon Musk, anunciou um novo conceito de manufatura para estruturas automotivas. “Estamos mudando para uma única peça de alumínio fundido, em vez de uma série de peças estampadas e soldadas. Iremos de 70 peças para 4, depois 1 com redução no peso, redução no custo e uma queda significativa nas despesas de capital para todos os robôs que costumavam colocar 70 peças juntas.”
10
PHS Work Force Team Estampagem a Quente, a Virada do Jogo Para o Brasil Caros leitores e leitoras, em um mais avanço tecnológico do PHS Work Force Team [1], resultou em uma iniciativa de projeto focado do Programa Rota 2030 - Mobilidade e Logística: Ferramentarias Brasileiras Mais Competitivas, Eixo (III) - Pesquisa e desenvolvimento disruptivos, com o projeto intitulado: “Matrizes progressivas para estampagem a quente e simultânea aparação a morno”.
Os desvios geométricos causados pelo retorno elástico (springback) são, atualmente, os fenômenos mais desafiadores relacionados ao processo de estampagem. Com o aumento da utilização de aços complexos de alta resistência o problema se agrava, pois a previsão exata do springback torna-se mais difícil e a solução dos problemas dimensionais em try-out torna-se menos eficiente.
4 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
EDITORIAL
A INDÚSTRIA BRASILEIRA DE ESTAMPAGEM DE CHAPAS METÁLICAS DIANTE DO DESAFIO “PÓS CORONA VIRUS”
E
m primeiro lugar, para iniciar mais um Editorial para a Revista Estampagem & Conformação não poderia
de deixar de homenagear e parabenizar o nosso grande
amigo Sr. Udo Fiorini, idealizador desta revista. No meio desta pandemia na qual nossa indústria se encontra haverá uma nova
edição da Revista Estampagem & Conformação. Assim como o
A AUTOFORM contribui com um texto focado em “ o
futuro da estamparia na integração entre diversas tecnologias, cultura e departamentos. Em suma, com o tema voltado à
criação de gêmeos digitais e algoritmos de Inteligência Artificial abordando a moderna e importante: “ Indústria 4.0” .
A SixPRO traz significantes informações sobre o domínio
Sr Udo Fiorini, todos estão apostando na volta à normalidade
do “Springback” ou Retorno Elástico na Estampagem. Aborda
como na mobilidade das pessoas.
geométricas que ocorrem nos componentes após a retirada dos
com a regulação gradual dos setores produtivos e comercial, bem Observando as recentes publicações do Instituto Aço Brasil,
temos um alento que vem dar suporte ao prazer do lançamento de
o importante efeito do projeto em CAD e as modificações mesmos do ferramental.
A BENTELER contribui com a previsão de melhores
mais uma edição da Revista: trata-se da segurança na existência
propriedades e a otimização do processo de estampagem
o Instituto: a indústria brasileira do aço tem plena capacidade
hardening” , sendo uma alternativa à fabricação convencional
da matéria para a indústria de transformação. Assim se refere para atender a demanda do mercado interno”. As plantas dos
grupos siderúrgicos ArcelorMittal, Usiminas, CSN, Gerdau, Aço Verde Brasil, SIMEC, etc... têm plena capacidade de atender a
demanda e eventualmente iniciar a exportar produtos de maior
valor agregado. Segundo o Presidente Executivo do Aço Brasil, Marco Polo de Mello Lopes, as siderúrgicas voltaram a operar
apresentando uma interessante inovação denominada de “parcial de estampagem a quente. A chapa, por meio de aquecimentos diferenciados em diferentes regiões apresenta diferentes
temperaturas finais e em consequência o componente pode possuir, em locais previamente especificados, uma matriz martensítica (zona endurecida).
Estes temas são ainda complementados, pelo setor da Revista
na mesma velocidade de janeiro 2020, chegando a utilizar em
denominado COLUNA, com informações publicadas pelo Dr
toneladas. As siderúrgicas já produzem num patamar semelhante
Force Team.
setembro 63% da capacidade instalada de cerca de 58 milhões de à pré-pandemia.
A produção industrial brasileira cresceu 3,2 % em agosto,
informa o IBGE. As empresas brasileiras estão se planejando
João Henrique Souza do BrDDgr, pela SixPRO e pelo PHS Desejamos a todos uma boa leitura. Lirio Schaeffer, Editor.
para a retomada. Podemos pois, ter certeza que as indústrias ligadas ao setor ESTAMPAGEM também elaboraram seus
planejamentos estratégicos com vistas a viabilizar uma retomada rápida das atividades produtivas. Desta forma, também a
Revista Estampagem vem dar a sua contribuição divulgando
informações importantes, principalmente para as empresas que estão apostando no aumento dos investimentos em tecnologia, inovação e formação de recursos humanos.
Nesta edição teremos várias apresentações , sendo destaque: ESTAMPAGEM
AGOSTO 2020 5
SIMULAÇÃO
››
TRABALHANDO O SPRINGBACK POR ÁREAS DE INFLUÊNCIA
O
s desvios geométricos causados
desenvolvimento de um veículo, levando
são, atualmente, os fenômenos
críticos, podem resultar em um efeito cascata
pelo retorno elástico (springback)
mais desafiadores relacionados ao processo de estampagem. Com o aumento da utilização de aços complexos de alta
resistência o problema se agrava, pois a previsão exata do springback torna-se mais difícil e a solução dos problemas
dimensionais em try-out torna-se menos eficiente.
Muitas vezes, os desvios geométricos
apresentados por um determinado
produto são inviáveis de se compensar nas ferramentas e/ou, quando compensados,
não garantem boa repetibilidade em linha de produção. Nesses casos, conclui-se que
o problema é uma questão de factibilidade de produto. Ou seja, este produto com seu
design, espessura e material, não apresenta a estabilidade mínima que permita a sua
compensação. Para solucionar o problema é
necessário, então, alterar o produto – e não o
a retrabalhos e atrasos. Em casos mais
melhor posição e geometria desses “reforços”. Tendo em mente esta tendência do
nos produtos adjacentes, que devem ser
mercado de utilizar cada vez mais os aços
a montagem e a integridade do conjunto
de se realizar um trabalho de factibilidade
também modificados para que se preserve final. Diante disso, a melhor prática a ser adotada é a realização de um trabalho minucioso de factibilidade durante o
desenvolvimento do produto, que levará em conta também a magnitude e a estabilidade do seu springback, o que, frequentemente, é desconsiderado nesta etapa. Porém,
quando se percebe que o produto apresenta tal instabilidade, há ainda o desafio de se
saber o que fazer e onde fazer para melhorar esta condição. Por exemplo, é comum a
prática de se adicionar nervuras – ou as mais conhecidas “bunhas” – no produto afim de
lhe conferir melhor estrutura e estabilidade
em pontos específicos, como exemplificado na Fig. 1.
Mas essa prática, que tem o objetivo de
processo.
reduzir o springback, é baseada atualmente
no produto causam grande impacto no
erro, o que pode ser ineficiente ou demandar
É sabido que modificações tardias
vários loops (ciclos) de simulação, buscando a
somente na experiência ou na tentativa e
complexos de alta resistência e a necessidade completo, rápido e eficiente, uma nova
aplicação chamada “Influencing areas in springback” (IAS) foi desenvolvida pela
ESI-Group e implementada no software PAM-STAMP. Esta aplicação pode ser
utilizada após a simulação convencional do processo de estampagem – seja para uma
operação específica ou do processo completo – no produto final. Após a simulação
do processo, tendo as tensões residuais
resultantes da conformação, esta aplicação realiza uma divisão da peça em pequenos
quadrantes, tão pequenos quanto se deseja. Então, automaticamente, o software irá calcular o springback várias vezes. Em
cada cálculo as tensões de um determinado
quadrante são desconsideradas. Ao final dos cálculos, é apresentado um mapeamento em forma de gradiente de cores identificando
qual ou quais foram os quadrantes que, ao terem suas tensões eliminadas, levaram a peça a um menor desvio geométrico em relação à referência, em milímetros. Ou
seja, será possível identificar quais são as
áreas com maior influência no springback e, assim, trabalhar especificamente nestes pontos, a fim de mudar o seu estado de
tensões, adicionando as nervuras e “bunhas”. No exemplo mostrado na Fig. 2, a
análise IAS foi realizada em uma coluna Fig. 1. Técnicas de intervenção no produto para redução do springback [Hickey, K. Managing springback. WorldAutoSteel, AHSS Insights, 2018] 6 AGOSTO 2020
ESTAMPAGEM
B. De acordo com o gradiente de cores,
que representa a distância em milímetros
SIMULAÇÃO
››
springback em relação aos demais. Com
base nos resultados, foram implementadas
três nervuras na região dos quadrantes azuis, conforme poder ser observado na Fig. 4. Após a modificação, observa-se
na figura 5 que houve uma redução na magnitude do springback em
aproximadamente 16% e um ganho de Fig. 2. Análise das áreas de influência no springback via Pam-Stamp
rigidez na região mais sensível do produto.
