ESTAMPAGEM &
CONFORMAÇÃO
BRASIL
Stamping & Forming Magazine Brazil Revista de Corte, Estampagem e Conformação de Chapas, Arames e Tubos
Abril 2021
BENEFÍCIOS NO EMPREGO DE FERRAMENTAS DIGITAIS PARA A SIMULAÇÃO DE PROCESSO DE ESTAMPAGEM Estudo Comparativo entre Quebra-rugas Geométrico e Analítico Robustez da Produção de Estampados: o Papel das Propriedades Mecânicas para a Conformação de Chapas – Parte I Resistência Mecânica da União de Chapas Metálicas por Conformação a frio com Aplicação de Adesivo Estrutural Gêmeos digitais para Agilidade na Estampagem de Carrocerias
DOUTOR EM TRATAMENTO TÉRMICO
Industrial Heating
OUT A DEZ 2020 15
30 12
Benefícios no Emprego de Ferramentas Digitais para a Simulação de Processos de Estampagem e sua Relação com Custos de Produção em um Processo de Melhoria Contínua
15
CONTEÚDO
35 ABRIL 2021 - NÚMERO 5
ARTIGOS no Emprego de Ferramentas Digitais para a Simulação de Processos de 12 Benefícios Estampagem e sua Relação com Custos de Produção em um Processo de Melhoria Contínua Flávio Sargon, Engenharia Sigma, São Paulo | Helson Carpi Cardoso, Indab, São Paulo | Jocilei Oliveira Filho, Autoform do Brasil, São Paulo
Na atual conjuntura do mercado nacional, muito agravada pela pandemia e pela escassez de matéria prima, somada a própria variação de preços dos insumos, tais como os aços, que sofreram reajustes chegando em torno de 50% nos últimos 12 meses.
15
Gêmeos Digitais para Agilidade na Estampagem de Carrocerias Christoph Weber Autoform Software, Shangai - China, Tradução e adaptação: César Augusto Batalha, Autoform Brasil, São Paulo - Brasil
Nos últimos meses, várias montadoras anunciaram ou estão anunciando iniciativas agressivas de redução de custos para se prepararem para o mercado volátil atual e destinarem recursos suficientes para as novas tecnologias que estão surgindo.
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Estudo Comparativo entre Quebra-rugas Geométrico e Analítico Olavo C. Haase; Matheus B. Alvim; Victor L. Silveira; Pedro M. Stemler; Ricardo A. M. Vianaaa; Alisson S. Duarte, Sixpro, Belo Horizonte (MG) - Brasil
O controle do fluxo de material em processos de estampagem é importante para evitar defeitos como fratura e enrugamento. Esse controle pode ser alcançado pelo uso de um quebra-rugas, uma variação na geometria das ferramentas de conformação que gera forças de restrição causadas pela deformação da chapa.
30
Robustez da Produção de Estampados: o Papel das Propriedades Mecânicas para a Conformação de Chapas – Parte I João Henrique Corrêa de Souza, TechnNova Consultoria em Engenharia e Inovação
Quando o assunto é qualidade costuma-se pensar no resultado final do processo produtivo, ou seja, em características relativas ao produto.
35
Estudo da Resistência Mecânica da União de Chapas Metálicas por Conformação a Frio com Aplição de Adesivo Estrutural Alisson Sarmento, General Motor South America | André Succissi Rinaldi; Julio Cesar Lopes da Silva; Mateus Vale Farkas e Ed Claudio Bordinassi, Instituto Mauá de Tecnologia
Este trabalho tem o objetivo de entender a influência do adesivo estrutural na União de Chapas por Conformação à Frio (UCCF), também conhecido como Clinching, no quesito de aumento da resistência mecânica estática da união. ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 3
ESTAMPAGEM &
CONFORMAÇÃO
BRASIL
Stamping & Forming Magazine Brazil
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
DEPARTAMENTOS
Imagem da Capa: Cortesia da Autoform
04 Índice de Anunciantes 06 Notícia
Lirio Schaeffer Editor, schaefer@ufrgs.br • (51) 99991-7469 Udo Fiorini Publisher, udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789 Mariana Rodrigues Diagramação - Revisão, marianar205@gmail.com • (19) 3288-0437 André Júnior Vendas, andre@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.
ÍNDICE DE ANUNCIANTES Empresa
Pág.
Contato
Autoform
22
www.autoform.com
Portal Aquecimento Industrial
09, 29, 34, 4ª Capa
www.aquecimentoindustrial.com.br
Metalurgia
2ª Capa
www.metalurgia.com.br
Technova
11
www.technnova.com.br
Villares Metals
3ª Capa
www.villaresmetals.com.br/pt
COLUNAS 05
Editorial Brasil Em meio à pandemia nossas empresas continuam batalhando e o Brasil vai avançando…
Mais uma vez temos a satisfação de sermos agraciados pela SF Editora do Grupo Aprenda, responsável pela edição da Revista Estampagem & Conformação, lançando mais uma edição desta importante Revista que vem dar informações importantes para Técnicos e Engenheiros de nossas indústrias.
08 10 11 4 ABRIL 2021
PHS Work Force Team PHS 2000: a história se repete, será? Caros leitores, o grupo do PHS Task Force pretende intensificar os esforços para inclusão de um novo grau de aço para estampagem a quente, o grau 2000, que já está permeando na sociedade automotiva brasileira. O intuito desta coluna é expor a real necessidade do setor em conhecer a importância de se avaliar este material em suas diferentes frentes, para que o mesmo seja uma realidade nos novos produtos automotivos. Simulação Shaving: Qualidade da Borda Algumas peças estampadas necessitam obter uma aresta, ou borda, com maior qualidade. Por qualidade, eu quero dizer menor rugosidade ou maior área de superfície lisa. É que nesses casos a aresta cortada da peça estampada pode exercer uma função de contato com outra peça, por exemplo, o que justifica a necessidade dessa maior qualidade da aresta cortada. BrDDRG BrDDRG 2021 A pandemia afetou o planeta em 2020 e provocou a transferência do Congresso do BrDDRG e de todo o SENAFOR para 2021. Mas, como continua nos afetando amplamente, principalmente no que diz respeito a contato físico e proximidade, a Comissão Organizadora decidiu pela segurança, optando por realizar o congresso de forma virtual. ESTAMPAGEM
EDITORIAL
EM MEIO À PANDEMIA NOSSAS EMPRESAS CONTINUAM BATALHANDO E O BRASIL VAI AVANÇANDO…
M
ais uma vez temos a satisfação de sermos
para Agilidade na Estampagem de Carrocerias” é tratado da
responsável pela edição da Revista Estampagem
e aumentando a velocidade e a confiabilidade.
agraciados pela SF Editora do Grupo Aprenda,
& Conformação, lançando mais uma edição desta
agilidade em projetos de carrocerias minimizando o desperdício O artigo de Alisson Sarmento da GENERAL MOTORS
importante Revista que vem dar informações importantes para
SOUTH AMERICA e vários autores do INSTITUTO
desta edição é novamente dado destaque para a Indústria 4.0.
de Chapas por Conformação Mecânica” denominado de
Técnicos e Engenheiros de nossas indústrias. Entre os trabalhos É muito importante que nossos empresários venham entender que não existe outra saída. Assuntos vinculados à Inteligência
MAUÁ DE TECNOLOGIA, trata do processo de “União CLINCHING.
Olavo Hasse com vários coautores aborda um tema
Artificial (IA), inclusive para as pequenas e médias empresas,
estritamente técnico, sobre o qual existe pouca literatura,
mesmas vai ficar vinculado ao entendimento e aplicação destas
Geométrico e Analítico”.
são extremamente importantes e a subsistência futura das
novas tecnologias. O importante também é que temas técnicos
denominado: “Estudo Comparativo entre Quebra-Rugas João Henrique Correa de Souza da TECHNOVA
são tratados neste número da Revista, independentemente da
CONSULTORIA EM ENGENHARIA E INOVAÇÃO
em Nuvem (Cloud), Fábricas Inteligentes (Smart Factory),
de Estampados- o Papel das Propriedades Mecânicas para
Internet das Coisas (IoT – Internet of Things), Banco de Dados Gêmeos Digitais, Digitalização de Processos, etc...
Sendo assim, comento resumidamente alguns aspectos dos
trabalhos de destaque nesta edição:
Iniciando com o trabalho de Flavio Sargon, Helson Carpi
Cardoso e Jocilei Oliveira Filho temos: “Benefícios no Emprego de Ferramentas Digitais para a Simulação de Processos de
Estampagem e sua Relação com Custos de Produção em um Processo de Melhoria Contínua”. Trata-se de um trabalho que envolvendo a empresa SIGMA em parceria com a
AUTOFORM onde a Simulação Computacional dos Processos de Estampagem passa a ser uma ferramenta fundamental.
Trata-se de um “case industrial”, solucionando junto `empresa
aborda em seu artigo (Parte 1) sobre: “Robustez da Produção a Conformação de Chapas”. É realçado neste artigo, que sem o conhecimento de parâmetros fundamentais, como
aqueles, retirados das Curvas de Engenharia, das Curvas de
Escoamento, das Curvas Limite de Conformação (CLC), Fator de Anisotropia, etc... não se consegue entender perfeitamente o
Processo de Estampagem. São conhecimentos mínimos exigido dos técnicos que trabalham com a conformação de Chapas metálicas.
Desejo boa leitura a todos Lirio Schaeffer, Editor.
INDAB o problema de alto índice de refugo.
No artigo de Christoph Weber da AUTOFORM
SOFTWARE, Shangai-China, intitulado de “Gêmeos Digitais ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 5
NOTÍCIAS
Pfäffikon SZ, Suíça, 4 de março de 2021: A AutoForm Engi-
neering GmbH, principal fornecedora de soluções de software para
processos de estamparia e armação de carrocerias brutas, presentou sua mais recente solução de software, o AutoForm Assembly. Esta
solução tem por finalidade suportar a cadeia do processo de montagem de carrocerias brutas, combinando todos os aspectos críticos da
montagem de peças. O AutoForm Assembly permite que os usuários
AutoForm revela sua solução para armação de carrocerias brutas e amplia a digitalização do processo de fabricação
tratem de questões complexas do processo de montagem de umacar-
roceria bruta antes que eles possam surgir na produção e expandindo assim a digitalização.
A solução da AutoForm para montagem de carrocerias
brutas dá suporte a toda a cadeia de processo de armação das mesmas, abrangendo sua viabilidade inicial, sua engenharia de processo e produção. Ao implementar o software Auto-
Form para o processo de montagem, os usuários podem obter uma visão profunda do processo de fabricação da carroceria,
avaliar rapidamente projetos alternativos de peças e processos
de montagem, identificar as causas dos desvios dimensionais e implementar contramedidas eficazes. A combinação das solu-
ções do AutoForm Forming e Assembly cobrem os processos de estamparia e montagem de carrocerias brutas.
Com os recursos exclusivos do AutoForm Assembly, os
usuários podem configurar virtualmente todo o processo de
montagem, incluindo tecnologias de junção e grafagem. Eles 6 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
podem fazer modificações no processo facilmente, levando em consideração diferentes ordens de inserção de peças, alterações
nas posições de localizadores e pilotos, de fixações e diferentes
sequências de junções. Com o AutoForm Assembly, eles podem atingir maior maturidade do produto no início do seu processo de desenvolvimento reduzindo o número de modificações e
ajustes nas fazes de tryout e na fabricação. O software permite
economizar custos com ferramentais e modificações de equipamentos, além de atingir maior maturidade do processo e maior robustez no tryout e início da produção.
O Dr. Markus Thomma, CMO do Grupo AutoForm, de-
clarou: “Estamos contentes por podermos oferecer uma solução
de software única e a primeira no mercado para usuários na área de armação de carrocerias brutas. Por muitos anos, o AutoForm
NOTÍCIAS Forming tem sido o software preferido para os OEM’s, os fabricantes de peças estam-
Sobre a AutoForm Engineering
serviços de engenharia em todo o mundo.
de montagem de carrocerias brutas. Com mais de 400 funcionários dedicados
expandindo os processos de fabricação
para fabricação de produtos, cálculo de custo de ferramentas e materiais, design
solução de software de última geração para
montagem de carrocerias. Todas as 20 principais montadoras e a maioria de seus
cerias. Com o AutoForm Assembly, eles
sua sede na Suíça, a AutoForm possui escritórios na Alemanha, Holanda, França,
trabalho diário em termos de economia de
e Coreia. A AutoForm também está presente em outros 13 países através de suas
padas, as ferramentarias e fornecedores de
A AutoForm oferece soluções de software para conformação de chapas e processo
Agora, com o AutoForm Assembly, estamos
a esta área, a AutoForm é reconhecida como a fornecedora líder de software
cobertos pela tecnologia e oferecendo uma
de ferramental e estamparia virtual, bem como otimização do processo de
clientes na área de montagem de carro-
fornecedores escolheram o AutoForm como o software de sua preferência. Além de
podem obter benefícios tangíveis em seu
Espanha, Itália, República Tcheca, Suécia, EUA, México, Brasil, Índia, China, Japão
custos e tempo de execução.”
representações. Para informações mais detalhadas, visite: www.autoform.com
Imagem 1. As soluções de modelagem e montagem AutoForm cobrem os processos de estampagem e montagem BiW
Imagem 2. Com o AutoForm Assembly, os problemas do processo de montagem podem ser resolvidos com êxito antes do início da produção. ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 7
MaterialSeries
››
PHS 2000: A HISTÓRIA SE REPETE, SERÁ?
