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 AutoForm 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 soluções 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 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, declarou: “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 Forming tem sido o software preferido para os OEM’s, os fabricantes de peças estampadas, as ferramentarias e fornecedores de serviços de engenharia em todo o mundo. Agora, com o AutoForm Assembly, estamos expandindo os processos de fabricação cobertos pela tecnologia e oferecendo uma solução de software de última geração para clientes na área de montagem de carrocerias. Com o AutoForm Assembly, eles podem obter benefícios tangíveis em seu trabalho diário em termos de economia de custos e tempo de execução.”

O post AutoForm revela sua solução para armação de carrocerias brutas e amplia a digitalização do processo de fabricação apareceu primeiro em Portal Aquecimento Industrial.

Tomemos o caso do perfil da FELJ, modelado para ser simulado como mostrado na Fig. 1. Tratava-se de um produto complicado, para o qual diferentes ferramentarias estavam obtendo as mesmas dificuldades no fornecimento de uma matriz apropriada. Este perfil possui relativa complexidade e a sua obtenção na prática já havia sido tentada algumas vezes. Assim, a FELJ interrompeu as tentativas na linha de produção e decidiu simular o processo com a matriz projetada. O resultado simulado mostrou que, realmente, o perfil extrudado não era possível de ser obtido com o projeto atual. Isso fica evidente observando-se o resultado mostrado na Fig. 2, no qual existe uma variação na velocidade de saída do perfil, impossibilitando que o mesmo saia de maneira contínua.

A simulação não somente permite observar que o perfil é inapropriado, como também permite a análise das causas do problema de uma maneira que é impossível realizar na prática. Por exemplo, pode-se visualizar na Fig. 3 que a velocidade do metal escoando nos canais acima é maior em relação aos demais, se correlacionando exatamente com o perfil de velocidade do metal mostrado na Fig. 2. Além disso, verifica-se também as deformações na matriz como um todo. A Fig. 4 mostra a deformação na direção de extrusão, enquanto a Fig. 5 mostra a distorção aumentada na saída, podendo levar inclusive a estrangulamentos no perfil. Entre essas, muitas outras análises podem ser feitas no perfil e na matriz, incluindo temperaturas, tensões, deformações, marcas, defeitos, quebras etc.

Finalmente, de posse dos resultados simulados, ou seja, da análise da eficiência da matriz projetada sem a necessidade de se realizar um tryout, a matriz foi reprojetada e reusinada. Esse redesign da matriz levou em consideração o ajuste no perfil de velocidade e nas distorções. A nova matriz está mostrada na Fig. 6. Claro, ela foi novamente “testada” via simulação, resultando no perfil apropriado mostrado na Fig. 7.

Em prática, obteve-se sucesso com a nova matriz já previamente “testada” e aprovada via simulação no QForm, como pode ser visto na Fig. 8. O QForm é a prensa virtual da indústria, é a certeza de que a Engenharia está sendo realizada de maneira inteligente e otimizada, reduzindo custos e aumentando a capacidade competitiva da empresa.

Autores:
Kuanysh Kenzhalyiev (QForm – Technical Support Dept.)
Alisson Duarte (SIXPRO Virtual&Practical Process)
Leandro Marcolino (FELJ Ferramentas para Extrusão)
Reginaldo Delaroli (FELJ Ferramentas para Extrusão)

O post FELJ Elimina Tentativa e Erro na Extrusão com o QForm Extrusion apareceu primeiro em Portal Aquecimento Industrial.

Com o surgimento de novos processos de fabricação, como manufatura aditiva, novas soluções de software para geração e otimização de projetos são necessárias para explorar o potencial construtivo. Repensar e adaptar manualmente os projetos convencionais, no entanto, não é a melhor ideia, uma vez que isso envolve uma quantidade muito alta de trabalho e conhecimento.

Novas soluções de software para geração e otimização de projetos entraram no mercado para explorar totalmente o potencial da tecnologia de fabricação aditiva. Um representante dessa “geração jovem” de soluções de software de design generativo vem da MSC Software, pronta para mostrar como o projeto de componentes com base em otimizações quase totalmente automáticas é agora mais rápido e fácil.