Com isso, reduziu-se também a magnitude das compensações a serem realizadas nas
ferramentas e aumentou-se a sua eficácia.
Neste estudo foi realizado apenas um
teste com as três nervuras apresentadas na
Figura 4, porém, outras formas geométricas podem ser testadas para se alcançar resultados ainda melhores.
Após este estudo, conclui-se que a
análise IAS desenvolve facilmente um Fig. 3. Áreas de influência no springback em uma peça estampada vitualmente via Pam-Stamp
mapeamento das regiões críticas do
produto, que são responsáveis pela maior
parcela do springback. Ao identificar tais regiões, é possível realizar intervenções precisas no seu design, com o objetivo
de reduzir a magnitude do springback e Fig. 4. Modificações implementadas no produto para redução do springback
melhorar a estabilidade geométrica do
produto estampado. Com a redução da
magnitude dos desvios geométricos e maior
estabilidade, a fase posterior da simulação, de compensações de springback, torna-se mais rápida e eficaz em se alcançar um processo
robusto, evitando-se retrabalhos em try-out e em linha de produção.
Ricardo Viana é gerente técnico na Sixpro Virtual&Practical Process, empresa especializada em consultoria com o auxílio da simulação Fig. 4. Comparação entre o springback na condição original do produto e na condição modificada após a análise IAS
computacional. Engenheiro Mecânico pela
em relação à referência nominal, os
estampagem. Possui experiência em factibilidade,
quadrantes azuis são as áreas em que, ao terem suas tensões anuladas, resultaram
em um springback de menor magnitude na peça (~6mm), logo, são as áreas de maior influência no produto. Outras análises podem ser realizadas, com quadrantes
maiores ou menores proporcionando uma melhor compreensão sobre a questão. Um segundo exemplo pode ser
visualizado na Fig. 3, no qual a mesma
análise foi realizada em uma outra peça.
UFMG. Especialista em simulação do processo de full process, compensações de springback para painéis externos e produtos estruturais e simulações de estampagem à quente/ ricardo@ sixpro.pro.
Novamente, os quadrantes azuis são os responsáveis por uma maior parcela do
ESTAMPAGEM
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BrDDRG
››
TESLA QUER REVOLUCIONAR A MANUFATURA E CARROCERIAS AUTOMOTIVAS
A
carroceria de um veículo
extrudado em seu conceito ASF (Audi
muitas peças individuais
Nos veículos Audi A8, por exemplo,
geralmente consiste em
que são coladas, soldadas
ou aparafusadas. Em agosto o CEO da Tesla, Elon Musk, anunciou um novo
conceito de manufatura para estruturas automotivas.
“Estamos mudando para uma única
peça de alumínio fundido, em vez de uma série de peças estampadas e soldadas.
Iremos de 70 peças para 4, depois 1 com
redução no peso, redução no custo e uma
queda significativa nas despesas de capital para todos os robôs que costumavam colocar 70 peças juntas.”
Tesla acredita que este projeto irá
2. Redução de custos por meio da
Space Frame, veja a imagem abaixo).
redução de peças individuais.
a estrutura da suspensão dianteira é
reduzir o número de peças vale muito a
gerações, com dez peças de chapa metálica
uma alavanca muito grande de redução
produzida em alumínio fundido há
sendo combinadas em uma peça fundida sob pressão. Este conceito já foi adotado por todas as marcas premium e pode até ser encontrado na classe intermediaria, por ex. Mercedes-Benz Classe C. A
economia de peso da Audi foi de 10,9 quilos por veículo. Nas carrocerias da
segunda e terceira geração do Audi A8,
um terço do peso da carroceria já era feito de alumínio fundido.
Em relação à redução de custos,
pena. A redução do número de peças é
de custos, independente do material e do processo em questão. Menos conexões e uniões entre as peças significam menos
tempo de produção. E, por último, mas não menos importante, menos peças
significam menos estações de montagem e menos logística, consequentemente menos espaço de produção.
3. Há potencial de redução de peso
por meio do uso de estruturas biônicas.
“reduzir o tempo de construção, custos de operação, custos de fabricação, área
de chão de fábrica, custos operacionais,
custos de ferramentas e a quantidade de equipamentos na produção”. Será esse o futuro da fabricação de carrocerias
automotivas? Se sim, quanto tempo vai
demorar para chegar às fábricas? Estamos diante da possibilidade de uma redução
significativa na atividade de produção de peças de chapas?
O conceito na verdade não é novo,
mas reúne ideias conhecidas. Abaixo alguns aspectos a considerar:
1. Componente relevantes para a
resistência a colisões já estão sendo usadas para modelos de luxo há mais de uma década.
A ideia não é nova. A Audi já usa
pontos de junção fundidos em alumínio combinados com perfis de alumínio 8 AGOSTO 2020
ESTAMPAGEM
Fig. 1. Audi Space Frame - A8, com peças fundidas em vermelho. Fonte: Audi
BrDDRG
››
Em princípio, geometrias com
estruturas biônicas ideais podem ser
realizadas com as novas peças fundidas, em que fluxos de força podem ser
suportados sem momentos de flexão. A
Tesla tem agora o desafio de desenvolver geometrias compatíveis com o alumínio, que podem ser fabricadas com fundição
sob pressão e que aproveitam os projetos de engenharia de base biônica.
4. As fábricas são normalmente
renovadas a cada novo modelo.
Com cada mudança de modelo, as
instalações de produção são amplamente renovadas de qualquer maneira.
Carrocerias modernas são atualmente
com apenas um tipo de material não
uma estrutura de veículo que seja segura
melhor compromisso em funcionalidade e
o uso de outros materiais ou produtos
corresponde ao estado da arte para obter o economia. Conceitos híbridos de materiais são claramente necessários para isso.
Portanto, o conceito de carroceria Tesla não consistirá exclusivamente em peças fundidas. Cada tipo de material requer
peças estampadas e com isso os custos de
visitante na FURG - Universidade Federal de Rio
muitos testes e melhorias são necessários
Inovação. Para saber mais acesse o site: www.
estruturas BIW de hoje.
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secretário nacional da BrDDRG, professor
fabricação, novos projetos de estruturas e
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para atingir o desempenho que temos nas
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Portanto, em vez de ser um conceito
O termo “carroceria feita de uma única
e esforços extremamente diferentes
costume nos anúncios do CEO da Tesla.