C
aros leitores, o grupo do PHS Task Force pretende
outros opcionais como Zn puro, Zn-Ni ou Zn-Mg devem
grau de aço para estampagem a quente, o grau 2000,
que a difusão destes elementos químicos no aço, favorecida
intensificar os esforços para inclusão de um novo que já está permeando na sociedade automotiva
brasileira. O intuito desta coluna é expor a real necessidade do
setor em conhecer a importância de se avaliar este material em
suas diferentes frentes, para que o mesmo seja uma realidade nos
novos produtos automotivos. Por isto, teremos uma longa estrada de avaliação, a mesma seguida para o grau 1500, que, diga-se de
passagem, ainda não totalmente explorada, isto é, existem pontos que não foram totalmente dominados, na qual se relacionam ao texto a seguir.
A necessidade de usar os aços PHS (Press Hardening Steel) é
comprometida diretamente com a obrigação das montadoras em
buscarem altas pontuações no comportamento de segurança vei-
cular e também na relação direta com a economia de combustível através da redução de massa. A comunidade automotiva esperou
com grande ansiedade a chegada do grau 2000 e já está disparando estudos de avaliação técnica e comercial. Diversas universi-
dades já estão tendo o contato com este novo aço e começando a esboçar estudos científicos, mas nesta longa novela como fica o momento de aplicação no setor automotivo?
Esta pergunta faz muito sentido quando se imagina que as
causar um efeito químico maior no substrato, isto é, sabe-se pela temperatura, pode causar endurecimento ou fragilização microestrutural, as quais levarão a ocorrência de trincas no
material. Resta saber se estas trincas são as mesmas conhecidas para o grau 1500, ou ainda mais severas, causando novos
problemas nesta aplicação. A maior dúvida na presença destas trincas é em referência a elas ultrapassarem a camada de revestimento e migrarem para dentro do aço.
4- Os novos ferramentais deverão ser construídos em função das novas características de conformação e temperabilidade
deste aço; parâmetros de construção de ferramentas usados no grau 1500 deverão ser revalidados para o grau 2000. Sabe-se que os softwares de simulação ainda não estão totalmente validados para este grau de aço.
5-O processo de corte a morno e furação por laser após a têmpera precisará, também, ser revisitado, isto é, as altas
temperaturas do laser e o rápido resfriamento podem causar um choque térmico e gerar trincas nas bordas, levando a fragilização do componente.
As questões anteriores referem-se ao processo da manufatura
empresas não podem correr o risco em usar algo que ainda não
de estampagem e corte destes aços; mas além delas, outras preo-
serão gastos para tentar, no mínimo, chegarem próximos aos
carroceria veicular, e neste caso, a soldagem e a adesivagem têm
está conhecido pelo segmento e por isto, grandes esforços ainda esclarecimentos e soluções de problemas que estarão dentro deste novo cenário, como sumarizado:
O aço grau 2000 apresenta um potencial maior de tempera-
bilidade e certamente um carbono equivalente superior ao grau
1500, por isto deve requerer maiores cuidados nos processos de têmpera e estampagem, como por exemplo:
1- Temperatura e tempo de austenização terão um impacto
direto nas propriedades finais do aço, neste sentido acredita-
-se que a janela de processo poderá ser bem menor, mas qual?
cupações estão no processamento destes novos componentes na papeis importante, como:
1- As peças construídas em PHS são fixadas por solda a
ponto nas carrocerias automotivas e por isto, precisa-se de um cuidado especial nesta execução para evitar trincas de
processo, conhecimento ainda muito obscuro neste cenário.
Parâmetros de solda, como potência, pressão, tempo de ponteamento e outros deverão ser muito bem estabelecidos.
2- Outra situação importante é o retrabalho destes compo-
nentes em campo, que em via de regra é feito por MIG bra-
2- A passagem do blank austenitizado do forno para a
zing, ou até por cordão de solda MIG tradicional, acompa-
é, desconhece se o tempo atual aplicado no grau 1500 será
direto na qualidade do resultado, podendo causar trincas e
ferramenta de estampagem será impactante no processo, isto equivalente para o grau 2000.
3- Os revestimentos aplicados, seja o tradicional Al-Si ou 8 ABIL 2021
ESTAMPAGEM
nhado por adesivagem que aparentemente terão um impacto falhas aos produtos.
MaterialSeries
›› A última questão importante está no universo da corrosão
destes aços após emprego no veículo. Pouco se sabe de seu comportamento e se o mesmo será preocupante e limitar a aplicação destes componentes. Entende-se que a corrosão está fortemente
ligada a presença de trincas no revestimento e porventura no aço. A tecnologia PHS é muito mais ampla que as mencionadas
ficas e tecnológicas que se abrem dezenas de oportunidades de desenvolvimentos que precisarão ser feitos antes de entrar com este novo aço, grau 2000, em peças de produção contínua, por
isto, mãos à obra! Temos muito por fazer. Muito obrigado e até a próxima coluna da revista Estampagem.
acima, para cada ponto citado, multiplica-se por diversas con-
figurações de processo e peças existentes neste meio, como por
exemplo: uso de patchwork, blank soldado, multi espessuras, têm-
Grupo formado dentro do IPEN no ínicio de 2010 e intitulado
outros mais avançados com o novo processo de aquecimento por
formado por pesquisadores e especialistas internos e externos
próximo da realidade de custo dos veículos brasileiros.
valor ao setor da mobilidade e solucionar os problemas que
pera sob medida, multi durezas, grau de ancoragem do adesivo e
como PHS Work Force Team em 2015, sem fins lucrativos,
efeito Joule que promete levar os aços PHS para um patamar mais
na área de aços de alto desempenho, com foco em agregar
A razão desta coluna é alertar para as comunidades cientí-
habitam estas comunidades.
ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 9
SIMULAÇÃO
››
SHAVING: QUALIDADE DA BORDA
A
lgumas peças estampadas
operação de corte na mesma aresta já
softwares que possibilitem uma simulação
borda, com maior qualidade.
uma aresta cortada antes e após a operação
invés de casca. Com isso, torna-se viável
necessitam obter uma aresta, ou
Por qualidade, eu quero dizer menor
rugosidade ou maior área de superfície
lisa (zona de cisalhamento na Fig. 1). É
que nesses casos a aresta cortada da peça estampada pode exercer uma função de
contato com outra peça, por exemplo, o que justifica a necessidade dessa maior qualidade da aresta cortada.
Claro, é possível usinar uma
aresta cortada para conferir um ótimo acabamento. Mas a que custo, já que
cortada. A Fig. 2 mostra a qualidade de
de Shaving, na qual observa-se que houve uma diminuição da zona de fratura e
uma maior predominância da zona de
cisalhamento. Para realizar esta operação, vários fatores são importantes, como as
condições das ferramentas, os materiais, o posicionamento e a folga.
É possível incluir na simulação
da estampagem a operação mecânica
de corte, especialmente utilizando-se
apropriada com elementos volumétricos ao buscar a definição de parâmetros ótimos para o shaving, bem como buscar uma maior homogeneidade no resultado ao
longo de toda a região de interesse na peça estampada, estabilizando um processo progressivo.
Alisson Duarte na Sixpro Virtual&Practical Process, empresa especializada em consultoria com o auxílio da simulação computacional.
essa usinagem pode ser considerada um
retrabalho? Operações de Fineblanking são uma opção interessante, mas claro
demandam maior controle e estabilidade do processo e maiores tensões nas
matrizes e punções. Uma outra opção é o
Shaving, alternativa essa pouco conhecida na maioria das ferramentarias.
O Shaving se trata de uma segunda
Figura 1. Definição das zonas possíveis em uma aresta cortada
Figura 2. Simulação da qualidade da aresta cortada antes e após o Shaving [SIXPRO. Simulação Demonstrativa. 2018]. 10 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
BrDDRG
››
BrDDRG 2021
A
pandemia afetou o planeta
isso já existem soluções no mercado e
transferência do Congresso
evoluem rapidamente, captando as
em 2020 e provocou a
do BrDDRG e de todo o SENAFOR para 2021. Mas, como continua nos
afetando amplamente, principalmente no que diz respeito a contato físico e
as plataformas que hospedam eventos
virtual.
Pesquisa & Desenvolvimento para mais
para melhorar a experiência do evento No BrDDRG 2021 virtual e em
realizar o congresso de forma virtual.
do evento, visitar os estandes virtuais e
virtual não é pior, nem melhor eu
diria. É diferente. Algumas coisas são melhores, como a gestão do tempo, a
possibilidade de assistir e reassistir as
palestras, o próprio custo do evento cai tanto para organizadores quanto para o público. Por outro lado perdemos o
contato pessoal, o networking fica um pouco prejudicado. Mas mesmo para
Portanto, esperamos os amigos dos
Processos de Estampagem, Conformação
todas as palestras do SENAFOR o
A realização de um evento em formato
pandemia.
demandas do público e criando soluções
proximidade, a Comissão Organizadora decidiu pela segurança, optando por
que não pararam de trabalhar durante a
participante poderá adentrar o salão
entrar em contato com os patrocinadores, escolher as salas onde serão apresentadas as palestras. É uma experiência quase
de Chapas, Engenharia Industrial e
um encontro de ideias e soluções, que ano após ano ajudam a fazer nossa indústria
mais competitiva e nossas universidades mais inovadoras. Até breve!!!
como aqueles jogos eletrônicos da
Dr.-Ing. João Henrique Corrêa de Souza é
reais e, mais importante, as pesquisas
visitante na FURG - Universidade Federal de Rio
discutidas são REAIS, vindas de grupos
Inovação. Para saber mais acesse o site: www.
e universidades no Brasil e no mundo, e
linkedin.com/in/joaohcdesouzametalforming.
nossa infância, porém com personagens
secretário nacional da BrDDRG, professor
e soluções técnicas apresentadas e
Grande. Technnova Consultoria em Engenharia e
de pesquisa que trabalham nas indústrias
technnova.com.br ou o perfil no Linkedin www.
ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 11
BENEFÍCIOS NO EMPREGO DE FERRAMENTAS DIGITAIS PARA A SIMULAÇÃO DE PROCESSOS DE ESTAMPAGEM E SUA RELAÇÃO COM CUSTOS DE PRODUÇÃO EM UM PROCESSO DE MELHORIA CONTÍNUA
ARTIGO
Flávio Sargon, Helson Carpi Cardoso e Jocilei Oliveira Filho
N
a atual conjuntura do mercado
de pequeno e médio porte, muitas
pela pandemia e pela escassez
aplicação de processos de manufatura
nacional, muito agravada
de matéria prima, somada a
própria variação de preços dos insumos,
tais como os aços, que sofreram reajustes chegando em torno de 50% nos últimos 12 meses. Ferramentas e capacitação
que possibilitem o aumento de eficiência no setor e que gerem um retorno de
investimento são primordiais para a sustentabilidade de nossa indústria. Principalmente em um país com
um mercado instável, de elevada carga tributária e baixos incentivos, onde
notasse uma ausência de uma política clara para desenvolvimento do setor. O acesso à capacitação e tecnologias
avanças, principalmente por empresas 12 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
vezes é inviabilizado, resultando na desatualizados, gerando possíveis
desperdícios de matéria prima, aumento
de operações nos processos, ferramentas superdimensionadas, dentre outros.
A partir deste cenário, a SIGMA,
Figura 1. Operação de Repuxo – Defeito de ruptura (trinca)
empresa consolidada na prestação de
necessidade de uma tecnologia produtiva
desde 1998, decidiu em 2008, ingressar
Sigma firmou uma parceria duradoura
serviços no segmento de CAD/CAM na área de simulação de estampagem, visando promover o acesso a esta
tecnologia, até então inovadora, para as pequenas e médias empresas.
