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30/07/2012 10h06

 

ARTIGOS

 

Omni-Lite Industries otimiza processo de fabricação de rebite automotivo utilizando o software de simulação Simufact.forming

 

 

A norte-americana Omni-Lite é uma indústria com rápido crescimento tecnológico que desenvolve e produz componentes de fixação utilizados por diversas empresas globais, muitas delas presentes no Fortune 500 (classificação das 500 maiores corporações em todo o mundo, publicada anualmente pela revista Fortune) incluindo a Boeing, Airbus, Alcoa, Ford, Caterpillar, Borg Warnen, Chrysler, as forças armadas norte-americanas, Nike e Adidas. A empresa espera ampliar suas receitas uma vez que a quantidade de novos produtos desenvolvidos para os freios ABS e os incentivos para veículos elétricos começam a crescer. As respostas positivas em relação aos seus produtos, obtidas junto aos seus maiores clientes durante o primeiro trimestre de 2011, levaram ao pedido de nove novos programas que geraram a necessidade de novos projetos de engenharia e o desenvolvimento completo de protótipos no mesmo ano. Para suportar esse processo agressivo de desenvolvimento, a equipe de engenharia decidiu investir em novas tecnologias de projeto através da utilização do Simufact.forming, um sofisticado software de simulação numérica de diversos  tipos de processos de conformação mecânica de metais. Uma das peças projetadas com o auxílio do programa foi um novo rebite automotivo, conformado a frio a partir do material AISI 1008, usando uma máquina Nakashimada TH5-6A de até cinco estágios. O primeiro ferramental projetado foi construído anteriormente à introdução da tecnologia de simulação ao processo do projeto. Durante a segunda operação, pretendia-se forjar duas características simultaneamente. O arame arredondado deveria ser transformado em uma cabeça quadrada e, ao mesmo tempo, criado um rebaixo. Essa operação é ilustrada na figura a seguir. Inicialmente o arame é cortado com um diâmetro de 7.82 mm (0,308”) e um comprimento de 9 mm (0,354”).

 

Operação inicial - Projetada sem o auxílio de simulação

 

Durante o try-out desse primeiro projeto, uma dobra se formou no segundo estágio. Esta dobra foi detectada  durante a macrografia e é mostrada na imagem a seguir. A dobra revelou ser muito profunda e a peça não passou  pelo controle de qualidade.



 Macrografia da peça após o try-out, mostrando a dobra

 

Ao mesmo tempo em que foi realizado, projetistas da Omni-Lite receberam um treinamento no software Simufact.forming. Um dos exercícios abordados no treinamento consistiu na simulação desse mesmo processo reprovado para visualizar o fluxo de material. Todos os dados necessários para construir o modelo a ser simulado estavam à disposição: o ferramental já estava modelado no sistema CAD, as propriedades do material disponíveis no banco de dados de materiais que acompanha o software e os parâmetros relevantes da prensa, obtidos a partir do manual do fabricante da máquina. A simulação reproduziu corretamente a formação da dobra, conferindo assim aos projetistas da Omni-Lite um alto grau de confiança na capacidade da simulação computacional em prever corretamente e com grande precisão as condições reais do processo de forjamento no chão de fábrica.

 

Fluxo de material simulado do projeto inicial, mostrando a formação da dobra

 

As animações do fluxo de material, criadas de forma totalmente automática pelo software, foram de grande valia para identificar a origem do problema: durante osegundo estágio, o material flui para fora, criando um grande vazio na parede interna. Assim que a matriz externa é alcançada, a dobra começa a ser criada durante o contra-fluxo de material subsequente para preencher o vazio. Depois de diversas tentativas de melhorar o projeto original com o auxílio do programa (sem a realização de nenhum novo try-out), foi decidido que a melhor solução para o problema seria acrescentar um estágio adicional para formar as duas características desejadas para a peça. O novo projeto é mostrado na figura a seguir.

 

Processo otimizado, projetado com o auxílio de simulação

 

Pode-se ver que, durante a segunda operação, a cabeça quadrada já está formada, sem o rebaixo. O rebaixo é introduzido somente na terceira operação. As simulações com o Simufact.forming não acusararam nenhum defeito causado pelo fluxo de material.

 

Fluxo de material simulado do projeto otimizado, comprovando ausência de defeitos(45 graus de simetria foram utilizados na simulação para reduzir tempo de cálculo)

 

 

Um novo ferramental foi então confeccionado e um novo try-out realizado. Durante este procedimento, uma peça foi produzida corretamente sem nenhuma dobra detectada, como mostra a macrografia a seguir:
 

  Macrografia da peça otimizada apos novo try-out, comprovando ausência de defeitos

 

Em suma, verificou-se que a utilização do Simufact. forming proporcionou inestimáveis informações aos projetistas da Omni-Lite em um momento críticodo projeto. O seu uso proporcionou estudar variações no processo existente e concluir pela alteração do projeto original, confirmando a validade do novo processo através de um único novo try-out. As simulações possibilitaram não somente corrigir o problema detectado no projeto original, mas obter uma solução satisfatória em tempo recorde e com grande redução de custos com a produção de um único novo ferramental, permitindo dessa forma produzir a nova peça dentro do exíguo prazo exigido pela Omni-Lite, o que certamente contribuirá para a empresa obter novos pedidos no futuro.

 

Arjaan Buijk
Diretor geral da Simufact-Américas, Plymouth, MI, USA
arjaan.buijk@simufact-americas.com

Paulo Sauer
Representante para a América do Sul, Simufact-Américas
paulo.sauer@simufact-americas.com

Mike Walter
Vice-presidente de P&D da Omni-Lite Industries, Cerritos,
CA, USA
m.walker@omni-lite.com

 


 

 

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