Otimizações rápidas, mesmo para peças simples

“O fluxo de trabalho significativamente mais eficiente do MSC Apex Generative Design 2020 gera uma economia de tempo considerável em comparação com as soluções de otimização existentes e o desenho manual de peças”, promete Dr. Thomas Reiher, Diretor de Design Generativo da MSC Software. “Com uma redução drástica do tempo de otimização e desenvolvimento, agora também é rentável otimizar não só peças complexas mas também modelos de otimização simples”, acrescenta.

A cooperação bem-sucedida entre a MSC Software e a MIBA Sinter Austria GmbH, empresa austríaca líder em tecnologia para aplicações da metalurgia do pó, mostra que isso também pode ser implementado de maneira econômica na prática.

Uma simples dobradiça de um forno de sinterização, usada para uma variedade de aplicações, foi projetada para produção aditiva devido ao baixo número de peças. Uma otimização complexa para essa peça geralmente não parece objetiva e econômica.

Para o design aditivo, seria necessária uma construção manual demorada e com experiência específica em tecnologia. Com o MSC Apex Generative Design 2020, isso pode ser gerado de forma automática e excelente para manufatura aditiva.

Configuração do modelo em minutos

O conjunto de dados CAD atualmente existente é importado primeiro para o MSC Apex Generative Design 2020. As áreas de design e não design necessárias para otimização podem ser criadas diretamente no software com apenas alguns cliques do mouse. A área de design descreve o volume que pode ser alterado de forma durante a otimização.

As áreas de não design, como pontos de conexão e introdução de força, permanecem inalteradas. Condições de contorno como fixações, forças externas ou momentos também podem ser aplicadas diretamente nos elementos geométricos e atribuídas a vários eventos (casos de carga). Quaisquer manipulações CAD necessárias para isso podem ser realizadas de maneira fácil e direta com as funções de modelagem integradas.

Vários parâmetros de otimização podem ser definidos em diferentes cenários e simulados sem intervenção adicional do usuário. Dependendo da área de aplicação, essa variação pode ter um grande impacto na usabilidade, por exemplo é caro a limpeza de estruturas muito finas, mas pode evitar estruturas de suporte em áreas onde isso não é relevante. Assim, o software gera

uma variedade de candidatos a design, dos quais o designer seleciona o mais promissor, levando em consideração pontos adicionais ainda não quantificados para a otimização.

Otimização quase em tempo real

Por fim, a otimização orientada para o estresse em que o MSC Apex Generative Design 2020 se baseia, exige um estresse máximo como entrada de destino. Se todas as entradas estiverem disponíveis, a geração do design poderá ser iniciada.

O software agora cria uma malha automaticamente e em segundos. Devido ao ajuste automático da resolução, as primeiras iterações de otimização geralmente são executadas em segundos, enquanto diminuem com maior precisão, até alguns minutos. Já durante o cálculo, todas as etapas intermediárias são visualizadas e exibidas na interface do usuário em tempo real.

Os usuários têm a possibilidade de reagir imediatamente a possíveis erros na configuração do modelo. Informações adicionais sobre deslocamento e massa também são exibidas graficamente. Devido aos algoritmos inovadores, as otimizações podem ser realizadas tanto na unidade central de processamento (CPU) quanto nas placas gráficas CUDA correspondentes (GPU). A solução remota em servidores de computação também é possível e aumenta o desempenho da simulação.

Explorando o Espaço de Design com Design Generativo

O alto poder computacional combinado com os algoritmos inovadores e o alto grau de automação agora oferecem a possibilidade sem precedentes de criar diferentes variantes de uma peça em um tempo muito curto e, assim, explorar o espaço do projeto. O resultado são projetos leves e complexos que estão fora do escopo do projeto manual. A mais promissora das várias variantes pode ser facilmente selecionada. Os resultados são sempre mecanicamente corretos e podem ser exportados e usados imediatamente sem retrabalho manual.

No caso da dobradiça acima mencionada da MIBA Sinter Austria, três propostas de projeto (com diferentes metas de tensão) resultaram em uma massa de 76 a 54 g. Com base no design original, com um peso inicial de 338 g, foi alcançada uma redução de peso média de 81%. Essa redução resulta em um uso significativamente menor de matéria-prima e tempo de produção, reduzindo assim os custos de produção a longo prazo. O Dr. Martin Laher concorda: “Para ser mais econômico, era absolutamente necessário um reprojeto. Com o MSC Apex Generative Design 2020, fomos capazes de mostrar que o tempo e os custos de impressão podem ser significativamente reduzidos com uma redução de volume, para que agora possamos ter mais competitividade com a fabricação aditiva”. Com um tempo de cálculo de apenas 40 minutos por projeto em uma estação de trabalho normal, essas aplicações no desenvolvimento de produtos podem ser realizadas até “na hora do almoço”.