Dr.-Ing. João Henrique Corrêa de Souza é
modulares e flexíveis.
como uma carroceria, com tipos de carga
uma grande dose de marketing, como de
teoricamente possível reduzir o número de
totalmente novo, é, na realidade, uma
Projetar uma estrutura complexa
semiacabados. Na verdade, a notícia traz
seu conceito específico. Embora seja
híbridos de materiais e os sistemas de
produção já estão configurados para serem
e leve. Ela deixa espaço suficiente para
melhoria das tecnologias já disponíveis. peça” é certamente um pouco exagerado, uma vez que uma variedade de conceitos de materiais é necessária para produzir
Oferecemos uma gama abrangente e interdisciplinar de serviços de consultoria e treinamentos para empresas e instituições tecnológicas, com foco em processos de conformação de chapas, nos setores metal-mecânico e de mobilidade. Durante toda a fase operacional e além – por exemplo no caso de projetos já em operação - estamos ao lado de nossos clientes para garantir o uso ideal de seus recursos. Oferecemos suporte técnico em todas as fases do projeto.
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MaterialSeries
››
ESTAMPAGEM A QUENTE, A VIRADA DO JOGO PARA O BRASIL
C
aros leitores e leitoras, em um
estimada para este ano, 2020, ultrapassa
se tem hoje da capacidade e competência
PHS Work Force Team , re-
estampados a quente no mundo.
matrizes e prensas para peças estampadas
mais avanço tecnológico do [1]
sultou em uma iniciativa de projeto focado
os 600 milhões de componentes ou peças Portanto, a presente proposição de
do Programa Rota 2030 - Mobilidade e
trabalho contempla o avanço disruptivo na
Competitivas, Eixo (III) - Pesquisa e
nacionais para a estamparia a quente, bem
Logística: Ferramentarias Brasileiras Mais desenvolvimento disruptivos, com o projeto intitulado: “Matrizes progressivas para estampagem a quente e simultânea aparação a morno”.
É um claro entendimento na indústria
brasileira, de que que não há ferramenta-
rias locais capacitadas para o fornecimento da solução integrada de prensas e matrizes para a estampagem a quente. Embora
haja empresas capacitadas para fabricação de componentes automotivos estruturais por estampagem a quente, a compra de
ferramental tem sido feita de fornecedores estrangeiros, sem compartilhamento de
informações confidenciais sobre o projeto
e fabricação dessas ferramentas. Portanto, insere-se neste contexto, a pesquisa e o
desenvolvimento disruptivo de matrizes para o uso com aços de ultra-alta resis-
pesquisa e o desenvolvimento de matrizes
como o projeto e construção de ferramental
científico para análises, uma vez que todo o know how a este respeito sem sido conser-
resistência também são estratégicos para o
mensurados, podendo então ser correlacio-
nados com propriedades mecânicas, físicas, químicas e estruturais.
O projeto conta com a participação do
forte sistemista de estampados, fabricante
a fabricação, a adaptação em prensas e o
experimental (try out), de matrizes concei-
tuais (die set) para a estampagem a quente. Estas matrizes terão ângulos precisos
grande porte, ferramentarias locais, um de prensa, empresa de nanotecnologia,
de simulação, uma usina global de aço e dois importantes institutos de pesquisas
em materiais de São Paulo, o IPEN [2] e o
de curvatura que abrangem uma grande
IPT [3] mais uma Universidade Federal do
de produção e que possibilite o controle
coordenação de recursos humanos da SAE
parte de ângulos encontrados em peças
das cargas envolvidas na prensagem, das
temperaturas necessárias na estampagem,
Espírito Santo em Vitória [4] e por fim a BRASIL [5].
O grupo PHS Task Force, centraliza-
nos ciclos térmicos de aquecimento e res-
do no IPEN/SP, tem apoiado iniciativas
mecânica, até 2.000 MPa.
contribuição está na integração da cadeia
friamento de aços de ultra-alta resistência A essas matrizes, serão também imple-
ming) ou furação, bem como tratamentos
estes do Programa Rota 2030. Aços de alta
de obtenção serão muito bem conhecidos e
o projeto de engenharia, a modelagem,
automotores, impactando diretamente na
zindo o consumo de combustíveis, pilares
estudos com amostras cujos parâmetros
setor automotivo com uma montadora de
A este respeito, será motivo a idealização,
mentadas soluções disruptivas, como inser-
segurança, salvando preciosas vidas e redu-
a quente. Isto também propiciará futuros
vado em domínio de empresas estrangeiras.
tência mecânica (aços PHS). Esses aços
estão cada vez mais presentes em veículos
técnica e gerencial nacional na produção de
tos cerâmicos que permitam o corte (trimsuperficiais da matriz tipo nitretação. Isto permitirá o avanço do conhecimento que
dentro do setor automotivo e a sua maior nacional de conhecimento de produtos e
processos em aços de alto desempenho e é uma das maiores forças motrizes na gera-
ção de especialistas dentro deste segmento da tecnologia de estampagem a quente no Brasil. Obrigado e até a próxima coluna.
crescente mercado de carros elétricos e hí-
Grupo formado dentro do IPEN no ínicio de 2010 e intitulado como PHS Work Force
acrescenta um grande fator de insegurança
internos e externos na área de aços de alto desempenho, com foco em agregar valor
bridos, uma vez que o habitáculo da bateria
Team em 2015, sem fins lucrativos, formado por pesquisadores e especialistas
dos projetistas de automóveis quanto à
ao setor da mobilidade e solucionar os problemas que habitam estas comunidades.
proteção contra impactos. A projeção 10 AGOSTO 2019
ESTAMPAGEM
NOTÍCIAS
Capa concedida pela Autoform
II Seminário Tecnologia da Estampagem – Formato Online Inovando em meio ao novo momento
mente reformulado para a transmissão
Grupo Aprenda. Assim, doze palestras
Covid 19, o Grupo Aprenda realizou
lestras, que tiveram na maior parte dos
três dias do evento, transmitido a partir
econômico resultante da pandemia do em 20, 21 e 22 de Outubro último o II
Seminário de Estampagem. previsto inicialmente para ser realizado em formato presencial, o evento teve de ser total-
em formato online. A começar pelas pacasos que serem gravadas anteriormente,
para facilitar o fluxo da transmissão. Até um estúdio para a gravação das palestras foi montado nas dependências do
técnicas foram apresentadas durante os do Grupo Aprenda das 09 as 12 horas da manhã.
A programação seguiu a seguinte
sequência:
Estampabilidade de Aços Avança-
dos de Alta Resistência - Uma Abor-
dagem Utilizando Modelos de Fratura Dúctil - Lirio Schaefer, Diego Alba e André Rosiak, UFRGS.
Manufaturabilidade de Componen-
tes Estampados para Linha Branca e
Marrom - Bruno Parra e Edson Rodrigues, AutoForm.
Eficiência na Estamparia: o Cami-
nho até a Produtividade do Ferramental - João Henrique Corrêa de Souza,
Hoje Quem Manda no Tryout é a Área de Engenharia
TechnNova Engenharia e Inovação.
Trabalhando o Springback no De-
sign do Produto Estampado – Ricardo Viana, SixPro. Apresentação Flávio Pessutte - Volkswagen
Participantes do Rota 2030 Reco-
nhecem a Necessidade de Avanços no ESTAMPAGEM
AGOSTO 2020 11
NOTÍCIAS Setor de Produtos Automotivos Estampados – Marco Colosio, SAE.
Manufaturabilidade de Componen-
tes Estampados para o Segmento Ae-
roespacial - Leandro Cardoso e Edson Rodrigues, AutoForm.
Soluções em Tratamentos de Super-
fícies de Matrizes para Estampagem de Chapas de Alta Resistência - Marcos Roberto de Lima, Oerlikon Balzers.
Barriga (Side-Wall Curl Springback)
- Alisson Duarte, SixPro.
Aspectos Críticos na Manufatura
Aditiva de Metais e Ferramentas na In-
Manufaturabilidade de Componentes Estampados para Linha Branca e Marrom Apresentação Bruno Parra - AutoForm
dústria 4.0 - Gilmar Batalha, Politécnica / USP.
As Ações do Programa Ferramen-
tarias Brasileiras Mais Competitivas no
Primeiro Ano de Rota 2030 - Ana Paola Villalva Braga, IPT – Metalurgia
Hoje Quem Manda no Tryout é a
Case: Aplicação do AutoForm na Engenharia de Custos FCA
Área de Engenharia - Flávio Pessutte, Volkswagen.