Devido aos resultados positivos obtidos em diversos trabalhos, a
demanda e o emprego de simulações
aumentou consideravelmente, surgindo a
e confiável. Com base nisto, em 2012, a
com a AutoForm do Brasil onde, até hoje, atuam juntas em vários projetos no setor de estampagem.
Dentre os vários benefícios obtidos com o emprego de simulações e de
ferramentas digitais dedicadas a estudos e melhorias de eficiência nos processos de manufatura, podemos ressaltar a
ARTIGO otimização de processos existentes e a
A experiência anterior nos direcionava
Além disso, com os estudos
prima. Conforme caso apresentado
operação de formar habitual para este
melhoria nos balanços de cortes, formas e
possível economia no consumo de matéria abaixo, onde a empresa INDAB,
fundada em 1974, hoje referência no
desenvolvimento, fabricação e montagem de peças e conjuntos estampados,
soldados, usinados e beneficiados para
indústria automotiva, utilizando-se das
mais modernas tecnologias de engenharia pode reavaliar um de seus processos existente.
O caso trata de um processo realizado por um ferramental que já estava em
produção, apresentando um alto índice
de refugo devido a trincas e remonte de material.
A primeira operação de formar era um
repuxo com necessidade de um pré-blank. Esta operação já apresentava ruptura conforme imagem. (Figura 01)
para a definição de um processo onde a tipo de peça seria a utilização de um
repuxo, porém ao se aplicar os recursos
de simulação e após sua análise criteriosa observou-se que um processo totalmente novo deveria ser definido, onde o
primeiro estágio se dedicaria a formar a região mais crítica do produto.
Este novo processo, além de preservar essa região, eliminando a trinca e
reduzindo o percentual de rejeito,
resultou em uma economia de 38%
de matéria-prima, visto que o novo
processo de conformação exigia uma
área menor do pré- blank, pelo fato da não necessidade de emprego de uma
cabeça de repuxo, área de prensa chapas, quebra rugas, dentre outras otimizações realizadas. (Figura 02)
desenvolvidos, foram possíveis analisar
flangeamentos, levando a diminuição de
dois (02) estágios em relação ao processo existente, através da reorganização dos processos em todas as operações.
Principalmente por se tratar de um
produto de alta produção, o estudo feito do valor de investimento nesse novo
jogo de ferramentas, seria amortizado
em seis (06) meses, gerando um ganho significativo posteriormente, além de
melhorar a qualidade final do produto e diminuir bruscamente o número de rejeitos. (Figura 03)
Um estudo de melhoria de processos como este torna-se totalmente inviável de ser realizado na prática, devido ao seu alto custo de desenvolvimento,
mesmo que fossem adotados a execução
Figura 2. Comparação de Processos Atual e Anterior ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 13
ARTIGO de protótipos para tal (matéria-prima, componentes standards, usinagem,
ajustes, tryout, tempo de resposta etc.), dificultando o cálculo de retorno de
investimento e um processo empírico de muitas tentativas e ajustes.
Para tal um modelo digital do processo condizente com a realidade torna esta
analise perfeitamente possível agilizando a tomada de decisão e o cálculo deste
retorno de investimento sem que sequer um meio físico seja produzido. Este
processo de melhoria continua pode significar um divisor na eficiência e Figura 3. Otimização de material obtido na melhoria do processo
competitividade do seguimento dado o cenário descrito no início deste artigo. Com isso, concluímos que a prática da utilização de modelos digitas e de simulações de processos pode
trazer grandes benefícios em todos os desenvolvimentos de produtos,
ferramentais e para a gestão de melhorias
do dia a dia dos processos de conformação metálica.
Flávio Sargon - Fundador e responsável técnico e comercial pela Engenharia Sigma. +55 11 2833-7762 | +55 11 97086-5524 www.engenhariasigma.com.br Helson Carpi Cardoso - Coordenador de Projetos e Desenvolvimentos da Indab indústria metalúrgica. Experiência de 15 anos em ferramentas CDR e análise de processos simulados. +55 11 947135299 | +55 11 2535 8876 www.indab.com.br Jocilei Oliveira Filho - Account Manager da AutoForm do Brasil, formado em tecnologia mecatrônica e pós graduação em gestão empresarial pela Fundação Getúlio Vargas. Experiência de 20 anos no segmento mecânico, tais como digitalização, projeto, qualidade e simulação. AutoForm do Brasil +55 11 41211644 | www.autoform.com.br
14 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
ARTIGO
GÊMEOS DIGITAIS PARA AGILIDADE NA ESTAMPAGEM DE CARROCERIAS Fig. Gêmeo digital do painel lateral da carroceria do NIO ES6 simulado pelo software AutoForm; cortesia da NIO
Christoph Weber, Autoform Software, Shanghai - China, Tradução e adaptação: César Augusto Batalha, Autoform Brasil, São Paulo - Brasil
Nos últimos meses, várias montadoras anunciaram ou estão anunciando iniciativas agressivas de redução de custos para se prepararem para o mercado volátil atual e destinarem recursos suficientes para as novas tecnologias que estão surgindo. Será então chegado o momento de superar as dificuldades organizacionais e aproveitar o potencial inexplorado da transformação digital? As empresas do setor automotivo têm se transformado em empresas ágeis em vendas e desenvolvimento. Este artigo explora como um gêmeo digital guiado pelos fenômenos da física proporciona mais agilidade na área de estudos tradicional da estampagem de carrocerias e como gerar um ROI eliminando o desperdício e aumentando a velocidade e a confiabilidade nesse ambiente de constante mudanças.
O
s fabricantes (OEM) precisam
dos custos no mesmo período de tempo
gentes, como novos power-
digitalização e simulação (Fig. 1).
investir em tecnologias emer-
trains, condução autônoma e conectivi-
através, entre outras, da tecnologia de
permitir que as montadoras superem as
A questão é: Você ainda pode
para aproveitar o potencial inexplorado
dade, ao mesmo tempo em que cortam os
espremer cerca de cinco a dez por cento
do mercado. A Nissan anunciou que re-
necedores, o que ainda pode ser viável.
mais recente plano de retomada. Outro
é preciso transformar profundamente a
custos para se adaptarem ao novo normal
duzirá os custos em 20% até 2023 em seu OEM japonês pretende reduzir até 24%
Essa pressão econômica deve
dos custos de sua operação e de seus for-
Entretanto, para otimizar de 20 a 30%, sua forma de operar.
dificuldades e barreiras organizacionais da transformação digital. Este artigo ex-
plora a oportunidade de implementar um conceito de gêmeo digital guiado pelos
fenômenos físicos para obter agilidade e eficiência na estampagem e armação de carrocerias. Em primeiro lugar, iden-
tificamos os desafios organizacionais, técnicos e culturais nos projetos de
manufatura de carrocerias de hoje. Em
seguida, expomos nossa visão de gestão ágil de projetos viabilizada por um
modelo consistente de processo de gêmeo digital em uma plataforma comparti-
lhada. Indicamos os aspectos mais vitais desse conceito e compartilhamos vários exemplos do que as principais empresas Fig. 1. Nissan Motor Corporation
automotivas fazem atualmente. Um ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 15
ARTIGO cálculo de retorno do investimento de
uma montadora representativa na China revela a economia de custos concreta.
Por último, um cronograma de projeto
de implementação esboça como abordar esse assunto como um OEM do setor automotivo.
O Desafio: A Gestão de Projetos Atual Vários departamentos e fornecedores
precisam trabalhar em conjunto e siner-
gicamente durante o projeto e a manufa-
tura de uma nova carroceria. No entanto, Fig. 2. Christoph Weber, Xangai, 2020
cada departamento tem que alcançar o
seu próprio conjunto de marcos e metas em uma organização em cascata. Cada departamento pode utilizar diferentes ferramentas ou recorrer a referências
históricas e à própria experiência para
conduzir seus conceitos de projeto e manufatura. Cada uma dessas ferramentas
é baseada em um modelo de processo de
manufatura implícito e de entendimento diferente.
Em decorrência dessa desconexão
organizacional e técnica, os engenheiros se concentram em seu subconjunto de
metas e podem não considerar as restrições e metas de outros departamentos. Fig. 3. Christoph Weber, Xangai, 2020; NIO ES6, Cortesia NIO
Grande parte do progresso do trabalho é desperdiçada, considerando que as
informações e dados não são totalmente transferidos de um departamento para
outro. Os ciclos automáticos de respostas
são impossíveis. O gráfico seguinte apresenta um modelo usual de processo por departamento e as consequências dessa desconexão na forma de desperdício e falta de confiabilidade (Fig. 2).
O projeto de uma carroceria e de suas
peças já define 60-70% de seus custos,
independentemente do quanto a enge-
nharia e a manufatura tentarem espremer em fases posteriores. De qualquer modo, Fig. 4. Christoph Weber, Xangai, 2020 16 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
a viabilidade de manufatura nos depar-
tamentos de projeto depende em grande
ARTIGO
Fig. 5. Christoph Weber, Xangai, 2020
engenharia das montadoras realiza
simulações extensivas para a elaboração de projetos virtuais e otimização dos
processos de estampagem na estamparia e dos processos de soldagem na linha
de produção de carrocerias. Entretanto, poucos ou nenhum dado de engenharia chega ao chão de fábrica físico e vice-
-versa, não há nenhum f luxo sistemático de dados de respostas do chão de fábrica para a engenharia.
Os departamentos de engenharia
Fig. 6. Christoph Weber, Xangai, 2020
parte de um parecer prático baseado em modelos de processo de manufatura ex-
cessivamente simplificados. Geralmente,
podem ignorar as restrições da vida de um estágio ao outro em intervalos
mensais ou de acordo com o padrão de
cada fabricante. Como ambos os depar-
uma análise mais profunda da viabilidade
tamentos utilizam modelos de processos
departamento separado após as primei-
há pouco entendimento e experiência que
de manufatura somente ocorre em um ras versões preliminares do projeto já
estarem concluídas e “congeladas”. Esse trabalho é chamado de “Engenharia si-
multânea”, ainda que na verdade isso não aconteça simultaneamente, mas normalmente pela entrega de pacotes de peças
diferentes para a avaliação da viabilidade, possam ser trocados e consolidados em
qualquer direção. Isso resulta em muitos ciclos entre ambos os departamentos e,
real no chão de fábrica, sendo que os
técnicos no chão de fábrica podem não confiar na intenção da engenharia e
improvisar com base em sua própria
experiência. Isso cria um ciclo vicioso
que aumenta a desconexão das informações, confiança e cultura ao longo do
tempo. – “Desmonte os silos / barreiras – integre os departamentos!”
As simulações de engenharia criam
por último, em projetos de produto mais
uma enorme quantidade de dados que
A maioria dos departamentos de
tras áreas da empresa, apesar de serem
caros e pesados do que o necessário.
normalmente não é repassada a ouESTAMPAGEM
ABRIL 2021 17
ARTIGO suas análises em diferentes modelos de
processo. O resultado são as frequentes surpresas e atrasos. Fica difícil tirar
proveito do aprendizado de um projeto para os futuros.
A Solução: Gêmeos Digitais Para Agilidade na Estampagem de e Armação de Carrocerias
Fig. 7. Autoform
A solução para estas questões é compartilhar um modelo de processo em uma
única plataforma com todos os departa-
mentos e fornecedores. O gêmeo digital
do processo conecta os mundos virtual e
físico, e é constituído por duas entidades:
1. O master digital é criado primeiro
no mundo virtual durante a fase de
projeto e engenharia, e representa a in-
tenção de engenharia ou o modelo “como
Fig. 8.
projetado”.
2. O modelo real é a execução física
de seu master digital no chão de fábrica, e fornece dados “como manufaturado” com o objetivo de fechar o circuito de
retorno dos dados e promover a melhoria contínua.
Um gêmeo digital guiado pela física
é capaz de prever o comportamento do
Fig. 9
processo ainda na fase virtual e de propor
extremamente relevantes para os demais
preferem confiar mais em referências
logísticos. A equipe de dimensionamen-
custos e negociações com fornecedores,
departamentos técnicos, comerciais e to geométrico e tolerâncias (GD&T)
geralmente não acessa as simulações dos processos de estampagem e soldagem
e, ao invés disso, se baseia em referências históricas de projetos. Isso resulta em superengenharia pela definição
de tolerâncias apertadas demais, não
porque seja tecnicamente necessário, mas porque este departamento não vincula os dados existentes para entender como os
históricas em Excel para o controle de ao invés de alavancar o conhecimento
interno sobre o processo de manufatura
implícito. Isso os coloca em uma posição
de negociação desfavorável hora cedendo
através de ciclos de iteração imediatos
e foco no resultado final da carroceria
bruta, aumentando eficiência e reduzindo custos.
