Revista Estampagem & Conformação - Stamping and Forming Magazine - Agosto/ 2020

ESTAMPAGEM &

CONFORMAÇÃO

BRASIL

Stamping & Forming Magazine Brazil Revista de Corte, Estampagem e Conformação de Chapas, Arames e Tubos

Agosto 2020

PARTIAL HARDENING:

ROTA ALTERNATIVA NO PROCESSO DE ESTAMPAGEM Estamparia: Integração Entre Tecnologias, Culturas e Departamentos Eliminando Barrigas em Peças de Aços de Alta Resistência

RETROSPECTIVA

II SEMINÁRIO TECNOLOGIA ESTAMPAGEM - ONLINE

INDUSTRIAL Conheรงa sobre a revista HEATING Acesse: aquecimentoindustrial.com.br/ publicacoes/revista-industrial-heating-brasil Contato: contato@aquecimentoindustrial.com.br contato@grupoaprenda.com.br grupoaprenda.com.br (19)3288.0437

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24 Na Capa: Benteler Pág. 29

19

CONTEÚDO

29 AGOSTO 2020 - NÚMERO 3

ARTIGOS Futuro da Estamparia, um Exercício de Integração Entre Diversas Tecnologias, Culturas e 15 ODepartamento César Batalha, Fernando H. Tersetti e Leandro G. Cardoso, AutoForm, São Bernardo do Campo - São Paulo

Com o objetivo de dar continuidade aos temas voltados ao emprego de tecnologias relacionadas a criação de gêmeos digitais,

o uso de algoritmos de inteligência artificial e em linha com a 4ª revolução industrial pela qual estamos passando nas áreas de manufatura, gostaríamos de discorrer sobre o tema acima mencionado, visando complementar o material já publicado nesta

revista em sua edição de abril de 2020, onde ressaltamos a importância da tecnologia nas áreas de desenvolvimento de produtos e ferramentais, todas as economias e benefícios que a correta utilização da mesma pôde e poderá trazer.

20

Técnica Sixpro - Eliminando Barrigas em Peças de Aços de Alta Resistência Ricardo A. M. Viana e Alisson S. Duarte, Sixpro, Belo Horizonte - Minas Gerais

Em todo processo de estampagem, a retirada da chapa das ferramentas de conformação representa um descarregamento

completo das forças atuantes. Dessa maneira, o material acaba recuperando a parcela de deformação elástica obtida durante o

processo. Esse retorno elástico, ou springback, resulta em uma modificação da geometria do componente estampado, quando comparado ao produto original concebido por modelamento em CAD.

24

Partial Hardening: Uma Rota Alternativa no Processo de Estampagem a Quente Dr. Jéssica Cristina Costa de Castro Santana, BENTELER Componentes Automotivos, Campinas - São Paulo

O presente artigo discute sobre o processo de Partial Hardening como uma alternativa à rota convencional de estampagem a quente, a fim de serem obtidas propriedades mecânicas distintas em zonas específicas do componente. Utilizando esta

tecnologia, a chapa figurada (blank) possui duas regiões principais com diferentes temperaturas finais de aquecimento, e uma região de transição entre elas. Resultando em regiões com microestruturas variadas e consequentemente com propriedades mecânicas características, no componente após a estampagem.

ESTAMPAGEM

AGOSTO 2019 3

EQUIPE DE EDIÇÃO SF Editora é uma marca da Aprenda Eventos Técnicos Eireli (19) 3288-0437 Rua Ipauçu, 178 - Vila Marieta, Campinas (SP) www.sfeditora.com.br Lirio Schaeffer Editor, schaefer@ufrgs.br • (51) 99991-7469 Udo Fiorini Publisher, udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789 Gabrielly Guimel Redação - Diagramação, gabrielly@sfeditora.com.br • (19) 3288-0437 André Júnior Vendas, andre@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437 Iago Emerick Publicidade, iago@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437 As opiniões expressadas em artigos, colunas ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores.

Retrospectiva II Seminário Tecnologia Estampagem

11

DEPARTAMENTOS 04 Índice de Anunciantes 13 Produtos

ÍNDICE DE ANUNCIANTES Empresa

Pág.

Contato

Autoform

23

www.autoform.com

Grupo Aprenda

31

www.grupoaprenda.com.br

Portal Aquecimento Industrial

Capa 2ª,, 27, 31

www.aquecimentoindustrial.com.br

Metalurgia

13

www.metalurgia.com.br

Technova

09

www.technnova.com.br

COLUNAS 5

Editorial Brasil A Indústria Brasileira de Estampagem de Chapas Metálicas Diante do Desafio “Pós Corona Vírus”

Em primeiro lugar, para iniciar mais um Editorial para a Revista Estampagem & Conformação não poderia de deixar de homenagear e parabenizar o nosso grande amigo Sr. Udo Fiorini, idealizador desta revista. No meio desta pandemia na qual nossa indústria se encontra haverá uma nova edição da Revista Estampagem & Conformação. Assim como o Sr Udo Fiorini, todos estão apostando na volta à normalidade com a regulação gradual dos setores produtivos e comercial, bem como na mobilidade das pessoas.