Case: Aplicação do AutoForm na
Engenharia de Custos FCA - Marcella Mota, FCA - FIAT Betim.
O Grupo Aprenda informa que em
função da atual indefinição da possibilidade da realização de eventos presen-
ciais, ainda não é possível anunciar como
Apresentação Marcella Mota - Fiat
deve ser o próximo Seminário Estam-
pagem. Mas o sucesso da realização do
evento como efetuado agora, principalmente no que tange ao nível e disponibilidade de palestrantes técnicos nem
sempre em condições de participarem de
eventos presenciais faz prever a continuidade da realização em formato online.
O próximo evento será realizado nos
dias 19, 20 e 21 de Outubro de 2021.
Manufaturabilidade de Componentes Estampados para o Segmento Aeroespacial Apresentação Leando Cardoso - AutoForm 12 AGOSTO 2020
ESTAMPAGEM
PRODUTOS Aumento Produtivo com a Evolução da Troca Rápida de Cor Vivendo numa crescente tecnológica
perdidas e quantas paradas produtivas
menor consumo de ar comprimido e
atualizadas a cada segundo através
de cor era feita. Outros impactos além do
produtivo (Fig. 1).
e num mundo de informações sendo da internet, é notável que indústrias,
comércios, empreendedores e as pessoas, de um modo geral, tiveram que evoluir
ao longo dos anos e se adaptar a cenários cada vez mais inovadores para se manter em ascensão no mercado.
No cenário industrial e no mercado
eram necessárias a cada vez que a troca
fator tempo (pois além da caixa, a cabine
ceram, mas não paramos por aí. A Deltec
investir em mais caixas de filtro para
cabine PVC. Com todos esses avanços,
muitas das vezes, as empresas precisavam tentar minimizar as paradas e entregar a produção no prazo determinado.
Disto, evoluímos para o ciclone
através de parceria da Deltec com a
importância é a evolução da troca rápida
desenvolvimento de sistemas de filtros
de cor. Quando começamos a trabalhar com a pintura, em 1986, nossas cabines contavam com uma caixa de filtro, que
fazia com que o set-up durasse em média de 2hs a 3hs. Embora a caixa de filtro
tivesse eficiência de 100% na recuperação do pó, pense em quantas horas eram
Tama Aernova, empresa italiana líder no e ar industriais. O ciclone é um separador que equipa a cabine de pintura,
com capacidade de recuperação do pó
exaurido, através da força centrífuga à
qual as partículas dispersas estão sujeitas, de aproximadamente 96% do pó. Com a
nova tecnologia, juntamente com a caixa recuperadora, a limpeza se torna mais
rápida, demorando cerca de 20 minutos, o que já era um grande e importante
progresso. Depois do ciclone, demos
sequência à inovação e trouxemos para o
coloca à disposição do mercado a nova
ainda faltava implantar uma tecnologia que facilitasse a limpeza do corpo da
cabine de pintura. A cabine confeccionada em PVC conta com uma faixa média de 10 minutos para a troca de cor, uma vez que seu material não permite que
a tinta grude no interior de seu corpo, facilitando a limpeza. Veja abaixo um
exemplo que demonstra a porcentagem
que se perde em termos produtivos com as paradas para troca de cor (Fig. 2).
Agora, imagine uma silhueta útil de 1,5m (Fig. 3). Para a silhueta acima, a área total perdida seria de 505m² (337m x 1,5m).
Se a cabine tem pintura dos dois lados, a
perda total, multiplicando por 2, seria de 1011m² de área pintada!
À medida que vamos entendendo tal
Brasil a primeira central de tinta a pó na-
evolução e buscando meios de implan-
nome Easy Change, foi desenvolvida para
melhorias para dentro das organizações.
cional. Tal equipamento, ao qual demos o alcançar uma limpeza ainda mais rápida. Fig. 1. Foto Cabine PVC F1
Pois bem, muitas mudanças aconte-
também precisava ser limpa), era que, em
da pintura, um dos grandes exemplos que observamos e que é de extrema
menos manutenção, gerando mais tempo
Além de ser compacta, a nova tecnologia de injetores gera maior saída de pó,
tá-la, temos a oportunidade de trazer Dos clientes e prestadores de serviço
que precisam trocar de cor 1 vez ao dia para os que trocam mais de 15 vezes,
nosso objetivo é entregar um resultado
tecnológico que atenda a necessidade e
a demanda de empresas que querem se tornar mais competitiva no mercado,
gerando menos tempo de limpeza, menor custo do m² pintado e assim, maior produtividade.
Para mais informações sobre DEL-
TEC contate através do tel: +55 (19)
3741-4444 ou acesse o site www.deltec. com.br. Fig. 2. Cálculo
Fig. 3. Silhueta ESTAMPAGEM
AGOSTO 2020 13
2022 o lh u J e d 8 a 5 14 AGOSTO 2020
ESTAMPAGEM
2022
ARTIGO
O FUTURO DA ESTAMPARIA, UM EXERCÍCIO DE INTEGRAÇÃO ENTRE DIVERSAS TECNOLOGIAS, CULTURAS E DEPARTAMENTOS César Batalha, Fernando H. Tersetti e Leandro G. Cardoso, AutoForm, São Bernardo do Campo - SP
C
om o objetivo de dar continuida-
tais, todas as economias e benefícios que a
apesar de já comprovada e adotada em larga
de tecnologias relacionadas
trazer.
manufatura digital ainda sofre com barreiras
de aos temas voltados ao emprego
a criação de gêmeos digitais, o uso de
correta utilização da mesma pôde e poderá O já conhecido discurso sobre as difi-
algoritmos de inteligência artificial e em
culdades com as quais a indústria brasileira
estamos passando nas áreas de manufatu-
que os “players” da indústria de conforma-
linha com a 4ª revolução industrial pela qual
ra, gostaríamos de discorrer sobre o tema
acima mencionado, visando complementar
o material já publicado nesta revista em sua edição de abril de 2020, onde ressaltamos a importância da tecnologia nas áreas de
desenvolvimento de produtos e ferramen-
vem sofrendo e todos os objetivos e metas ção e armação de produtos metálicos vem
escala mundo afora, a tecnologia aplicada a
em nosso território e isto nos penaliza muito quanto a assertividade, qualidade, tempo de resposta e consequentemente custo de nossos produtos e ferramentais.
Em um pais com o foco em produzir de
divulgando, realmente coloca em cheque e
forma rápida e nem sempre eficiente onde,
de nossos modelos de produção e como
quentemente considerados como custo, tem
abre discussões profundas sobre eficiência atuamos em relação a isto.
Na matéria anterior ressaltamos que
engenharia e desenvolvimento, são fre-
se percebido uma dificuldade com relação a investimentos serem direcionados para
estas áreas, mantendo-se o foco em soluções fabris de retorno direto.
Particularmente temos uma expressão
que comumente empregamos em algumas apresentações. “ Fazemos de forma muito
rápida e eficiente algo incompleto focando em uma capacidade de reação muito forte caso algum problema seja detectado, o
que nos leva a aprovar diversos itens por
decorrência de prazo e exaustivas horas de correções de problemas”.