O que é agilidade na estampagem
do os mesmos a números inalcançáveis.
[2] quando todos se concentram no
de projetos e margens, hora estrangulan-
Ambos os levam a relações não saudáveis e pouco produtivas.
O Gerenciamento de Programas
de Engenharia de Custos e Compras
que diferentes departamentos baseiam
ESTAMPAGEM
Isso proporciona agilidade no processo
de carrocerias? [1] Ciclos de iteração
pode receber informações contradi-
18 ABRIL 2021
tuais desvios na fase de produção física.
aos fornecedores o potencial de economia
processos subsequentes de manufatura estão interligados. Os departamentos
correções automaticamente para even-
tórias sobre o mesmo assunto, dado
imediatos graças ao gêmeo digital e
resultado final da carroceria bruta para otimizar os índices de qualidade, funcionamento, peso, custo e tempo.
A gestão de projetos tradicional
seguia um processo operacional com várias fases e marcos de projeto, que eram
ARTIGO de produção e outros dados obtidos
são alimentados no sistema. O modelo
guiado pela física calcula os desvios entre
o master digital e os dados reais e fornece orientações para o chão de fábrica sobre como atingir a conformidade. Dessa
forma, o circuito é encerrado de forma a
sincronizar o master digital e a vida real, para enriquecer o modelo de processo ao
longo do tempo e incrementar a melhoria contínua (Fig. 3).
Consequentemente, os projetos são
otimizados de forma antecipada para a manufatura, para a montagem da
Fig. 10. Christoph Weber, Xangai, 2020
carroceria bruta obtendo assim a redução de custos, peso e tempo. O departamento de dimensionamento geométrico e
tolerâncias (GD&T) pode aproveitar os dados virtuais dos processos de estam-
pagem e de soldagem para a definição de tolerâncias tão amplas quanto possível, garantindo ao mesmo tempo custos
menores, maior simplicidade de produção e o cumprimento de todas as metas de
funcionamento e qualidade da carroceria final. O planejamento da produção pode alocar com antecedência as linhas de
Fig. 11
prensas mais econômicas para os proje-
concluídas uma a uma da esquerda para
a todos os conectados à plataforma sobre
projetos ágeis “Agile/Scrum”, todos “se
ceria bruta e dados relevantes para cada
tão conectados à mesma plataforma, onde
os departamentos possam alinhar seus
a direita. Em contrapartida, no caso dos sentam à mesma mesa” ou, neste caso, eso produto e o conceito de manufatura são
amadurecidos em vários ciclos de iteração ao longo do projeto. O gráfico seguinte (Fig. 3) apresenta um ciclo de projeto ágil desde o projeto do produto até a
o impacto no resultado final da carro-
departamento. Isso permite que todos
objetivos para otimizar a carroceria bruta em termos de qualidade, funcionamento,
peso, custo e complexidade dentro de um cronograma realista (Fig. 3).
O lado esquerdo representa o proces-
tos, de acordo com a capacidade da linha em toneladas, o conceito de manufatura definido e os requisitos dimensionais.
A equipe de engenharia pode validar e
enriquecer seus modelos de processo com base em dados reais do chão de fábrica, atingindo um novo nível de precisão.
O conceito de gêmeo digital utiliza
os dados e o conhecimento de toda a cadeia de valor no chão de fábrica.
O try-out de ferramentas pode seguir
produção, baseado no conceito do gêmeo
so da vida real, que é a reprodução exata
um mapa de try-out para obter um pro-
lado direito está o master digital, que é
Todos os dados relevantes são disponibi-
mais sistemática. A linha de produção de
digital na estampagem de carrocerias. No aperfeiçoado durante a fase de projeto e engenharia. Para qualquer modificação
no projeto ou no conceito de manufatura,
o gêmeo digital fornece resposta imediata
de seu master digital no mundo físico.
lizados aos departamentos executantes, tais como Compras e Produção, a fim de lhes permitir a implementação da
intenção de engenharia. Os dados reais
cesso de produção consistente de forma carrocerias pode obter peças aprovadas
mais cedo na fase piloto e essa base mais sólida permite um início de produção
mais rápido. Isso elimina vários ciclos ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 19
ARTIGO armação).
Uma cooperação estreita e confiável entre
a engenharia e o chão de fábrica é fundamental para alcançar sucesso. As equipes de engenharia devem ter compreensão das restrições técnicas para que seja desenvolvido um processo de manufatura adequado. Os técnicos de chão de fábrica precisam concretizar a intenção de engenharia com cuidado e dar retorno sobre eventuais desvios ao sistema. Improvisações divergentes ao planejamento
Fig. 12. Christoph Weber, Xangai, 2020
comprometeriam o processo e não podem ser toleradas (Fig. 5). Não menos relevante, uma lacuna
de try-out físico na ferramenta, prensa e
aumenta na medida em que o modelo
cultural entre o departamento de engenha-
A gestão de projetos é atualizada
é enriquecido ao longo de cada etapa e
fábrica, mais pragmática, deve ser superada.
linha de produção de carrocerias.
automaticamente quanto ao progresso do programa e qualquer atualização
realizada no projeto e no conceito de
manufatura. A coordenação entre os de-
de processo de criação do master digital conforme o modelo geral e a aplicação do software são continuamente aperfeiçoados ao longo do tempo.
Em segundo lugar, todos os dados
partamentos é facilitada e as informações
“como projetado” do master digital são
que todos baseiam seu trabalho em uma
em um formato de fácil interpretação,
se tornam mais confiáveis, considerando única plataforma com um modelo de
processo consistente. Os ciclos de projeto e as modificações se tornam mais rápidas e mais ágeis.
O Processo: Do Master Digital ao Seu Gêmeo da Vida Real e Vice-Versa Em primeiro lugar, os engenheiros constroem e aperfeiçoam um master digital do processo de manufatura na fase de
projeto e engenharia. O gráfico a seguir
mostra o AutoForm Accuracy Footprint (Fig. 4), escopo que cobre todos os
aspectos críticos para representar e prever um processo de estampagem: Desde as
propriedades do material até uma análise de consistência que contempla as vari-
disponibilizados para o chão de fábrica por exemplo, em um tablet. O software
“TryoutAssistant” da AutoForm disponibiliza os dados de simulação na forma de um mapa de try-out interativo e fornece informações sobre o fator de inf luência dominante ou a “causa principal” de
ESTAMPAGEM
entanto, nos projetos seguintes, os modelos de processo podem ser copiados de projetos anteriores, que servirão de ponto de partida. Depois disso, os trabalhos resumem-se basicamente em ajustes e atualização dos detalhes. Além disso, o retorno de dados de todas as partes enriquece e aprimora o modelo de processo e aumenta a eficiência do gêmeo digital ao longo do tempo (Fig. 6). Atualmente, a maioria das montadoras
implementação total do conceito de gêmeos
“como produzido” são retornados à pla-
taforma digital para concluir o circuito. O modelo guiado pela física calcula os
desvios e fornece orientações para o chão de fábrica sobre como atingir a conformidade e, finalmente, uma produção
consistente da forma mais sistemática.
Até o momento ninguém chegou a uma digitais em toda a cadeia de valor da manufatura de carrocerias. Após a implementação do software AutoForm nossos clientes obtiveram os resultados apresentados em seguida. Sinta-se à vontade em nos solicitar mais detalhes, estudos de caso e casos de negócio. Como uma implementação do gêmeo
(Lembrando que em um futuro próxi-
digital guiado pelos fenômenos físicos pode
levara os sistemas a se auto corrigirem
de toda a cadeia de valor na estampagem
baseados em uma inteligência artificial
20 ABRIL 2021
master digital para o primeiro projeto. No
construído e os dados de medição reais
de processo adequado forma a base para tos de projeto e manufatura. A precisão
na construção de um modelo de processo
está em uma jornada de transformação digital.
O gêmeo da vida real (produto físico) é
mo tal modelo digital guiado pela física
otimizar e validar virtualmente concei-
As empresas precisam empregar esforços
qualquer eventual problema do processo.
áveis de ruído encontradas no dia a dia
de um processo produtivo. Um modelo
ria, de tom acadêmico, e a equipe do chão de
– buscar referencias por Smart Press ou Industria 4.0 nas áreas de estamparia e
ser utilizada para gerar agilidade ao longo de carrocerias contribuindo para a redução eficiente dos custos? Para isso, entrevistamos vários OEMs e fornecedores do setor auto-
ARTIGO motivo na China sobre seus dados de custos e
300% por ano durante os primeiros 1-2 anos.
conectados à plataforma do gêmeo digital
desempenho, com o objetivo de elaborar um
Nos anos seguintes, o ROI deve aumentar
(Fig. 12).
modelo representativo de retorno sobre o in-
ainda mais à medida que os ciclos de melhoria
A equipe central do projeto elabora
vestimento (ROI) para a indústria. O mesmo
contínua amadurecem ainda mais o modelo de
um conceito de gêmeo digital com f luxo de
foi feito para clientes locais porem nos reser-
processo e os procedimentos e experiência das
trabalho para definir as entradas e resul-
varemos a demonstrar os resultados de nosso
empresas (Fig. 10).
tados por departamento. Pode até mesmo
vizinho asiático protegendo as identidades de nosso mercado (Fig. 7). Neste artigo, gostaríamos de apresentar
Isso salienta que o gêmeo digital guiado
ser necessário alinhar estruturas por meio
pela física para agilidade na estampagem de
da fusão de equipes ou alocação de tarefas
carrocerias pode contribuir significativamente
e recursos de um departamento para outro.
um caso de negócio de uma montadora típica
para a redução de custos pretendida na indús-
Em seguida, o departamento de TI elabora
na China, mantida aqui no anonimato. Esta
tria automotiva, quando aplicado de forma
uma arquitetura para conectar todas as partes
montadora produz 1,2 milhões de veículos e
sistêmica e levando em consideração toda a
necessárias a uma plataforma de gêmeo digital
desenvolve quatro novos projetos e mais dois
cadeia de produção abrangida pelo mesmo.
com o objetivo de oferecer suporte ao f luxo de
projetos de facelift ao ano. O cálculo consi-
trabalho, normalmente baseado nos sistemas
dera 20 peças classe A (por exemplo, painel
O Plano de Implementação
lateral, painéis das portas, painéis de capô,
O primeiro passo da implementação é realizar
de processos e da tecnologia da informação
paralamas, ...) e 50 peças classe B (painel
uma auditoria da empresa sobre a maturi-
deve ter o apoio de uma transformação na
de instrumentos, peças estruturais maiores,
dade do processo e o grau de digitalização
cultura das pessoas e da empresa. De forma
...) de uma carroceria. As peças classe C são
por toda a cadeia de valor, desde o projeto
mais específica, as subculturas dos diversos
ignoradas, considerando que essas são nor-
até a produção. As principais atividades da
departamentos (e até mesmo dos fornecedo-
malmente produzidas por terceiros e empresas
auditoria são entrevistas tanto com gesto-
res) podem exigir uma harmonização. Isso
de menor porte e serão objeto de discussões
res quanto com engenheiros e projetistas,
pode ser alcançado por meio de treinamento e
futuras (Fig, 8).
incluindo os dos fornecedores, e que abordam
workshops, por exemplo, um desafio de equi-
assuntos como o f luxo de trabalho, o f luxo
pe multifuncional por 24h para a otimização
lhoramento para cada um dos principais cam-
de dados e documentação, além da realização
de um grupo de montagem. É essencial que a
pos, desde o projeto da peça até a produção,
de uma revisão das normas e diretrizes. Em
gestão esteja sempre envolvida e que ofereça
como mostrado na visão geral acima (Fig. 9).
particular, o seguimento do f luxo de trabalho
apoio à transição.