6

Simulação Trabalhando o Springback por Áreas de Influência

8

BrDDRG Tesla Quer Revolucionar a Manufatura e Carrocerias automotivas A carroceria de um veículo geralmente consiste em muitas peças individuais que são coladas, soldadas ou aparafusadas. Em agosto o CEO da Tesla, Elon Musk, anunciou um novo conceito de manufatura para estruturas automotivas. “Estamos mudando para uma única peça de alumínio fundido, em vez de uma série de peças estampadas e soldadas. Iremos de 70 peças para 4, depois 1 com redução no peso, redução no custo e uma queda significativa nas despesas de capital para todos os robôs que costumavam colocar 70 peças juntas.”

10

PHS Work Force Team Estampagem a Quente, a Virada do Jogo Para o Brasil Caros leitores e leitoras, em um mais avanço tecnológico do PHS Work Force Team [1], resultou em uma iniciativa de projeto focado do Programa Rota 2030 - Mobilidade e Logística: Ferramentarias Brasileiras Mais Competitivas, Eixo (III) - Pesquisa e desenvolvimento disruptivos, com o projeto intitulado: “Matrizes progressivas para estampagem a quente e simultânea aparação a morno”.

Os desvios geométricos causados pelo retorno elástico (springback) são, atualmente, os fenômenos mais desafiadores relacionados ao processo de estampagem. Com o aumento da utilização de aços complexos de alta resistência o problema se agrava, pois a previsão exata do springback torna-se mais difícil e a solução dos problemas dimensionais em try-out torna-se menos eficiente.

4 AGOSTO 2019

ESTAMPAGEM

EDITORIAL

A INDÚSTRIA BRASILEIRA DE ESTAMPAGEM DE CHAPAS METÁLICAS DIANTE DO DESAFIO “PÓS CORONA VIRUS”

E

m primeiro lugar, para iniciar mais um Editorial para a Revista Estampagem & Conformação não poderia

de deixar de homenagear e parabenizar o nosso grande

amigo Sr. Udo Fiorini, idealizador desta revista. No meio desta pandemia na qual nossa indústria se encontra haverá uma nova

edição da Revista Estampagem & Conformação. Assim como o

A AUTOFORM contribui com um texto focado em “ o

futuro da estamparia na integração entre diversas tecnologias, cultura e departamentos. Em suma, com o tema voltado à

criação de gêmeos digitais e algoritmos de Inteligência Artificial abordando a moderna e importante: “ Indústria 4.0” .

A SixPRO traz significantes informações sobre o domínio

Sr Udo Fiorini, todos estão apostando na volta à normalidade

do “Springback” ou Retorno Elástico na Estampagem. Aborda

como na mobilidade das pessoas.

geométricas que ocorrem nos componentes após a retirada dos

com a regulação gradual dos setores produtivos e comercial, bem Observando as recentes publicações do Instituto Aço Brasil,

temos um alento que vem dar suporte ao prazer do lançamento de

o importante efeito do projeto em CAD e as modificações mesmos do ferramental.

A BENTELER contribui com a previsão de melhores

mais uma edição da Revista: trata-se da segurança na existência

propriedades e a otimização do processo de estampagem

o Instituto: a indústria brasileira do aço tem plena capacidade

hardening” , sendo uma alternativa à fabricação convencional

da matéria para a indústria de transformação. Assim se refere para atender a demanda do mercado interno”. As plantas dos

grupos siderúrgicos ArcelorMittal, Usiminas, CSN, Gerdau, Aço Verde Brasil, SIMEC, etc... têm plena capacidade de atender a

demanda e eventualmente iniciar a exportar produtos de maior

valor agregado. Segundo o Presidente Executivo do Aço Brasil, Marco Polo de Mello Lopes, as siderúrgicas voltaram a operar

apresentando uma interessante inovação denominada de “parcial de estampagem a quente. A chapa, por meio de aquecimentos diferenciados em diferentes regiões apresenta diferentes

temperaturas finais e em consequência o componente pode possuir, em locais previamente especificados, uma matriz martensítica (zona endurecida).