Um exemplo muito comum é o de acele-
rarmos as fases de planejamento e engenharia, encurtando seu tempo ao máximo, para termos tempo para uma eventual correção Fig. 1. Razão estimada entre investimento e economia
de problemas e ou ajustes. Com isto invesESTAMPAGEM
AGOSTO 2020 15
ARTIGO mente discutidas nos diversos fóruns sobre o emprego de simulações não deveriam
ser levadas em conta e o quanto os pacotes
completos de engenharia destinados a construção, try-out e produção não deveriam ser
realmente seguidos. Mesmo que os mesmos ainda sejam feitos de forma convencional apesar de já existirem tecnologias que
conectam o chão de fábrica a engenharia e
todos os demais elos da cadeia de produção. Entretanto, como se não bastassem os
tópicos mencionados acima, se elevarmos
nossos olhos sobre as ondas e conseguirmos
enxergar o horizonte ao fundo, vamos notar que o futuro da estamparia, todos seus ad-
ventos tecnológicos e conectividade, já estão a porta, como bem ilustrou um trabalho
Fig. 2. Virtualização completa do processo Marcação - Identificação do Blank Verificação do Blank Leitura da Identificação Medições de lubrificante, rugosidade, espessura e propriedades do material do Blank Detecção dos cordões de corda
apresentado recentemente na Alemanha e publicado pelo “IFU – Institute for Metal Forming Technology of the University
of Stuttgart” o qual eu passo a comentar já existentes atualmente.
Monitoramento do contorno da Corrida da Chapa Sistemas Autônomo de Otimização Câmeras para controles das peças finalizadas
Fig. 3. Smart Press Shop
mais eficientes que nos possibilitam agir e
Co. KG – efficient, innovative, flexible”
tentando fazer uma ponte com tecnologias
Controle do material - planicidade
timos em maquinários cada vez melhores e
intitulado “Smart Press Shop GmbH &
que ainda estão por vir com a total virtualização dos processos e que podem levar a
Veremos que esta realidade já vem
sendo discutida e implementada, portanto
temos que dominar tecnologias atuais para conseguirmos dar nossos próximos passos e acompanhar os objetivos de eficiência futuros.
que foi planejado e concebido sem todos os
dos, orçamentação, definição de processos,
concepção de produtos metálicos conforma-
Conceito de Estamparia 4.0 e suas Tecnologias Relacionadas:
Por si só isto já é uma controvérsia,
construção de ferramental e a definição
de uma produção robusta, eficiente e sem
Já é de consenso que nossas estamparias atu-
scraps a um novo patamar, gerando ganhos
ais, apesar de toda a evolução já alcançada
e da significativa melhora já obtida, ainda
reagir rapidamente sobre a execução de algo cuidados necessários nas fazes anteriores.
entretanto, como elucidado anteriormente, ainda temos este fato ocorrendo em nosso seguimento principalmente por estarmos atrelados a nossos paradigmas e experi-
ências do passado. (Vide artigo publicado anteriormente).
O emprego de gêmeos digitais e a si-
mulação de processos, bem como o fluxo de
trabalho mencionado em abril, demonstram os ganhos obtidos e possíveis otimizações 16 AGOSTO 2020
ESTAMPAGEM
exponenciais aos que aplicarem a tecno-
logia de forma adequada. Porém, para tal, um investimento em fases de engenharia
e planejamento e uma integração entre as
diversas áreas deve ser promovido. (Fig. 1 e Fig. 2).
precisam dar um novo passo rumo a conectividade e ao emprego de certos recursos,
tendo como objetivo adicionar inteligência
artificial ao processo. Isto já está em discussão e em curso.
Recentemente, um trabalho apresen-
Somente estes argumentos já seriam
tado e intitulado de “Smart Press Shop”,
pensar se as propostas apresentadas e ampla-
estamparia e sua relação com as tecnolo-
suficientes para justificar ou levar-nos a
trouxe uma visão sobre o futuro da área de
ARTIGO • 01 Linha de Prensas Servo Contro-
ladas;
• Automações necessárias e todo o siste-
ma de controle e monitoramento ilustrados abaixo;
Como a figura acima demonstra, di-
versos pontos de controle e por assim dizer, pontos de obtenção de dados de entrada
sobre os processos, foram adicionados aos sistemas para que tais informações sejam
processadas de forma online por um sistema de otimização autônomo , sendo eles:
Marcação e identificação do Blank com
Fig. 4. Caracterização do Material
todo o conteúdo necessário ao processo
de estampagem tais como: Espessura do
material, rugosidade, sentido de laminação, lubrificação e propriedades do material
obtidos nos pontos que serão usados como
dados de entrada em simulações para prever o comportamento do material no processo de conformação seguinte, aumentando a
acurácia e previsibilidade do mesmo. Hoje, através de softwares como o TriboForm®, o AutoForm Material Generator e o Au-
Fig. 5. Influência do modelo de atrito
toForm Sigma®, a utilização destes dados
se torna possível e viável para que ações de mitigação de riscos possam ser tomadas
de forma a criar um processo de produção robusto e adaptável as variáveis e ruídos inerentes ao mesmo.
Lembrando que os dados de entrada
mencionados acima são premissas essenciais a criação de um bom modelo de simulação,
definindo assim o Gêmeo Digital, que será base da construção de um ferramental para
um determinado produto e para a definição de seu comportamento em toda sua vida
produtiva bem como a inteligência por trás do sistema autônomo de otimização. Fig. 6. Modelo de atrito simulado
Valendo mencionar que hoje já e pos-
gias de Digitalização, Gêmeos Digitais,
mo, porém tentar elucidar como as tecnolo-
sível considerar tais variáveis desde as fases
a tão falada Indústria 4.0, um projeto saiu
eficiência desejado.
destes dados para a definição mais apropria-
Inteligência Artificial e consequentemente do papel e tomou forma com uma visão futurística sobre o setor.
Nossa ideia aqui não é detalhar o mes-
gias podem se conectar rumo ao aumento de Baseado em uma linha composta basi-
camente por: (Fig. 3)
• 01 Linha de Laser Blanking;
mais precoces de engenharia fazendo usos
da das características e recursos necessários
no processo e no ferramental de forma a mitigar o maior número de problemas possível ESTAMPAGEM
AGOSTO 2020 17
ARTIGO desde as fases iniciais de um projeto:.
A Fig. 4 mostra as 3 curvas básicas de
caracterização virtual de um material. São, talvez, os dados de entrada mais impor-
tantes para uma simulação computacional, sendo responsáveis diretos pelo sucesso ou falha/divergência de resultados simulados
vs físicos. Dentre elas, podemos destacar a Curva Tensão x Deformação, comum no
mundo da engenharia e já muito bem estu-
dada. A outra, não tão conhecida assim, mas nem por isso menos importante, chamada curva e/ou superfície de encruamento.
Esta segunda curva representa a aniso-
Fig. 7. Estimativa de blank mínimo
tropia do material e indica como o mesmo se comporta quando submetido a tensões em diferentes direções. É de extrema importância para cálculos corretos de tensões e
principalmente defeitos de superfície como rugas e/ou sombras em peças externas.
As Figs. 5 e 6 fazem referência as opço-
es disponíveis para caracterização do atrito
dentro da simulação computacional. Assim como a anisotropia, estes dados costumam
ser negligenciados e podem afetar de forma negativa os resultados.
Indo de encontro aos objetivos do
Smart Press Shop, monitorar estes dados e conseguir de forma simultânea incorporá-
-los na simulação e obter os dados de saída Fig. 8. Corrida de Chapa
necessários para a correções nas operações seguintes torna-se essencial. Apesar de
parecer distante, já existem no mercado
tecnologias capazes de executar esta tarefa, restando atualmente apenas integrá-las. Após a correta caracterização e de-
finição dos blanks oque nos possibilitará
rastrear e tomar medidas com base nestes
dados de entrada, uma leitura e verificação
é feita para dar-se início ao processo de con-
formação, lembrando que para um resultado robusto, todo um processo de otimização de blank foi simulado (Fig. 7) e que com
a flexibilidade do laser blanking ele pode
ser adaptado segundo retroalimentação de Fig. 9. Defeitos de superfície na simulação 18 AGOSTO 2020
ESTAMPAGEM
dados.
ARTIGO Uma vez identificado o material segue
para o processo de conformação onde outra etapa importante para o comportamento do processo é monitorada para que a
correlação entre o gêmeo digital e a prática
sejam altas, garantindo a qualidade estética, funcional e dimensional do produto.