Baseadas em projetos anteriores de consultoria
completo de uma peça “problemática” real
e implementação da AutoForm com OEMs e
ajuda a identificar os potenciais pontos para
tecnologia da informação deve ter o apoio
fornecedores diretos (Tier 1) no mundo intei-
melhoria. Nossa experiência nos mostra que
de uma transformação nas subculturas das
ro e na China, essas metas são realistas para
nenhum OEM desempenha perfeitamente
pessoas e da empresa.
a maioria das montadoras quando se trata de
todas as disciplinas, mas sim revela pontos
um projeto de implementação de 1-2 anos. Os
fortes e fracos em assuntos específicos. O grá-
um processo iterativo. Um projeto piloto deve
casos de clientes mencionados acima nos mos-
fico seguinte apresenta uma comparação entre
comprovar o conceito de gêmeo digital em
tra que melhorias ainda maiores são possíveis,
OEMs anônimos. A referência comparativa é
pequena escala, antes mesmo da implemen-
mas este caso de negócio deverá permanecer
baseada principalmente em OEMs europeus e
tação das mudanças estruturais da integração
no lado conservador.
americanos (Fig. 11).
de TI. Uma equipe piloto multifuncional de
Em seguida, definimos as metas de me-
Isso resulta no seguinte caso de negócio
Com base nas conclusões da auditoria, a
PLM e ERP existentes. Esta transformação
Esta transformação de processos e da
A implementação deve ser realizada em
todos os departamentos deve ser formada e
para esta montadora anônima da China: É ne-
gestão concordará sobre quais são os desafios
testar o f luxo de trabalho delineado para um
cessário um investimento de aproximadamen-
mais urgentes e quais metas devem ser
projeto tipicamente “problemático”. Isso pode
te 24 milhões de CNY/ano, em particular na
alcançadas com o projeto de implementação
revelar deficiências no conceito que podem
fase inicial de projeto das peças, engenharia
dentro de um prazo de 1-2 anos. As metas
ser ajustadas através de iterações. Como
e na engenharia dos fornecedores. Podemos
devem ser definidas e acordadas da forma
resultado, esse piloto proporciona um conceito
esperar um retorno acima de 75 milhões de
mais específica possível, por exemplo, através
já verificado e o primeiro caso “farol” para
CNY/ano, especialmente no chão de fábrica
de KPIs. Além disso, a gestão deve aprovar o
inspirar confiança.
físico. Isto resulta em um ROI de mais de
escopo dos departamentos que deverão estar
Depois disso, os alinhamentos estruturais ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 21
ARTIGO delineados e a integração de TI podem
A implementação de um conceito
ser implementados, para escalonar
de gêmeo digital guiado pela física para
gradualmente a implementação do gêmeo
agilidade na manufatura de carrocerias re-
digital a todos os projetos. Essa imple-
quer alinhamentos de processo e estrutu-
mentação pode ser conduzida em fases,
rais, integração de TI e harmonização de
por exemplo, por grupo de montagem
pessoas e subculturas de diferentes depar-
ou por projeto de veículo. Isso permite a
tamentos para colaboração multifuncio-
intervenção e ajustes contínuos sempre
nal. Isto é considerado como um processo
que for necessário durante o projeto de
clássico de mudança organizacional, o
implementação.
qual precisa superar conflitos. O ambiente
As metas e os KPIs devem ser
econômico atual força as OEMs do setor
monitorados ao longo de todo o projeto
automotivo a superarem conflitos a fim
de implementação e informados à gestão.
de explorarem os ganhos pretendidos em
Sobretudo após o projeto piloto e após
agilidade e eficiência. Uma montadora
a primeira implementação escalonada,
típica pode aumentar substancialmente
as conquistas devem ser revisadas e os
sua competitividade através da implemen-
ajustes e etapas seguintes devem ser de-
tação desse conceito de gêmeo digital na
finidos. Após a conclusão de um projeto
confecção de carrocerias (estampagem e
de implementação, pode ser natural que
armação) com um ROI considerável ao
uma segunda fase do projeto de imple-
ano além de preparar o conceito para um
mentação seja iniciada para explorar mais
futuro onde elementos de inteligência
potenciais.
artificial serão incorporados aos processos fabris (buscar referencias por Smart Press/ Press Shop 4.0).
Conclusão A gestão de projetos para o projeto e manufatura de carrocerias seque uma
Christoph Weber
organização operacional tradicional, onde
Gerente Geral
cada departamento trabalha de forma
AutoForm Software (Shanghai) Ltd.
independente seguindo seus KPI´s (Silos).
8C, 618 Yanan East Road, Huangpu
A desconexão organizacional, tecnológica
District
(TI) e cultural entre os departamentos
200001 Shanghai, P.R. China
resulta em desperdício com otimização de
+86 21 5386 1153
metas parciais, superengenharia, ausência
info@autoform.com.cn
de oportunidades de otimização, desperdício de tempo e falta de confiabilidade.
César Augusto Batalha
A solução consiste em conectar a cadeia
Gerente Geral
de valor inteira a uma plataforma única
AutoForm do Brasil Ltda.
que compartilha um modelo consistente
Av. Francisco Prestes Maia 275 Salas 11
de processo de gêmeo digital guiado pela
e 12, Centro,
física. Isso oferece agilidade por meio de
S. B. do Campo - SP – CEP 09770-000
circuitos de retorno imediato e alinha-
+55 11 4122 6777
mento de todos os departamentos com o
info@autoform.com.br
objetivo de otimizar o resultado final da carroceria bruta em termos de qualidade, funcionamento, custos e tempo. 22 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
ARTIGO
ESTUDO COMPARATIVO ENTRE QUEBRA-RUGAS GEOMÉTRICO E ANALÍTICO
O
controle do fluxo de
1. Introdução
estampagem é importante
a conformação de chapas metálicas
material em processos de
Processos de estampagem envolvem
para evitar defeitos como
por deformações de dobramento, de
fratura e enrugamento. Esse controle pode ser alcançado pelo uso de um
quebra-rugas, uma variação na geometria das ferramentas de conformação que
gera forças de restrição causadas pela
deformação da chapa. A representação dos quebra-rugas nas simulações tem ganhado relevância com a aplicação do Método dos Elementos Finitos para simular
processos de estampagem, já que esse
componente é de crítica importância para
alongamento, de estampagem ou por
combinações destes tipos de deformação [1]. Esses processos utilizam matrizes e
punções com formatos complementares,
de forma que quando a chapa inicialmente plana é forçada para o interior da cavidade da matriz pelo punção ela obtém o
formato final desejado [2]. Além disso, apresentam grande potencial para
produzir peças leves e de alta resistência e
Olavo C. Haase; Matheus B. Alvim; Victor L. Silveira; Pedro M. Stemler; Ricardo A. M. Viana; e Alisson S. Duarte da SixPro
podem sem mais econômicos que
outros processos, visto que reduzem a necessidade de usinagem e soldagem
posterior e as peças podem ser produzidas em poucas operações [3].
É importante controlar o fluxo de
material nos processos de conformação
de chapas, de forma que a chapa adquira resistência e para que se evite fraturas
ou enrugamento [4]. Um tipo comum de estampagem é a estampagem de simples
efeito. Nesse tipo de processo, são usados prensa-chapas. Inicialmente, a região periférica do blanque é pressionada
os resultados obtidos. Esse artigo compara o uso do modelo analítico, que representa somente as forças de restrição criadas,
com o modelo geométrico, que representa a geometria por completo no software.
Simulações para uma chapa de aço FeP05, com 2 mm de espessura foram conduzidas considerando diferentes parâmetros de processo. Foi possível observar que as
diferenças nos resultados entre o modelo analítico e geométrico de quebra-rugas se acentuaram pela alteração de certos parâmetros de processo.
Palavras-chave — Quebra-rugas
Analítico, Quebra-rugas Geométrico, Estampagem, Método dos Elementos
Figura 1. Ferramentas do processo (Matriz, prensa-chapas e punção)
Finitos.
ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 23
ARTIGO prensa-chapas, passam a existir forças mecânicas de restrição ao movimento
da mesma, já que o blanque precisa se deformar para atravessar a região do quebra-rugas [8].
Os quebra-rugas se mostram bons
substitutos para altas forças no prensachapas, que podem ser problemáticas,
visto que demandam prensas poderosas
e podem ocasionar desgaste e escoriação [4]. Essa medida também pode ser
economicamente eficiente, entretanto o uso de quebra-rugas pode sujeitar a
chapa a deformação excessiva [7]. Além
disso, o ajuste da geometria dos quebrarugas pode se mostrar um problema na
Figura 2. Dimensões da matriz
fase de tryouts, e a múltipla deflexão
da chapa e as pequenas áreas de contato podem causar desgaste prematuro nas
ferramentas [9]. Por isso é importante que
as geometrias dos quebra-rugas sejam bem otimizadas.
Uma vantagem da adoção de quebra-
rugas é a possibilidade de encruar a chapa, já que a mesma aumenta sua resistência,
uma vez que se deforma ao passar por um quebra-rugas. Isso é interessante, pois
possibilita a redução de peso de peças, visto que o encruamento garante uma mesma resistência com menos material [10]. O uso de softwares de simulação
baseados no Método dos Elementos
Finitos para processos de estampagem
Figura 3. Dimensões do blanque
tem sido empregado cada vez mais na
indústria e os resultados observados são contra a região externa da matriz e o
fratura, enrugamento ou combinações
chapa contra a cavidade da matriz. Na
controlar-se a movimentação da chapa,
prensa-chapas. Então, o punção força a região onde a chapa está em contato com a matriz e o prensa-chapas passam a existir forças de restrição à movimentação da chapa geradas por atrito [5].
Na estampagem a deformação plástica pode ocasionar diversos resultados,
anisotropia, desgaste, encruamento, 24 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
desses [6]. Por isso é importante
o que usualmente é alcançado usando-
se prensa-chapas e quebra-rugas [7]. Os quebra-rugas são geometrias compostas
por uma protuberância ou por um entalhe
na matriz, com um formato complementar no prensachapas. Dessa forma, quando
a chapa é pressionada entre a matriz e o
positivos. Esses softwares possibilitam reduzir o custo dos processos, já que
reduzem o sucateamento de material, reduzem a necessidade de try-outs e
facilitam a otimização dos processos.
Existem duas formas de se representar quebra-rugas nesse tipo de software,
usando-se o modelo analítico ou o modelo geométrico de quebra-rugas. O primeiro considera apenas as forças de restrição
geradas pelo quebra-rugas, e o segundo
ARTIGO representa no ambiente computacional a geometria do mesmo e efetivamente
simula o que acontece com a chapa nessa região durante o processo.
Os quebra-rugas, especialmente seus raios, representam uma fração pequena das ferramentas em que se encontram. Dessa forma, ao utilizar o modelo
geométrico, são necessários elementos
muito pequenos para garantir que a região seja bem representada e a simulação
seja precisa. Isso aumenta a quantidade de elementos, o que consequentemente aumenta a quantidade de passos de
simulação necessários. Diante disso, o
modelo analítico pode ser mais econômico
que o geométrico, no que se refere a gastos
Figura 4. Curva de Escoamento do material
computacionais [11;12;13].
Entretanto, o uso de somente as
forças de restrição geradas pelo quebrarugas na simulação de processos de
estampagem pode não ser satisfatório para a representação do mesmo. Isso porque ao se considerar somente as forças de
restrição, a deformação prévia do blanque, que aparece quando o mesmo atravessa
o quebra-rugas é ignorada no restante da simulação. Usualmente, após passar por essa geometria, a chapa apresenta uma distribuição de deformações diferente e menor espessura, o que também é ignorado ao se empregar o modelo analítico [14].
Diante disso, é possível afirmar que
Figura 5. Curva Limite de Conformação do material
o modelo analítico apresenta sérias limitações, visto que o mesmo não
considera o dobramento e desdobramento que a chapa é sujeitada ao passar pelo
quebra-rugas, que causam deformação. Além disso, a espessura de saída e a mudança na tensão de escoamento, causadas pelo encruamento, são
negligenciadas [15]. Quando comparados os modelos, usando resultados
experimentais e um método de otimização,
Figura 6. Parâmetros geométricos de um quebra-rugas quadrado
o modelo geométrico se mostra muito mais ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 25
ARTIGO próximo da realidade [16].
Em vista das informações apresentadas, o quebra-rugas é um parâmetro
importante para os processos de
estampagem e maneiras de simulá-lo
adequadamente devem ser estudadas.
Por isso, este estudo objetiva avaliar a
influência das condições de restrição nas
diferenças observadas entre os modelos de simulação de quebra-rugas.
2. Metodologia Quatro simulações de um processo de estampagem utilizando uma prensa
de simples efeito foram conduzidas.
As simulações utilizaram as mesmas
ferramentas (Figura 1), representadas em
forma de casca no software para diminuir o gasto computacional, visto que somente suas superfícies entram em contato com a
chapa. Essas ferramentas são uma matriz,
Figura 7. Resultado da Simulação 1 com região de ocorrência de estricção indicada em branco
um prensa-chapas e um punção. As simulações foram feitas
considerando duas geometrias de
quebra-rugas com parâmetros diferentes e considerou-se uma simulação com o
modelo analítico e uma simulação com o
modelo geométrico de quebra-rugas para
cada geometria considerada. As Figuras 2 e 3 mostram as dimensões da matriz e do blanque utilizados respectivamente.