Fácil de otimizar até mesmo componentes complexos

Vários outros exemplos de otimização mostram que, além de componentes tão simples, o design generativo também é muito adequado para desafios complexos de otimização. Por exemplo, no caso de uma montagem de aeronave, uma construção complexa de chapa metálica de duas partes com diferentes pontos de ligação e conexão pode ser reunida para formar um único componente. Isso salva os pontos de conexão das folhas entre si e também permite salvar um ponto de conexão adicional, para que o esforço de montagem e ajuste possa ser reduzido significativamente. Aqui também foram criadas várias variantes de design, o que resultou em uma redução de peso total de 63%. Os testes estáticos e dinâmicos alcançaram resultados muito satisfatórios e confirmam o design robusto, apesar da redução de peso.

O manuseio mais simples e a geração rápida de modelos, de apenas 15 minutos como no exemplo da dobradiça, podem ser usados para criar estruturas com uma curva de tensão homogênea e ótima impressão, mesmo sem um conhecimento profundo na área de elementos finitos.

Fluxo de trabalho integrado para validação e produção

Uma boa comunicação de dados desde o processamento CAD, geração de projeto até re-análise e simulação de fabricação subsequente gera uma solução de software consistente para um fluxo de trabalho suave. O resultado do projeto pode ser transferido para o renomado solucionador FEM MSC Nastran para validação certificada, o que permite uma análise imediata do projeto resultante sem muito esforço manual – no futuro, quase que automaticamente.

Através de uma importação direta para a simulação de fabricação de Simufact Additive (metal) ou Digimat AM (polímero), o design leve gerado pode ser adicionalmente otimizado para os requisitos precisos do respectivo processo de fabricação. Os resultados mostram que ocorrerá uma linha de contração quando fabricada na vertical, no entanto, análises adicionais indicam que, em geral, não há contato com o revestimento.

Com o Simufact Additive, foi possível encontrar uma posição diferente para receber uma orientação da peça de fabricação, reduzindo também a altura do trabalho da construção.

Soluções e processos consistentes permitem que as empresas implementem soluções eficientes e inovadoras a baixo custo. Devido ao manuseio mais simples e à rápida geração do modelo, apenas 15 minutos para a dobradiça, estruturas com uma distribuição de tensão homogênea podem ser geradas mesmo sem um conhecimento profundo no campo de elementos finitos. Ao usar as ferramentas digitais apropriadas, até o almoço pode se tornar um momento altamente produtivo e criativo.

Autor: Dr. Gereon Deppe, Gerente Desenvolvimento de Negócios Generative Design na Simufact Engineering Gmbh – MSC Software – Hexagon Group

Fonte: www.mscsoftware.com

Fotos – crédito: Simufact (divulgação)

Confira as Últimas Notícias no Portal

ZF purifica e reutiliza óleo de corte nos processos industriais

O post Simulação na Metalurgia do Pó – Criação de projetos otimizados e rápidos apareceu primeiro em Portal Aquecimento Industrial.

O presente artigo demonstra os resultados econômicos positivos obtidos por uma engenharia metódica e assistida pela simulação numérica. Assim, considera-se uma operação de forjamento por martelamento, sendo possível, no entanto, aplicar a metodologia utilizada a qualquer processo de conformação mecânica, incluindo forjamento por prensagem, matrizes abertas ou fechadas, extrusão e outros.

Martelamento

A conformação mecânica pode ser realizada com o uso de prensas ou marteletes. Conforme a complexidade da geometria da peça final desejada, pode ser necessário o desenvolvimento de operações anteriores à prensagem, ou ao martelamento, denominadas “operações de pré-forma”. Em uma operação de forjamento a quente, por exemplo, o tarugo é aquecido em um forno (Figura 1(a)) e em seguida conformado livremente (em matriz aberta) com o auxílio de um martelete (Figura 1(b)). Assim, a geometria obtida com o martelete é denominada pré-forma.