A corrida de chapa é um dos pontos de
medição importante e que dita como será a correlação entre simulado e o realmente obtido dentro do desenvolvimento de um processo de um produto estampado, seu
comportamento segundo os dados de entrada, variáveis de processo e de ruído são de
extrema importância para o resultado final desejado (Fig. 8).
Por isto que a correta criação do modelo
digital levando em consideração todos
os recursos necessários ao processo, ao
equipamento e ao ferramental para absorver possíveis variações e ruídos é extremamente importante. Tanto o try-out, seguindo tais critérios contidos no pacote completo de
engenharia, bem como as ações durante a
produção contidos no mesmo são vitais para
de abril, a integração de todos os envolvidos na cadeia de processos se torna cada vez
mais indispensável para que toda a tecno-
logia e inteligência por trás de um processo eficiente chegue ao seu ápice.
Em breve estaremos vendo sistemas
como estes instalados e produzindo mundo a fora.
Referências: [1] New Developments in Sheet Metal Forming 2020 – Dr. h. c. Mathias Liewald MBA – Institute for Metal Forming
technology - “IFU – Institute for Metal Forming Technology of the University of Stuttgart”
[2] “Smart Press Shop GmbH & Co. KG
– efficient, innovative, flexible” – Mr.
Uwe Kreth, Head of Project Planning at Schuler Pressen GmbH – Hendrik Rothe, Managing Director at Smart Press Shop GmbH & Co. KG.
César Augusto Batalha atua como Gerente Geral
a eficiência buscada.
da AutoForm do Brasil, sendo o responsável pela
disponíveis para nos auxiliar com isto tais
o território nacional e pelo suporte técnico-
TryoutAssistant®, e em uma próxima
25 anos de experiência na indústria automotiva
assuntos relacionados a melhoria sistemática
automação relacionadas a engenharia, produção,
Hoje soluções de mercado já estão
operação, suporte técnico e vendas em todo
como o AutoForm Sigma® e o AutoForm
comercial ao mercado argentino, tem mais de
matéria podemos abordar com mais critério
com background nas áreas de carrocerias e
do processo e robustez na produção.
gestão e implementação de projetos. +55 11
estamparia, a ideia por trás disto é de que o
Fernando Henrique Tersetti, Engenheiro de
todos estes dados contidos no pacote de
da equipe técnica responsável pelo suporte a
digital e que, em um circuito de malha fe-
e argentino, possui 10 anos de experiência na
que com base em uma inteligência artificial
de projetos de ferramentas para estamparia
sejam maximizados e os tempos de parada e
Possui graduação em Engenharia de Controle e
Como estamos falando do futuro da
4122-6778 / cesar.batalha@autoform.com.br
sistema de otimização autônomo gerencie
aplicação na AutoForm do Brasil e integrante
engenharia e que estão disponíveis de forma
aplicação do software no mercado brasileiro
chada, otimize os parâmetros possíveis para
indústria automobilística tendo atuado na área
o índice de falhas, a qualidade do produto
e simulação de processos de estampagem.
rejeitos sejam reduzidos. (Fig. 9).
Automação e cursa MBA em Gerenciamento de
outros artigos e mais precisamente na edição
autoform.com.br
Assim, como mencionado em diversos
Projetos. +55 11 4121-1644 / fernando.tersetti@
ESTAMPAGEM
AGOSTO 2020 19
TÉCNICA SIXPRO - ELIMINANDO BARRIGAS EM PEÇAS DE AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA Ricardo A. M. Viana e Alisson S. Duarte, Sixpro, Belo Horizonte - MG/ contato@sixpro.pro (31) 3443-1367
E
m todo processo de estampagem,
endido como uma tentativa do material de
mecânica elevada causam dificuldades no
tas de conformação representa
rante a estampagem, ou seja, a peça altera a
bilização da geometria final desejada. Para
a retirada da chapa das ferramen-
um descarregamento completo das forças
atuantes. Dessa maneira, o material acaba
recuperando a parcela de deformação elás-
tica obtida durante o processo. Esse retorno elástico, ou springback, resulta em uma
modificação da geometria do componente
estampado, quando comparado ao produto original concebido por modelamento em CAD.
O springback também pode ser compre-
liberar as tensões internas resultantes du-
sua forma com o objetivo de encontrar uma nova posição de equilíbrio entre tensões. A
severidade dessa alteração de forma, portanto, está relacionada com as tensões internas presentes no produto no momento em que
os estampos estão completamente fechados
dando soluções ainda mais desafiadoras que visem diminuir essa dificuldade e viabilizar a fabricação dessas peças.
O springback pode resultar em diferentes
maior a tendência em se utilizar aços de alta
terial, da sua espessura e da sua geometria
resistência na estampagem de peças, obje-
tivando redução de peso e maior eficiência
A
ESTAMPAGEM
tem a sua intensidade aumentada, deman-
formas de distorções geométricas em um
Na indústria automotiva, é cada vez
a utilização desses aços com resistência
20 AGOSTO 2020
esses materiais, o fenômeno de springback
e segurando a peça conformada.
energética para o automóvel. Entretanto,
Fig. 1. Springback em curling na parede de um produto estampado
processo de estampagem com relação à esta-
produto estampado em função do seu mafinal, além de outras condições de processo. Alguns exemplos dessas distorções são a
abertura de ângulos, as torções, o “encolhimento” em peças grandes etc. Como geral
B
Fig. 2. (A) Produto em sua forma nominal. (B) produto com distorções geométricas em forma de curling nas paredes [WorldAutoSteel. Managing springback. AHSS Insights, 2018]
ARTIGO rior montagem em um conjunto, geralmente soldado.
Dentre as configurações de distorções
40 kN 120 kN VBHF
geométricas causadas pelo springback, uma das mais desafiadoras de ser solucionada é Variável BHF Formato de chapéu com SB
a formação de curva em paredes, também
chamada “Sidewall curl” ou “curling”, e que pode ser observado nas Figs. 1 e 2(A). É importante dizer que existem dois prin-
Referência
Referência
Fig. 3. Resultados da simulação do springback para 40 kN de carga no prensa-chapas, 120 kN e carga variável (VBHF) [Sixpro. FEM stress state analysis on springback reduction methods: variable blank holder force and stake bead. 37th IDDRG, Waterloo, Canadá. 2018]
Fig. 4. Resultado da simulação do springback para o Stake bead e a carga variável no prensa-chapas (VBKF) [Sixpro. FEM stress state analysis on springback reduction methods: variable blank holder force and stake bead. 37th IDDRG, Waterloo, Canadá. 2018]
Deslocamento de aço do flange
70 mm
90 mm
100 mm
cipais obstáculos na solução do curling:
(i) o primeiro deles é conseguir uma boa
correlação entre a simulação e a realidade; e
o segundo é conseguir compensar este efeito geometricamente nas ferramentas.
Os softwares de simulação evoluíram
muito nos últimos anos, buscando maior
precisão em seus resultados. Prova disso são
os diversos modelos de materiais que podem ser utilizados atualmente e o número cada
40 kN BHF
vez maior de variáveis que podem ser con-
sideradas no cálculo para se aproximar cada vez mais do ambiente industrial. Porém,
Condição de simulação
os aços de alta resistência como os Dual
Phase ou Trip, apresentam uma microes-
120 kN BHF
trutura complexa e estão mais suscetíveis a questões como a taxa de deformação, o
aquecimento das ferramentas e da própria chapa, variações no coeficiente de atrito
etc. Tais efeitos influenciam diretamente
VBHF
no resultado e influenciam também uns aos
outros, tornando a previsão do resultado por Talão da estaca (40 kN BHF) L= Fibra inferior
70 mm
90 mm
100 mm
meio da simulação muito mais difícil.