As simulações consideraram chapas de 2 mm do aço Fep 05, comumente
empregado para estampagem profunda. A Curva de Escoamento e a Curva Limite de Conformação estão mostradas nas Figuras 4 e 5, respectivamente [17]. As simulações conduzidas
consideraram três estágios. O primeiro
estágio foi o de Gravidade (Gravity), no qual avaliou-se os efeitos da gravidade
no posicionamento da chapa. Para essa
peça não houve deformação permanente durante esse estágio, visto que a
dimensão da chapa é pequena. O segundo 26 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
Figura 8. Resultado da Simulação 2 com regiões de ocorrência de estricção e de fratura indicadas por setas brancas
ARTIGO estágio foi o de Fechamento (Holding),
no qual a periferia da chapa é pressionada entre a matriz e o prensa-chapas. Para as simulações que consideraram o modelo
geométrico de quebra-rugas, a chapa se deforma consideravelmente na região do quebra-rugas durante essa etapa. E por fim, o último estágio foi o de
Estampagem (Stamping), no qual ocorre a estampagem propriamente dita e a
chapa é pressionada entre o punção e a matriz.
A Figura 6 mostra esquematicamente os parâmetros geométricos presentes no tipo de quebra-rugas considerado
nas simulações (quadrado). A Tabela 1
mostra os parâmetros de cada simulação, que incluem os parâmetros geométricos
considerados e o modelo de simulação de Figura 9. Resultado da Simulação 3 com regiões de ocorrência de estricção indicadas por setas brancas
quebra-rugas adotado.
3. Resultados e Discussão Os resultados obtidos foram plotados na
curva limite de conformação do material, de modo que baseado no histórico de
deformação de cada elemento da peça
discretizada fosse possível avaliar o que
aconteceria com a chapa em cada região. Os possíveis resultados são alto risco de enrugamento, risco de enrugamento, estiramento insuficiente, seguro, ocorrência de estricção e fratura.
A primeira simulação considerou
raios pequenos no quebra-rugas, o que gerou uma condição de restrição alta
para a peça em questão, visto que houve
uma região com ocorrência de estricção, conforme indicado por uma seta branca na Figura 7. A posição da região com
ocorrência de estricção foi inesperada, visto que o raio na região de baixo da
peça era menor e, portanto, esperava-se
que as maiores deformações ocorressem Figura 10. Resultado da Simulação 4
no raio. O modelo considerado foi o
analítico, o que pode ter sido a razão para ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 27
ARTIGO Tabela 1. Parâmetros das simulações Parâmetros geométricos
Simulações
Modelo de quebra-rugas
C1
C2
R1
R2
H1
H2
1
Analítico
5
16
2
2
5
12
2
Geométrico
5
16
2
2
5
12
3
Analítico
5
16
4
4
5
12
4
Geométrico
5
16
4
4
5
12
a discrepância observada no resultado,
As regiões ocorreram nas faces superior
as simulações considerando o modelo
passagem da chapa pelo quebra-rugas
setas brancas. Assim como na Simulação
observados foram contra intuitivos, visto
uma vez que as deformações causadas pela são ignoradas. Possivelmente ao não
considerar o encruamento prévio causado pelo quebra-rugas a chapa ficou sujeita a estricção nas paredes, por apresentar menor resistência.
A Figura 8 mostra os resultados da Simulação 2, na qual considerou-se
os mesmos parâmetros geométricos
da Simulação 1 e, portanto, teve uma
condição de restrição alta. Entretanto,
o modelo considerado foi o geométrico. Houve ocorrência de estricção no raio da lateral esquerda e ocorrência de
uma fratura no raio inferior, o que era esperado, visto que o raio inferior é
menor e, portanto, atua como um maior
e laterais, e estão indicadas na figura por 1, a Simulação 3 considerou um quebra-
rugas analítico, o que pode ser a causa dos resultados inesperados.
A quarta simulação considerou os mesmos parâmetros geométricos da
terceira, com menor restrição e maiores raios em relação à primeira e à segunda
simulações. Seu resultado está mostrado na Figura 10, sendo possível observar
que a maior parte da peça útil (dentro
da linha do quebra-rugas) está na região
segura da Curva Limite de Conformação, não havendo ocorrência de estricção ou fratura.
concentrador de tensões. Ambas as regiões
4. Considerações finais
figura.
expressivas foram observadas quando se
estão indicadas por setas brancas na
Conforme esperado, diferenças
A Simulação 3 (Figura 9) considerou
comparou os resultados das simulações
uma condição de restrição menor em
relação as duas primeiras simulações.
Entretanto, houve regiões com ocorrência de estricção e novamente fora do local
esperado, assim como na Simulação 1. 28 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
utilizando o modelo de quebra-rugas analítico ou geométrico. Entretanto, ao alterar os raios, alterando assim a condição de restrição, não houve
grande diferença nos resultados para
analítico. Além disso, os resultados
que as estricções ocorreram fora da região da peça com o maior concentrador de tensões, ou seja, com o menor raio.
Para as simulações usando o modelo
geométrico, a diferença nos resultados ao alterar-se os raios, e consequentemente a
condição de restrição do quebra-rugas, foi bem acentuada. Os resultados observados para as simulações com esse modelo
foram concordantes com o esperado, já que a fratura ocorreu na região com o
menor raio na peça e, ao diminuir-se a restrição, a fratura deixou de ocorrer.
A diferença entre os resultados das
duas primeiras simulações (com maior
restrição) foi significativamente maior
que a diferença entre os resultados das duas últimas simulações (com menor
restrição). Isso indica que a diferença
entre os resultados para os dois modelos distintos de quebra-rugas se acentua com o aumento da restrição imposta pelo quebra-rugas. Esse fenômeno
está de acordo com o esperado, visto
que, o modelo analítico não considera
ARTIGO a deformação prévia no estágio do
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Sixpro, Belo Horizonte (MG)
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implementation of an equivalent drawbead model in a
contato@sixpro.pro | (31) 3243.1367
fechamento, que é mais significativa para quebra-rugas com restrições maiores.
Referências
LEIA ONLINE 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.
ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 29
ARTIGO
ROBUSTEZ DA PRODUÇÃO DE ESTAMPADOS: O PAPEL DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS PARA A CONFORMAÇÃO DE CHAPAS – PARTE I João Henrique Corrêa de Souza, TechnNova Consultoria em Engenharia e Inovação
Introdução
Q
uando o assunto é qualidade costuma-se pensar no resultado final do processo produtivo, ou seja, em características relativas ao produto. Em sistemas de produção modernos, porém, o conceito de qualidade, de um ponto de vista mais abrangente, está relacionado com o atingimento da máxima produtividade, à redução dos custos de produção e, finalmente, à qualidade do produto final. Na fabricação de produtos estampados pode-se verificar sem dificuldades que os três fatores mencionados anteriormente afetam um ao outro. Com efeito, um processo de produção não-robusto resulta em frequentes paradas de prensa, menor eficiência na estamparia (peças/ batida de prensa), alto número de peças rejeitadas, gerando mais sucateamento. Tempos de parada maiores levam ao aumento dos custos de produção. Portanto, é vital garantir a robustez do processo na conformação de chapas. Neste contexto, é de suma importância que os parâmetros de influência mais significantes para o resultado dos processos de fabricação sejam conhecidos já nas fases iniciais das etapas de desenvolvimento do produto. O crescente uso de materiais de alta resistência traz consigo desafios adicionais em comparação com os materiais de baixa ou média convencionais, como por
30 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
exemplo custos maiores de ferramental e de manutenção. Devido à maior dificuldade de conformar materiais de alta resistência em comparação com os materiais convencionais, garantir uma maior robustez em todas as etapas do processo de fabricação é imprescindível para garantir a qualidade global do processo. Hoje mais do que nunca, no planejamento da fabricação de componentes estampados a escolha do material a ser processado traz consigo consequências significativas nas tecnologias de processo que serão utiliza-
das para fabricá-lo, e consequentemente nos custos envolvidos. O tipo de material a ser conformado influencia todos os elos da cadeia de produção, como definição das etapas de fabricação e de conformação, projeto e fabricação das ferramentas e escolha das tecnologias de união e montagem de subconjuntos.
A importância da caracterização dos materiais na estampagem A caracterização das propriedades das
Figura 1. Diferentes funções das propriedades mecânicas das chapas durante as etapas do desenvolvimento de um componente estampado
ARTIGO
Figura 2. Elementos mais críticos na simulação de conformabilidade dos componentes estampados, onde a correta caracterização do material possui importância redobrada.
Figura 3. Utilização de modelos de materiais para a avaliação da conformabilidade de estampados
chapas costuma ser associado meramente ao seu comportamento durante a conformação, porém sua influência é muito mais ampla, como ilustrado na Figura 1. Nas fases iniciais do desenvolvimento seu papel está relacionado principalmente às características de rigidez e resistência do produto final. Paralelamente, especificações geométricas relacionadas ao design do componente precisam ser consideradas. No primeiro caso as propriedades após a fabricação são relevantes, enquanto no segundo o foco está nos limites de conformabilidade dos materiais utilizados. O Plano de Métodos define a sequência específica de etapas em um processo de produção. Ele lida com a forma (geometria) e o material (propriedades) do produto, de um lado, e as ferramentas e máquinas, do outro. Nesta fase é determinado com quais processos o produto deve ser fabricado. Nesta etapa são criadas as superfícies de referência para os vários estágios de conformação e realizadas estimativas de tempos e movimentos em todas as operações. Esta fase é crucial para a construção de um processo robusto de fabricação. A alteração ou correção de um plano de métodos deficiente é normalmente associada a investimentos não previstos, aumento dos custos com matéria-prima e ferramental, paradas frequentes de prensa e outras consequências indesejadas. Nas etapas de simulação a correta caracterização da conformabilidade do material é elemento essencial, principalmente para a obtenção de resultados confiáveis em regiões críticas como hemmings, expansão de furo, retorno elástico, e devvvvfeitos de superfície (Figura 2). Os critérios de falha utilizados dependem do tipo de modelamento do processo que está sendo simulado, assim como a escolha das ferramentas de avaliação da conformabilidade disponíveis. Após a fase de construção e montagem das ferramentas, é na fase de tryout que as propriedades dos materiais voltam ao foco. O sucesso das medidas e correções executadas no tryout dependem do conhecimento e controle da variabilidade das propriedades do material, de forma que a entrega para a produção tenha sucesso. Finalmente, na produção, as propriedades do material são inseridas nos planos de ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 31
ARTIGO controle e monitoramento do sistema de qualidade da fábrica e permanecem sendo utilizados como importantes elementos de referência para a investigação e resolução de problemas de manufatura.
Métodos para caracterização de materiais para estampagem Em relação à caracterização da conformabilidade de chapas, foram desenvolvidas diversas metodologias, principalmente ao longo dos últimos 50 anos. Estas permitem determinar as propriedades elasto-plásticas e modos de falha em estados de deformação uniaxial e/ ou multiaxial. O ensaio de tração convencional é o método mais difundido, porém, quando se quer representar de forma controlada estados de tensão/ deformação específicos, outros tipos de testes podem ser utilizados. Indiferentemente dos métodos de obtenção das propriedades, o objetivo é um só: criar um modelo matemático que reproduza corretamente o momento de início do escoamento e posteriormente a evolução da curva de escoamento com a deformação, nas diferentes condições de tensão/ deformação que ocorrem durante a conformação. Os modelos que buscam uma melhor caracterização dos materiais ganharam um forte impulso com a evolução das técnicas de simulação numérica. Na simulação o modelo criado para o material é utilizado na etapa de pré-processamento, sendo um dado de entrada imprescindível para a obtenção de resultados confiáveis. Além disso, é também utilizado posteriormente na etapa de pós-processamento dos resultados obtidos, principalmente na avaliação de criticidade das diferentes regiões da peça, como mostra a Figura 3.
Caracterização dos limites de conformabilidade de chapas A caracterização dos limites máximos de conformabilidade é de suma importância não só para a simulação numérica do processo de conformação, mas também, como já mencionado anteriormente, para a garantia da segurança e sucesso do processo real nas estamparias modernas. A Curva Limite de Conformação – CLC (Forming Limit 32 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
Figura 4. Representação do plano de deformações e da curva limite. A CLC é a principal ferramenta utilizada na avaliação de conformabilidade de estampados, tento nas etapas de simulação quanto na avaliação da qualidade da peça pronta.
Figura 5. a) Curva do ensaio de tração e seus pontos importantes. b) Locais no envelope de escoamento que são representados pelo ensaio de tração.