O martelo é um equipamento bastante eficaz na obtenção de peças complexas, com relativa grande massa metálica, através da deformação plástica. A Figura 2 mostra um martelo de forjamento típico no qual a matriz superior é acoplada a um sistema que se eleva, acumula energia potencial e utiliza essa energia para golpear o tarugo, ou pré-forma. Não raramente, os martelos possuem uma aceleração por ar comprimido, maximizando a energia do golpe de forjamento. Uma vez que a energia empregada pelo martelo é transformada, principalmente, em deformação plástica, além de perdas para todo o sistema, podem ser necessários vários golpes de forjamento em uma mesma peça de trabalho para que se obtenha a geometria final.

Conformar uma peça a altas temperaturas é uma alternativa para se reduzir a energia necessária durante as operações de martelamento, além de permitir maiores deformações plásticas ao material sem que este sofra fraturas durante o processamento. Para demonstrar esse fato, a Figura 3 mostra as curvas de escoamento de um aço SAE 3310, obtidas através do software JMatPro[3], para diferentes temperaturas do material. Observa-se que à temperatura ambiente (25 °C) as tensões necessárias para se deformar plasticamente um material são bastante elevadas quando comparadas com as tensões para o mesmo material a temperaturas acima de 1.000 °C. Com isso, o forjamento a quente é facilitado em detrimento do forjamento a frio, uma vez que o material se torna menos resistente mecanicamente[4].

Além da influência da temperatura no comportamento do material durante a conformação mecânica, a velocidade com que a deformação ocorre também influencia no comportamento do material[4]. Especialmente em operações de martelamento, a velocidade de impacto da matriz contra o tarugo e, consequentemente, a velocidade de deformação desse tarugo são muito elevadas. Uma vez que a deformação pode ser definida, a velocidade com que se deforma o material pode ser descrita como a quantidade de deformação por unidade de tempo, em segundos, resultando no que pode ser chamado de “taxa de deformação”, usualmente dada em “1/s” ou “s-1”. No martelamento, as taxas de deformação podem ultrapassar 1.000 s-1. A influência dessa elevada taxa de deformação sobre a resistência mecânica do material sendo forjado está exemplificada na Figura 4, obtida através do software JMatPro. Observa-se que a curva de escoamento de um dado material metálico a quente aumenta sua resistência à deformação à medida que sua taxa de deformação (velocidade de processamento) aumenta. Ainda, é possível perceber que elevadas taxas de deformação postergam para maiores deformações o processo de rescristalização dinâmica do material em relação a sua deformação plástica sofrida. Vale ressaltar que o aumento da resistência mecânica com a taxa de deformação é maior quanto maior for a temperatura de processamento do material.

Custos

Diante de um processo de fabricação complexo, como é o caso da indústria de forjamento, a tarefa de se elaborar cotações para cada novo produto, solicitado pelo cliente, possui variáveis de relevante incerteza. É necessário considerar custos relativos à quantidade de matéria prima, custos de operação como corte, forjamento, tratamento térmico e acabamento, além de inspeção e custos administrativos.

Com o intuito de se exemplificar o processo de formação de preço em uma forjaria, observa-se a Tabela 1. Os dados correspondem a um caso hipotético, no qual a empresa realizou a previsão de custos e preço de venda, objetivando uma margem de lucro de 40%. No entanto, após apresentação dos preços ao cliente, houve a necessidade de negociação dos valores de venda. Com o intuito de conseguir o cliente e garantir o faturamento, a forjaria aceitou reduzir sua margem de lucro. A Tabela 2 mostra a modificação na previsão de lucro após a negociação do preço de venda para os cinco tipos de peças. É notório que a negociação do preço tem influência direta na receita e, portanto, no lucro da empresa.

De toda maneira, mesmo após a negociação dos preços de venda com o cliente, a empresa continuou gerando lucro. As finanças se mantiveram saudáveis, mas o risco de sobrevivência da empresa aumentou. Então, após o recebimento da Ordem de Compra, foi realizado o “try-out” das novas peças solicitadas pelo cliente. Contudo, observou-se que, para o presente caso hipotético, os custos de fabricação das peças “A” e “B” são na realidade maiores do que o previsto anteriormente durante a fase de cotação de preços. Inclusive, a peça “A” não somente teve seu custo de fabricação aumentado, mas também passou a gerar prejuízo para a empresa.

Sendo a peça “A” um produto estratégico na relação da empresa com o cliente, decidiu-se manter a fabricação da peça “A”, tendo em vista que o cenário ainda resulta em lucro frente à carteira de cinco produtos desse cliente. No entanto, um eventual aumento na quantidade de peças “A” passa a ter efeito direto na redução do lucro da empresa, fazendo com que essa relação fique comprometida. A Tabela 4 mostra o efeito na previsão de lucros caso o cliente aumente o pedido referente à peça “A”.