Além de todos estes efeitos, os aços
complexos apresentam variação significativa em suas propriedades mecânicas em
função de sua composição química ou do U= Fibra superior
M= Membrana central
Valores sem unidade estão em MPa Fig. 5. Estado de tensões verticais ao longo da espessura da parede para em momentos distintos durante a estampagem [Sixpro. FEM stress state analysis on springback reduction methods: variable blank holder force and stake bead. 37th IDDRG, Waterloo, Canadá. 2018].
mente as tolerâncias geométricas im-
postas a estes produtos são da ordem de dé-
cimos de milímetros, observa-se um grande volume de retrabalho nas ferramentarias.
As ferramentas de estampagem devem ser trabalhadas até que sejam aprovadas para
vida-série, garantindo produtos estampados dentro da tolerância aceitável para a poste-
tratamento térmico, que faz parte do seu
processo produtivo nas usinas. Nesse caso,
mesmo que sejam alimentados os modelos de materiais mais complexos na simulação para aumentar sua precisão, em prática,
lotes diferentes de matéria-prima podem se comportar de maneira diferenciada
durante a conformação. Essas variações na matéria-prima levam a distorções geométricas também diferentes para cada lote ESTAMPAGEM
AGOSTO 2020 21
ARTIGO recebido, sendo a magnitude do curling
muito sensível a estas variações. Logo, a sua compensação pode ser ineficiente ou até ~3,5mm
~4,5mm
mesmo inviável.
Motivada por estes problemas recor-
rentes na indústria, a Sixpro iniciou uma pesquisa a respeito deste assunto, a qual
consiste em de três etapas: (i) compreensão do fenômeno com base no estado de
- Referência - Elementos casca - Elementos volumétricos
tensões resultante na chapa; (ii) verificação
Fig. 6. Comparação do springback simulado com elementos em casca e elementos volumétricos
da correlação entre simulação e prática em relação ao curling; e (iii) desenvolvimento
de técnicas capazes de reduzir ou eliminar o problema.
Estado de Tensões Em estudos anteriores, a Sixpro investigou as tensões internas envolvidas em peças de alta resistência, correlacionando essas aos
springbacks resultantes. Esses estudos con-
sideraram a influência de duas das técnicas
- Referência - Springback
mais difundidas na redução do curling: a
Fig. 7. Springback simulado em acordo com a prática [Sixpro. Melhor previsão do springback com o MAT-WIZARD. Revista Estampagem & Conformação, Coluna Simulação, Abril de 2020]
utilização de uma força variável no prensa-chapas (VBHF) e do “Stake beads”.
A aplicação de carga variável, induz
um pós-estiramento na parede que reduz o
- Referência - Springback com técnica Sixpro - Springback
gradiente de tensões ao longo da espessura e, consequentemente, reduz a magnitude
do curling (Fig. 3). Já o Stake bead consiste em uma nervura adicionada na “cabeça
de repuxo”. Por ter uma altura baixa, ela
é conformada somente ao final do curso, Fig. 8. Resultado da simulação do springback em um hat shape de forma convencional e com a aplicação da técnica Sixpro Apenas abertura angular
- Referência - Springback com técnica Sixpro - Springback Abertura angular + Sidewall curling
gerando neste momento também um pós-
-estiramento na parede do produto. Logo, o mecanismo de redução do curling observado no stake bead e no prensa-chapas com
carga variável, é o mesmo. Na comparação mostrada na Fig. 4, observa-se que o stake bead foi inclusive mais eficiente do que a carga variável.
Os springbacks resultantes para cada
caso considerado possuem origem nas
tensões internas no material. A distribuição de tensões através da espessura, em Fig. 9. Resultado da simulação do springback em um trecho de uma peça real da forma convencional e com a aplicação da Técnica Sixpro 22 AGOSTO 2020
ESTAMPAGEM
um determinado ponto da parede da peça
estampada, foi verificada em três momentos
ARTIGO distintos, como mostrado em detalhes na
Fig. 5. Observa-se que, em todos os casos,
existe uma diferença considerável de tensões
cordância muito boa com a peça estampada em prática.
entre a superfície externa da peça ao longo
Técnicas Sixpro
os casos de carga variável (VBHF) e stake
cíficas que objetivam reduzir, ou até mesmo
de quase todo o processo. No entanto, para
A Sixpro vem desenvolvendo técnicas espe-
bead, essa diferença é reduzida ao final do
eliminar, o curling sem a necessidade de
processo. Essa redução na diferença entre as tensões resulta em um momento menor e, portanto, em um menor springback.
Ambas as técnicas apresentadas, se
aplicadas devidamente, apresentam bons resultados, já verificados e confirmados
investimento extra no processo. Algumas
técnicas consistem na manipulação da es-
tampagem de maneira a alterar e equilibrar
o gradiente de tensões ao longo da espessura da chapa.
Os primeiros estudos, realizados através
em usinas, montadoras e ferramentarias.
da simulação de um “hat shape”, mostraram
A aplicação de carga variável necessita de
observado na Fig. 8.
Porém, ambas demandam investimentos. uma prensa servo-controlada ou um projeto
resultados muito bons, conforme pode ser
Em um segundo estudo realizado com
específico para a ferramenta, prevendo ci-
a simulação de um trecho de uma peça real
atraso para gerar o efeito desejado. Já o stake
em try-out, observa-se também uma redu-
lindros de nitrogênio ou molas atuando em
bead geralmente implica em maior consumo de matéria-prima, uma vez que necessita
de maior área na “cabeça de repuxo” para
que apresentou o efeito Wallside Curling
ção significativa da distorção geométrica na Fig. 9.
Os resultados obtidos até o momento
implementar a nervura.
atestam uma técnica de fácil implementação
Correlação
processo. O grande potencial para redu-
O primeiro estudo relativo à correlação da
simulação com a prática teve foco na comparação dos resultados obtidos com a uti-
lização de elementos casca e elementos volumétricos para o blanque na simulação. Em
estudos preliminares, observou-se um efeito
e viável do ponto de vista econômico do
ção de retrabalhos em try-out justifica a
continuidade do estudo e elaboração de uma de diferentes geometrias de produtos, materiais e espessuras.
Os próximos passos serão o estudo das
implicações da Técnica Sixpro na perfor-
mostrado na Fig. 6 foi realizado no software
estampagem.
PAM-STAMP V2019.5, aplicando-se para
ambas as simulações o mesmo material com o mesmo modelo de escoamento.
Como já comentado, softwares de
simulação disponibilizam diversos modelos de materiais, como o Yoshida-Uemori, que permitem uma previsão mais acurada do
springback para elementos em casca. Para
exemplificação, a Fig. 7 mostra um exemplo do efeito curling obtido com o modelo
Yoshida-Uemori, no qual houve uma con-
As revistas Industrial Heating, FORGE, Engrenagens - Gears Magazine e a Estampagem Stamping Magazine são disponibilizadas gratuitamente na Banca Digital do Portal Aquecimento Industrial, junto com informações relevantes sobre a Indústria Metalmecânica no Brasil e do mundo.
metodologia para sua aplicação em função
mais acentuado e realístico quando são
utilizados elementos volumétricos. O teste
LEIA ONLINE
mance do produto e nas ferramentas de
Ricardo Viana é gerente técnico na Sixpro Virtual&Practical Process, empresa especializada em consultoria com o auxílio da simulação computacional. Engenheiro Mecânico pela UFMG. Especialista em simulação do processo de estampagem. Possui experiência em factibilidade, full process, compensações de springback para painéis externos e produtos estruturais e simulações de estampagem à quente/ ricardo@ sixpro.pro. ESTAMPAGEM
AGOSTO 2020 23
PARTIAL HARDENING: UMA ROTA ALTERNATIVA NO PROCESSO DE ESTAMPAGEM A QUENTE Dr. Jéssica Cristina Costa de Castro Santana, BENTELER Componentes Automotivos, São Paulo - Brasil
O presente artigo discute sobre o processo de Partial Hardening como uma alternativa à rota convencional de estampagem a quente, a fim de serem obtidas propriedades mecânicas distintas em zonas específicas do componente. Utilizando esta tecnologia, a chapa figurada (blank) possui duas regiões principais com diferentes temperaturas finais de aquecimento, e uma região de transição entre elas. Resultando em regiões com microestruturas variadas e consequentemente com propriedades mecânicas características, no componente após a estampagem. Com isto, cada zona (soft e endurecida) deformará de forma típica à microestrutura formada, garantindo aos componentes estampados à quente via Partial Hardening, maior versatilidade e controle quanto ao seu comportamento sob solicitações mecânicas.