Diagram – FLD) representa os limites de conformabilidade como consequência de estricção e instabilidade em um espaço plano de deformações, como mostra a Figura 4. A região direita do plano de deformações representa situações onde a chapa está sendo submetida a tração nos dois sentidos do plano (ϕ1 e ϕ2 positivos). A região esquerda descreve casos onde uma das deformações é de compressão (ϕ1 positivo e ϕ2 negativo). A CLC é uma das ferramentas de visualização mais importantes para o desenvolvimento de processos de estampagem, pois permite visualizar o quão distante as diferentes regiões da peça estão em relação aos limites de conformabilidade do material (faixa vermelha
da Figura 4). A técnica para determinação da CLC é padronizada pela normas: • ISO12004-1:2020 Materiais metálicos - Determinação das curvas limite de conformação para chapas e tiras - Parte 1: Medição e aplicação de diagramas de limite de conformação na estamparia. • ISO12004-2:2021 Materiais metálicos - Determinação das curvas limite de conformação para chapas e tiras - Parte 2: Determinação das curvas limite de conformação em laboratório. É importante ressaltar que a CLC só considera caminhos de deformação lineares.
ARTIGO No caso de caminhos de deformação não lineares os limites da curva podem ser significantemente alterados. Além da ISO12004, outros ensaios práticos foram desenvolvidos ao longo do tempo na tentativa de representar diferentes posições no plano de deformações da CLC, e podem ser utilizados para a caracterização dos limites de conformabilidade de chapas. Os mais conhecidos estão listados abaixo: • Ensaio de tração convencional • Ensaio de tração com restrição lateral • Ensaio de tração-compressão • Ensaio de compressão empilhada • Ensaio de cisalhamento (corpo de prova Pöhlandt) • Ensaio de tração com corpo de prova Yoshida • Ensaio Bulge • Ensaio Nakajima (ISO12004) • Ensaio Marciniak ((ISO12004) • Ensaio de tração em corpo de prova em cruz • Ensaio de dobramento
Nos capítulos que seguem os ensaios mencionados acima são explicados com mais detalhes, assim como o que cada um deles pode nos dizer sobre a conformabilidade das chapas.
Ensaio de tração convencional A determinação das propriedades mecânicas através do ensaio de tração convencional (no Brasil padronizado pela ABNT NBR ISO 6892-1:2018) é a forma mais utilizada para caracterizar a conformabilidade de chapas, devido a sua facilidade e baixo custo de realização. As propriedades são utilizadas como base para simulação, projeto de componentes e avaliação de qualidade de fornecimento de chapas para a produção. As propriedades que são normalmente obtidas através do ensaio de tração são (ver Figura 5a): • Tensão de escoamento σe0,2 • Limite de resistência (ou resistência à tração) Rm
Figura 6. a) Materiais com alongamentos iguais e resistências diferentes. b) Materiais com resistências iguais e alongamentos diferentes
Figura 7. a) Dois materiais com diferentes índices de encruamento. b) variação real de n com o alongamento
• Tensão de ruptura σRupt • Alongamento uniforme • Alongamento de estricção • Alongamento na ruptura • Encruamento • Anisotropia • Módulo de elasticidade Na Figura 5b é são mostrados os pontos correspondentes ao ensaio de tração em um plano de tensões, onde pontos sobre os eixos σ1 e σ2 representam estados de tensão uniaxiais. A geometria da curva do ensaio fornece diversas informações e permite a comparação entre diferentes materiais. Por exemplo, materiais com patamar de resistência mais elevado (Figura 6a) normalmente apresentam uma conformação mais difícil , já que tensão de escoamento e limite de resistência são maiores (mais força é necessária), e outros parâmetros também são com isso alterados. Porém, a conformabilidade em si normalmente não é afetada. Como já mencionado, as forças de prensagem serão maiores. Muito importante é o retorno elástico que aumenta junto com a resistência. A ductilidade geralmente cai, já que maiores níveis de resistência estão associados a maior sensibilidade a trincas em regiões de borda. Em relação à performance do produto final, materiais de maior resistência apresentam maior potencial para redução de peso das estruturas veiculares, razão pela qual seu uso é crescente na indústria da mobilidade. O aumento no alongamento uniforme representa maior conformabilidade (Figura 6b) e/ ou que o material possui uma maior reserva de alongamento, o que representa uma janela de processo ampliada em relação a um material com menor alongamento. O processo de conformação se torna mais seguro. É importante salientar aqui que o valor do alongamento após o início da estricção não deve ser levado em conta, já que o aparecimento de afinamentos na peça já significa que a qualidade está comprometida. A capacidade de encruamento do material, ou seja o aumento da resistência mecânica que ocorre como consequência da deformação plástica, é representado pela inclinação da curva de escoamento ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 33
ARTIGO no ensaio de tração, como mostra a Figura 7a. O índice de encruamento exerce um efeito significativo na conformabilidade das chapas, permitindo uma melhor conformação principalmente em peças onde o modo dominante de deformação é o estiramento. É importante mencionar que apesar de se associar um valor de n único para cada material, em realidade ele varia com o alongamento, como mostra o exemplo da Figura 7b. Portanto, é importante quando se vai comparar materiais certificar-se que a norma utilizada é exatamente a mesma. Indicadores da capacidade de encruamento do material são o índice de encruamento n e a diferença entre tensão de escoamento e limite de resistência (razão
σe0,2/Rm). Um alto n resulta em uma maior migração da frente de deformação através da geometria da peça, além de uma distribuição mais homogênea das deformações (ver Figura 8). Também a tendência à formação da estricção é reduzida. A anisotropia do comportamento plástico de um material, ou seja, sua dependência em relação à direção na qual se realiza o ensaio, é medida através da anisotropia normal, que é representada pela letra r. No ensaio de tração, r pode ser calculado como o quociente entre deformação na largura e deformação na espessura do corpo de prova (Figura 9a). Ou seja, a anisotropia normal é um indicador da tendência de uma chapa a perder ou reduzir sua espessura durante a deformação.
É desejável que o valor de r seja maior que 1. Na prática, isso significa que o material tende a fluir da largura e não da espessura, ou seja, tem uma menor tendência a redução de espessura, melhorando a conformabilidade do mesmo. Outro parâmetro importante é a anisotropia planar, representado por Δr. Ela quantifica a variação de r no plano da chapa (ver Figura 9b). É desejado que Δr seja o mais próximo de zero possível, do contrário existe uma tendência maior ao chamado orelhamento (chapa flui mais para dentro da ferramenta em determinadas direções). Além disso as propriedades em geral da chapa terão diferenças maiores em relação à direção de laminação, o que é prejudicial ao processo (Figura 9c). No próximo capítulo do artigo serão abordados os demais ensaios listados acima, bem como aspectos relativos a variabilidade das propriedades e sua
influência nos resultados da simulação.
João Henrique Corrêa de Souza TechnNova Consultoria em Engenharia e Inovação www.technnova.com.br
Figura 8. Modelo de simulação mostrando uma região em estiramento puro, à esquerda com n=0,01 e à direita n=0,219. As cores representam o afinamento sofrido na chapa
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Figura 9. a) Definição de anisotropia normal, b) definição de anisotropia planar e c) diferenças nas propriedades da chapa quando medidas em diferentes direções. 34 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
aquecimentoindustrial.com.br/publicacoes/
ARTIGO
ESTUDO DA RESISTÊNCIA MECÂNICA DA UNIÃO DE CHAPAS METÁLICAS POR CONFORMAÇÃO A FRIO COM APLIÇÃO DE ADESIVO ESTRUTURAL Alisson Sarmento (General Motors South America); André Succissi Rinaldi; Julio Cesar Lopes da Silva; Mateus Vale Farkas e Ed Claudio Bordinassi (Instituto Mauá de Tecnologia)
Resumo. Este trabalho tem o objetivo de entender a influência do adesivo estrutural na União de Chapas por Conformação à Frio (UCCF), também conhecido como Clinching, no quesito de aumento da resistência mecânica estática da união. Além disso, o presente trabalho também realiza um comparativo entre os resultados obtidos por teste de tração real e o ensaio realizado por meio de simulação computacional, buscando a convergência destes resultados. Para isso, foi utilizado o aço de baixo carbono e alta ductilidade (AISI 1012), material bastante utilizado na indústria metalmecânica. A união em questão foi submetida à testes e ensaios de tração com diferentes configurações de corpo de prova, como: união feita apenas por adesivo estrutural, apenas por UCCF e união híbrida (UCCF + adesivo estrutural), levadas ao seu limite, até o rompimento da união. Os corpos de prova feitos apenas com adesivo estrutural chegaram a suportar cargas de até 12 kN, enquanto aqueles apenas com UCCF suportaram aproximadamente 3,6 kN. Na união híbrida UCCF + Adesivo observou-se um aumento de 55% na resistência para o corpo de prova de menor resistência apenas com adesivo, além do aumento muito significativo do deslocamento da junta. Por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), o ensaio feito por simulação computacional apenas para a UCCF resultou em uma diferença de 20,73 % na resistência mecânica, comparando com a média dos resultados obtidos experimentalmente, e 9,19 % comparando com a maior resistência mecânica obtida nos ensaios de tração, sendo estas diferenças associadas a simplificações realizadas na simulação e variações no processo de UCCF. Palavras chave: Clinching. Conformação de chapas metálicas. Método dos Elementos Finitos (MEF). Adesivo estrutural. Simulação computacional. ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 35
ARTIGO 1. Introdução A união de chapas metálicas é bastante utilizada na indústria e pode ser feita por diversas formas, podendo ser uma união
permanente, feita por solda, rebite, ou união desmontável, como
parafusos e porcas, dentre outros. Tal processo é muito abrangente,
mente, o molde da matriz, gerando o intertravamento (interlock) das placas (BABALO, FAZLI e SOLTANPOUR, 2018). A
UCCF é um processo de fabricação mecânica, dentre os diversos processos presentes atualmente.
e pode ser aplicado desde a indústria de eletrodomésticos até a
2.1. Parâmetros importantes de uma UCCF
à esforços externos. O estudo de técnicas para união de chapas
são os fatores importantes que afetam diretamente a qualidade
produção de aeronaves, que exige grande resistência estrutural
Para estudo da UCCF, de início, é necessário conhecer quais
metálicas levou a um processo conhecido por União de Chapas por
e a resistência da união. De acordo com o estudo de (LEI LEI e
Conformação a Frio (UCCF) (também chamado pelo termo em inglês Clinching).
Comparado a outros métodos de união de chapas metálicas, a
UCCF se sobressai em alguns aspectos gerais como, por exemplo: Baixo custo, em que a fabricante TOX® realizou um comparativo de custos por união, na qual é perceptível uma redução de cerca
TONGXIN YU, 2019) mostrado na Fig. 1, têm-se dois parâme-
tros que devem ser analisados nesse processo. São eles: Espessura
do pescoço (t_N) e o rebaixo produzido (t_u). Segundo os autores
mencionados, esses são os fatores centrais que interferem na resistência da UCCF.
de 40% em relação à soma dos custos de investimento, operação e ferramenta quando comparado à solda ponto; Livre de emissões, visto que a tecnologia de UCCF não emite vapores ou gases
tóxicos, que permite ao operador melhores condições de trabalho e reduz a insalubridade. Não há descarte de produtos químicos, nem consumo de líquidos refrigerantes, óleos ou gases (TOX® PRESSOTECHNIK, 2020); Em um estudo realizado por
(SARMENTO e PEREIRA, 2012) destaca que para realização de apenas um ponto feito por solda ponto, gasta-se cerca de 100
kW de energia. Enquanto, para a realização de apenas um ponto
Figura 1. Parâmetros da UCCF em vista de corte, (LEI LEI e TONGXIN YU, 2019)
feito por UCCF, gasta-se cerca de 0,5 kW de energia. Ou seja,
Como descrito por (LEI et al., 2019), o processo de falha para
solda ponto, o que torna a UCCF ainda mais atraente por ter uma
coço formado (σ N) e o rebaixo (σ U) produzido, que é determinado
tem-se um consumo de energia 200x menor, quando comparado a ótima eficiência energética.
A fim de buscar melhorias para diminuir o fator negativo da
UCCF depende da diferença da resistência estrutural entre o pespela resistência do material da chapa, a espessura do pescoço (t N) e a espessura do rebaixo (t U) formado.
UCCF, que é a baixa resistência estática da união, este trabalho
Tomando como base os estudos de (MUCHA, 2011), outro fator
estrutural na UCCF por meio do ensaio de tração de corpos
matriz, é a medição da espessura X, demonstrada na Fig. 2.
tem como objetivo analisar qual o efeito da introdução de adesivo de prova. Além disso, realizar um comparativo entre o ensaio
importante, que define a qualidade de uma união feita por uma
mecânico real com o ensaio por simulação computacional,
realizado por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), a fim de verificar a convergência dos dois resultados.