Em suma, a Figura 5 mostra a evolução do lucro resultante para uma determinada carteira de produtos. A primeira previsão (Figura 5(a)) considerou 40%. Após a negociação com o cliente, a previsão de lucro foi reduzida para 22% (Figura 5(b)). Em seguida, com a Ordem de Compra e o try-out realizado, ajustou-se o custo de fabricação de algumas peças, impactando na previsão (Figura 5(c)). Finalmente, considerou-se um eventual aumento na quantidade de uma peça com margem negativa, situação essa que comprometeria ainda mais a margem de lucro (Figura 5(d)).

Portanto, compreende-se que a metodologia de formação de preço e determinação da margem de lucro até aqui demonstrada constitui um cenário usual na indústria do forjamento. Esse procedimento pode inviabilizar o atendimento ao cliente, impactando na negociação e comercialização de produtos e até mesmo na sobrevivência ou evolução de uma companhia. A Figura 6 mostra um resumo da prática industrial comum na formação de preços, sendo essa entendida como danosa à saúde financeira da empresa. A continuação do presente artigo propõe e demonstra a modificação dessa prática, maximizando a assertividade na cotação de novas peças, além de propiciar o desenvolvimento de melhores práticas no processo de forjamento.

O autor Stemler, P.M.A. é graduado em Engenharia Metalúrgica pela UFMG e Assistente Técnico pela 6Pro Virtual&Practical Process (pedro.stemler@sixpro.pro). O coautor Haase, O.C. é graduando em Engenharia Mecânica pela UFMG e colaborador pela empresa 6Pro Virtual&Practical Process (olavo.haase@sixpro.pro). O coautor Oliveira, F.S. é Engenheiro de Processos em forjaria parceira* e o coautor Oliveira, S.F. é Gerente Industrial na mesma (contato@sixpro.pro). O coautor Lobenwein, R.R. é Engenheiro Mecânico pela UFMG com larga experiência no setor comercial e Gerente Comercial pela 6Pro Virtual&Practical Process (rodrigo@sixpro.pro). O coautor Duarte, A.S. possui pós-doutorado na área de Metalurgia da Transformação, é Professor pela UFMG e pela PUC Minas e Consultor Técnico pela 6Pro Virtual&Practical Process (alisson@sixpro.pro). *A apresentação dos resultados foi autorizada pela forjaria parceira, exceto o seu contato.

O post Viabilização econômica no forjamento com o auxílio de simulação – Parte I apareceu primeiro em Portal Aquecimento Industrial.

Simufact Welding traz simulação ao alcance de alguém que seja um welding expert, mas que não tenha background em elementos finitos ou análise. Simufact Welding tem uma interface gráfica que é intuitiva e permite ao usuário analisar todos os aspectos de uma operação de soldagem, calculando e prevendo distorções, falhas e trincas que possam resultar do processo de soldagem. Para obter resultados precisos, o solver precisa fazer uma análise acoplada termo-estrutural levando em consideração materiais cujas propriedades sejam dependentes da temperatura e considerem mudança de estado. Diversos parâmetros podem ser estudados para otimizar o processo de soldagem tais como sequência de solda, velocidade e números de robôs necessários, heat input, energia, pontos de fixação e muitos outros.

Uma vez que simulação se torne parte do ciclo de projeto, número de trials and errors podem ser tremendamente reduzidos, o que faz com que custos sejam reduzidos e aumente a confiabilidade no processo de soldagem.

Junte-se a este webinar para saber mais sobre:

– Simulação de soldagem;
– Prever distorções e tensões residuais resultante do precesso de soldagem;
– Sequência de solda;
– Parâmetros e robôs de soldagem;
– Pontos de fixação.

Quem deve comparecer?

– Engenheiros do produto;
– Analistas CAE/FEA;
– Gerentes de engenharia;
– Engenheiros de manufatura;
– Projetistas envolvidos com processos de soldagem.

Após o webinar, haverá uma sessão de perguntas onde você terá a oportunidade de interagir com a equipe da MSC Software. Os interessados devem se cadastrar clicando aqui.

O post Simulação de soldagem: aprimorando o processo e tryout virtual apareceu primeiro em Portal Aquecimento Industrial.