Estampagem a Quente (Hot Forming) O processo de estampagem a quente
convencional pode ser dividido nos prin-
cipais estágios: (a) um blank de aço boro, geralmente o aço 22MnB5, é aquecido,
acima da temperatura final de austenitização (linha Ac3), a fim do material ser
trutura austenítica); (d) no estágio final,
carroceria não é uma característica bené-
resfriado e ocorre a têmpera. Ao fim do
lisão e/ou de interface com outras partes.
na mesma ferramenta, o componente é
processo ocorre a transformação marten-
sítica total do componente, garantindo ao
mesmo limite de resistência à tração mínimo de 1500 MPa . A Fig. 1 ilustra a rota [1]
completamente austenitizado; (b) o blank
de manufatura convencional do processo
de conformação; (c) ocorre a estampagem
Contudo, em algumas situações o
aquecido é transferido para uma prensa com o material ainda quente (microes-
Prensa
de estampagem a quente.
total endurecimento dos componentes da
Transferência do Forno blank (do forno para prensa)
fica, do ponto de vista de resistência à coAssim, rotas alternativas para o processo vêm sendo propostas para diversificar as propriedades mecânicas obtidas. Estas
rotas podem ser sumarizadas em quatro principais categorias [2]: resfriamento
diferencial; utilização de tailored blanks; recozimento após o processamento; e o Partial Hardening [3].
Partial Hardening Carregamento dos blanks (entrada do forno)
O Partial Hardening trata-se de um
processo patenteado BENTELER [3].
Nesta rota de processamento, a obtenção de propriedades personalizadas ocorre a partir da etapa de aquecimento (auste-
Componente final
Ferramenta (estampagem/ têmpera)
Fig. 1. Etapas do processo de estampagem a quente, envolvendo o forno de aquecimento e o ferramental de estampagem 24 AGOSTO 2020
ESTAMPAGEM
nitização) do processo de estampagem a
quente [4]. Para isto, regiões específicas da zona final do forno de aquecimento, são
mantidas abaixo da linha Ac3. Resultando
ARTIGO em um regiões no blank com microestru-
600 ºC
tura parcialmente austenitizada que após
a têmpera resultará na chamada zona soft.
Devido à transferência de calor, através do
930 ºC
material, é formada também uma zona de transição. Assim, o estampado final será
Zona endurecida
constituído pelas zonas: soft, de tran-
950
sição e endurecidas. O comportamento
600
mecânico em cada zona será consequência
Zona soft
300
dessa variação microestrutural [4]. A Fig.
2 ilustra esquematicamente as diferentes
t [s]
Fig. 2. Modelo esquemático do forno com as diferentes zonas de aquecimento finais e curva típica do blank
zonas de aquecimento e a curva típica do blank ao final do forno.
Na Fig. 3 são ilustradas, em uma
longarina, as diferentes zonas obtidas
conforme a tecnologia de Partial Har-
dening. O objetivo desta aplicação, por exemplo, visa a melhoria na segurança
passiva. Em eventual colisão do veícu-
lo, a zona soft sofrerá uma deformação
localizada, absorvendo parte da energia
resultante da colisão. Já na região da zona
endurecida, espera-se não haver nenhuma Soft
Transição
deformação devido à altíssima resistência
Zona endurecida (Restante de componente)
mecânica. Portanto, este tipo de aplicação
Fig. 3. Seções do componente estampado com a identificação das diferentes zonas como: soft, transição e endurecida
possibilita trabalhar com deformações
programadas, melhorando a absorção de
energia em locais estratégicos e mantendo
o habitáculo do veículo intacto em regiões
Zona de transição
selecionadas para proteção de componenZona endurecida
Zona soft
tes e/ou passageiros. Esta tecnologia também permite outras aplicações, como por exemplo, a redução de massa do produto.
50 μm b)
a)
50 μm c)
50 μm d)
50 μm
A zona endurecida pode ser aplicada como alternativa à utilização de reforços (patch) ao longo do componente estampado.
Como mencionado, as diferentes
Tabela 1. Composição química do aço 22MnB5 C
Mn
B
Ti
Cr
N
Ni
Si
Al
0,227
1,180
0,003
0,028
0,176
0,0043
0,007
0,258
0,041
Fig. 4. Diferentes zonas obtidas: a) zona soft, matriz ferrítica com bandas de microconstituintes duros; b-c) zona de transição, diferentes proporções entre fases/microconstituintes moles e duros; e d) zona endurecida, matriz martensítica Tabela 2. Valores de dureza (HV 10) nas diferentes zonas tratadas Zonas Parcialmente Endurecidas:
Soft
Transição
Endurecida
Valores de Dureza (HV 10):
265 ± 5,2
349 ± 27,2
465 ± 1,4
zonas são formadas devido à variação
microestrutural. Ocorre que, partindo
de temperaturas abaixo e acima de Ac3 diferentes taxas de resfriamento são
estabelecidas durante a têmpera. Desde
modo, tipicamente temos que: a zona soft (Fig. 4a) apresenta matriz ferrítica com
alguns microconstituintes duros; a zona de transição (Fig. 4b-c) apresenta difeESTAMPAGEM
AGOSTO 2020 25
ARTIGO rentes proporções de fases e/ou microconstituintes, dependendo do ponto analisado. Matriz martensítica e grãos ferríticos mais geometricamente isolados vão sendo observados em direção à
zona endurecida; e a zona endurecida (Fig. 4d) apresenta micro-
[4] Li, N., Jin, J., Balint, D. and Dean, T. “Experimental characterisation of the effects of thermal conditions on austenite formation for hot stamping of boron steel”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 231, pp. 254-264, 2016.
estrutura completamente martensítica.
[5] Pinheiro, T. S. “Microstructural Characterization of Hot Stamped Parts After Partial Hardening”, SAE Technical
centual de microconstituintes duros leva ao aumento da dureza,
Paper 2019-36-0113, 2020.
até 930°C (zona endurecida).
Nanociências e Materiais Avançados, e Engenheira de Materiais
Referências
metalurgia, aços e suas ligas, transformação de fase, análise de
[1] Karbasian, H. and Tekkaya, A. E. “A Review on Hot Stamping” Journal of Materials Processing Technology, vol. 210, 15, pp. 2103-2118, 2010.
falha, fadiga e caracterização de materiais. Cleide Escarpinete é
[2] Merklein, M., Wieland, M., Lechner, M., Bruschi S. and Ghiotti A., “Hot Stamping of Boron Steel Sheets With Tailored Properties: A Review” Journal of Materials Processing Technology, vol. 228, pp. 11-24, 2016.
benteler.com.
Em trabalho anterior [5], foi evidenciado que o aumento per-
acompanhando o aumento de temperatura de 600°C (zona soft)
[3] Reinhold, P., Krogmeier, J., Böke, J., BENTELER Automobiltechnik GmbH, “Continuous Process For Production of Steel Part With Regions of Different Ductility” US Patent 7,540,993 B2, Jun. 2, 2009.
26 AGOSTO 2020
ESTAMPAGEM
A autora Jéssica Cristina Costa de Castro Santana é Doutora em da BENTELER Group. Experiência em engenharia de materiais,
responsável pela área de comunicação da BENTELER Componentes Automotivos, ela pode ser contatada no email: cleide.escarpinte@
III SEMINÁRIO: TECNOLOGIA DE
ONLINE
ESTAMPAGEM 19, 20 E 21 de OUTUBRO de 2021
3 rd Stamping Technology Seminar Oct 19, 20 and 21 Mídia Oficial:
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