2. Revisão da Literatura A ideia central da UCCF é unir chapas metálicas através de
deformações plásticas, que utilizam a deformação local (união de pequenas áreas), sem o uso de aquecimento da região de união,
como acontece com as soldas. Basicamente, este processo utiliza
dois elementos de conformação, a matriz e o punção. O punção é responsável por realizar a conformação, seguindo, consequente36 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
Figura 2. Corte na seção transversal da união e identificação das variáveis, (MUCHA, 2011)
ARTIGO Em seus resultados apresentados no artigo referenciado,
Com base nas descrições da bibliografia mencionadas ante-
(MUCHA, 2011) conclui que a geometria da ferramenta (que
riormente, é possível realizar novamente um comparativo com
a geometria final da união e, consequentemente, sua resistência
do material e o campo de tensões, no qual os maiores valores são
define os parâmetros da Fig. 2) é o fator central que determina mecânica.
o artigo de (MUCHA, 2011), em que ele correlaciona a dureza
observados na parede formada (região que sofre maior deforma-
ção durante o processo) após a conformação, identificada pela cor
2.2. Efeitos microestruturais causados pela UCCF
vermelha na legenda do nível de tensão da Fig. 4.
Na UCCF, por ocorrer deformação plástica para criação do
intertravamento entre as chapas, ocorre o fenômeno conhecido
2.3. Adesivo estrutural
tência mecânica do material da chapa nas regiões que efetiva-
estruturais conferem um aumento na resistência à tensão normal
por encruamento. O fenômeno consiste no aumento da resis-
Conforme os gráficos da Fig. 5 e Fig. 6, nota-se que os adesivos
mente sofreram deformação plástica. Com base na bibliografia
(força de destacamento), porém não influenciam diretamente na
de (CALLISTER JR e RETHWISCH, 2018), este processo
de endurecimento se dá pelo fato de que, durante a deformação plástica, o número de discordâncias aumenta drasticamente. A
discordância é uma irregularidade no arranjo dos átomos (rede
cristalina), em que essa não conformidade dificulta o movimento
resistência a tensão de cisalhamento em uma união soldada. A re-
sistência adicionada a junta se dá diretamente através da espessura do cordão de adesivo aplicado, que é diretamente proporcional a esta adição de resistência (CHANG, SHI e DONG, 1999).
ordenado dos átomos do material. A dificuldade em se movimentar os átomos se traduz como a elevação da força. Essa modificação das orientações da rede cristalina dos átomos é definida, na engenharia mecânica, como encruamento
Na Figura 3, é possível observar as etapas de deformação das chapas durante o processo de união.
Figura 3. Seção transversal da união durante o processo de UCCF, (TOX® PRESSOTECHNIK, 2020)
Figura 5. Curva de Tensão normal na direção de X em função da posição em Y, adaptado de Chang, Shi & Dong, 1999
Figura 6. Curva de Tensão Cisalhamento ZX o em função da posição em Y, adaptado de Chang, Shi & Dong, 1999
Figura 4. Características do campo de tensões e a dureza nas regiões do botão, (MUCHA, 2011)
ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 37
ARTIGO Pensando no mercado automotivo, existem tipos de adesivos
3.3. Escolha do adesivo
no automóvel. Esses adesivos costumam ser aplicados em uma das
adesivo escolhido para realizar o teste é um adesivo a base de resina
estruturais, em que sua utilização depende da região de aplicação
Em uma parceria com a fabricante de adesivos estruturais SIKA®, o
duas fases: body shop (em português, montagem da carroceria),
epóxi, conhecido comercialmente por SikaPower®-487. A escolha
na adesivagem de partes estruturais da carroceria, ou trim shop (montagem dos acabamentos), na colagem de subcomponentes, como portas, capô, para-choque, dentre outros componentes.
Para a linha automotiva, os tipos de adesivo mais utilizados são
de utilizar este adesivo na análise experimental, se deve ao fato
deste ser um dos mais utilizados na união de chapas metálicas no
processo de montagem das carrocerias na indústria automobilística.
a base de: Epóxi, acrilato-epóxi e poliuretanos. Todos estes, por
3.4. O ensaio mecânico
devem ser obedecidos pelo fabricante, como por exemplo: ter alta
com a UCCF, outro somente material adesivo e, por fim, a união
serem utilizados na linha automotiva, possuem requerimentos que
Foram feitos três tipos de corpos de provas, sendo: um somente
resistência a chamas, boa compatibilidade química, alta resistência
híbrida, em que os resultados podem ser verificados no tópico a
mecânica e rigidez, resistência à corrosão e à humidade, tempo de cura otimizado, dentre outros requerimentos.
seguir, na Fig. 8, Fig. 9 e Fig. 10.
3.4.1 Resultado dos ensaios
3. Materiais e métodos Este trabalho visa mostrar como a adição de adesivo estrutural na
UCCF interfere na resistência mecânica da união, que será quantificada por meio de ensaios de tração dos corpos de prova.
3.1 Escolha do material para o corpo de prova Para a definição do material, optou-se por um aço AISI 1012, de
2,0 mm de espessura, que possui baixo teor de carbono e alta ductilidade. Este material foi escolhido por ser comumente utilizado
Figura 8. Gráfico de força por deslocamento apenas para UCCF (Os autores, 2020)
na indústria metalmecânica.
3.2 Dimensões do corpo de prova Para realização dos ensaios de tração, as dimensões dos corpos de
prova seguirão os padrões adotados pelo fabricante dos equipamentos de UCCF, a fim de utilizar as mesmas dimensões dos corpos
de prova que são testados por eles. Na Fig. 7, é possível verificar as dimensões.
Figura 9. Gráfico de força por deslocamento para união apenas com adesivo estrutural (Os autores, 2020)
Figura 7. Dimensões do corpo de prova (detalhamento fornecido pela TOX)
Em parceria com a empresa TOX Pressotechnik®, foi disponibilizado a utilização dos laboratórios da unidade de Joinville/SC para confecção dos corpos de prova. 38 ABRIL 2021
ESTAMPAGEM
Figura 10. Gráfico de força por deslocamento para união híbrida (Os autores, 2020)
ARTIGO 3.4.2 Análise metalográfica As regiões destacadas na Fig. 11, mostram diferentes formatos de
grão, o que evidência a região de encruamento e, consequentemente, a existência de diferentes resistências na união.
Conhecer essas regiões permite ajustar a simulação computa-
(destacadas em azul e verde) que, fazendo um comparativo com
os gráficos dos corpos de prova apenas com adesivo estrutural e apenas com UCCF, são muito semelhantes a eles.
cional de maneira que o resultado seja mais próximo ao obtido em ensaios reais
Figura 12. Comportamento gráfico de cada tipo de corpo de prova (Os autores, 2020)
Ao verificar o gráfico da Fig. 12, é possível inferir que a junção dos dois métodos de união não interfere, de fato, na resistência mecânica como era esperado. Elas trabalham de forma Figura 11. Regiões de encruamento geradas pela UCCF (Os autores, 2020)
individualizada, em que, na primeira fase (destacada pelo círculo
maior em azul), é possível observar a resistência obtida em função do adesivo estrutural e, na segunda fase (destacada pela elipse em
3.5. Simulação Tendo como base os resultados obtidos de forma experimental
descritos anteriormente, foi realizado o teste de tração por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), a fim de fazer um comparativo e verificar uma possível convergência entre os resultados do
ensaio físico com o resultado do ensaio experimental. Esta simula-
verde), é possível observar a resistência obtida em função da UCCF. Mas, observando os dados um pouco mais a fundo, percebe-
se uma melhoria de, aproximadamente, 55 % no valor da menor
resistência mecânica obtida nos corpos de prova com união híbrida, comparado aos corpos de prova apenas com adesivo estrutural, como pode ser visto na Fig. 13.
ção trata-se do tracionamento do corpo de provas, sendo analisada a resistência a tração da UCCF.
Para realização da simulação, foi utilizado o software Simufact
Forming e dois módulos de análise do ANSYS, sendo eles: Explicit Dynamics e Static Structural. Entretanto, após análises, verificou-
-se que o módulo Static Structral seria o mais aplicável para este estudo, devido características de parâmetros e argumentos inseridos para configuração da simulação.
4. Resultados e discussões 4.1 Resultados do ensaio de tração Como pode ser visto na Fig. 12, que compara os resultados obtidos
Figura 13. Comparativo da menor resistência mecânica obtida (Os autores, 2020)
nos ensaios de tração, existem duas fases de comportamento
ESTAMPAGEM
ABRIL 2021 39
ARTIGO 4.2. Simulação x ensaio real
7. Referências
A partir da simulação realizada e utilizando os parâmetros de cons-
BABALO, V.; FAZLI, A.; SOLTANPOUR, M. Electro-Hydrau-
uma resistência à tração melhor do que a esperada, se comparada ao
Journal of Manufacturing Processes, p. 1-11, 2018. 1-11 p. Dis-
trução, operação e geometrias, notou-se que a UCCF apresenta valor obtido através do ensaio de tração real (Fig. 14).
lic Clinching: A novel high speed joining process. Qazvin: Elsevier: ponivel em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S1526612518305486>. Acesso em: 16 Setembro 2019. CALLISTER JR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Material Science and Engineering - An introduction. 10ª. ed. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc, 2018. CHANG, B. H.; SHI, Y. W.; DONG, S. J. A Study on the Role of Adhesives in weld-bonded joints. Flórida: Welding Journal, v. 78, 1999. 1-5 p. Disponivel em: <https://www.semanticscholar.org/paper/A-study-of-the-role-of-adhesives-in-weld-bonded-Chang-Dong/e80b8cdeceda40f2affd07b7b3c512212d20472e>. Acesso em: 04 Abril 2020. LEI LEI, X. H.; TONGXIN YU, B. X. Failure modes of mechanical clinching in metal sheet materials. Kunming: Elsever: Thin-Walled
Figura 14. Gráfico comparativo entre simulação e real (Os autores, 2020)
Structures, 2019. 1-9 p. Disponivel em: <https://www.sciencedirect. com/science/article/abs/pii/S0263823119304690>. Acesso em: 11 Setembro 2019. MUCHA, J. The analysis of lock forming mechanism in the clinching
5. Conclusões 1. Realizar a UCCF + aplicação de adesivo estrutural não
trouxe um aumento na resistência à tração da união como esperado (soma das resistências). Percebeu-se que existem dois comporta-
mentos separados, onde primeiro ocorre o rompimento do adesivo e, em seguida, o rompimento do botão de forma individual.
2. A vantagem de realizar a união híbrida está no fato de que
ela permite que o adesivo desenvolva a melhor performance de suas propriedades mecânicas, devido à UCCF remover os espaços entre as chapas. Dessa forma, evitando lacunas no contato que fariam
com que a resistência mecânica final do adesivo fosse prejudicada. 3. Conforme mostrado na Fig. 13, realizar a união híbrida,
joint. Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics. Rzeszów, p. 12. 2011. SARMENTO, A. A.; PEREIRA, A. L. Body in White Sheet Metal Joining: Comparison between Weld Spot and Clinching in an Environment Perspective. São Caetano do Sul: SAE International, 2012. 1-5 p. Disponivel em: <https://www.sae.org/publications/technical-papers/ content/2012-36-0433/>. Acesso em: 2 Abril 2020. TOX® PRESSOTECHNIK. Tecnologia de Clinching TOX®. TOX® PRESSOTECHNIK, 2020. Disponivel em: <https://br.tox-pressotechnik.com/assets/countries/BR-PT/pdf/TOX_Clinching-Technology_80_br.pdf>. Acesso em: 12 out. 2020.
permitiu um aumento de 3162,6 N na resistência à tração da união, que representa um acréscimo de 54,9 %.
4. A resistência à tração obtida da UCCF através da simulação
Alisson Sarmento - General Motors South America André Succissi Rinaldi; Julio Cesar Lopes da Silva; Mateus Vale Farkas; Ed
computacional é superior em, aproximadamente, 9,19 %, se com-
Claudio Bordinassi - Instituto Mauá de Tecnologia
resultado pode ser melhorado se for considerado o encruamento do
Os autores são os únicos responsáveis pelas informações incluídas neste
parada a resistência máxima obtida nos ensaios mecânicos. Este
material, gerado pelo processo de UCCF. Entretanto, ainda é um bom resultado para as condições configuradas no software.
6. Agradecimentos Os autores agradecem a colaboração da empresa TOX® e
SIKA® pela disponibilização das informações e suporte técnico, e à todos os autores citados nas referências bibliográficas. 40 ABRIL 2021
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trabalho. Artigo apresentado no 11º Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação 24 a 26 de maio de 2021, Curitiba, PR, Brasil
/company/villares-metals