Estes temas são ainda complementados, pelo setor da Revista

na mesma velocidade de janeiro 2020, chegando a utilizar em

denominado COLUNA, com informações publicadas pelo Dr

toneladas. As siderúrgicas já produzem num patamar semelhante

Force Team.

setembro 63% da capacidade instalada de cerca de 58 milhões de à pré-pandemia.

A produção industrial brasileira cresceu 3,2 % em agosto,

informa o IBGE. As empresas brasileiras estão se planejando

João Henrique Souza do BrDDgr, pela SixPRO e pelo PHS Desejamos a todos uma boa leitura.

Lirio Schaeffer, Editor.

para a retomada. Podemos pois, ter certeza que as indústrias ligadas ao setor ESTAMPAGEM também elaboraram seus

planejamentos estratégicos com vistas a viabilizar uma retomada rápida das atividades produtivas. Desta forma, também a

Revista Estampagem vem dar a sua contribuição divulgando

informações importantes, principalmente para as empresas que estão apostando no aumento dos investimentos em tecnologia, inovação e formação de recursos humanos.

Nesta edição teremos várias apresentações , sendo destaque: ESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 5

SIMULAÇÃO

››

TRABALHANDO O SPRINGBACK POR ÁREAS DE INFLUÊNCIA

O

s desvios geométricos causados

desenvolvimento de um veículo, levando

são, atualmente, os fenômenos

críticos, podem resultar em um efeito cascata

pelo retorno elástico (springback)

mais desafiadores relacionados ao processo de estampagem. Com o aumento da utilização de aços complexos de alta

resistência o problema se agrava, pois a previsão exata do springback torna-se mais difícil e a solução dos problemas

dimensionais em try-out torna-se menos eficiente.

Muitas vezes, os desvios geométricos

apresentados por um determinado

produto são inviáveis de se compensar nas ferramentas e/ou, quando compensados,

não garantem boa repetibilidade em linha de produção. Nesses casos, conclui-se que

o problema é uma questão de factibilidade de produto. Ou seja, este produto com seu

design, espessura e material, não apresenta a estabilidade mínima que permita a sua

compensação. Para solucionar o problema é

necessário, então, alterar o produto – e não o

a retrabalhos e atrasos. Em casos mais

melhor posição e geometria desses “reforços”.

Tendo em mente esta tendência do

nos produtos adjacentes, que devem ser

mercado de utilizar cada vez mais os aços

a montagem e a integridade do conjunto

de se realizar um trabalho de factibilidade

também modificados para que se preserve final. Diante disso, a melhor prática a ser adotada é a realização de um trabalho minucioso de factibilidade durante o

desenvolvimento do produto, que levará em conta também a magnitude e a estabilidade do seu springback, o que, frequentemente, é desconsiderado nesta etapa. Porém,

quando se percebe que o produto apresenta tal instabilidade, há ainda o desafio de se

saber o que fazer e onde fazer para melhorar esta condição. Por exemplo, é comum a

prática de se adicionar nervuras – ou as mais conhecidas “bunhas” – no produto afim de

lhe conferir melhor estrutura e estabilidade

em pontos específicos, como exemplificado na Fig. 1.

Mas essa prática, que tem o objetivo de

processo.

reduzir o springback, é baseada atualmente

no produto causam grande impacto no

erro, o que pode ser ineficiente ou demandar

É sabido que modificações tardias

vários loops (ciclos) de simulação, buscando a

somente na experiência ou na tentativa e

complexos de alta resistência e a necessidade completo, rápido e eficiente, uma nova

aplicação chamada “Influencing areas in springback” (IAS) foi desenvolvida pela

ESI-Group e implementada no software PAM-STAMP. Esta aplicação pode ser

utilizada após a simulação convencional do processo de estampagem – seja para uma

operação específica ou do processo completo – no produto final. Após a simulação

do processo, tendo as tensões residuais

resultantes da conformação, esta aplicação realiza uma divisão da peça em pequenos

quadrantes, tão pequenos quanto se deseja.

Então, automaticamente, o software irá calcular o springback várias vezes. Em

cada cálculo as tensões de um determinado

quadrante são desconsideradas. Ao final dos cálculos, é apresentado um mapeamento em forma de gradiente de cores identificando

qual ou quais foram os quadrantes que, ao terem suas tensões eliminadas, levaram a peça a um menor desvio geométrico em relação à referência, em milímetros. Ou

seja, será possível identificar quais são as

áreas com maior influência no springback e, assim, trabalhar especificamente nestes pontos, a fim de mudar o seu estado de

tensões, adicionando as nervuras e “bunhas”.

No exemplo mostrado na Fig. 2, a

análise IAS foi realizada em uma coluna Fig. 1. Técnicas de intervenção no produto para redução do springback [Hickey, K. Managing springback. WorldAutoSteel, AHSS Insights, 2018] 6 AGOSTO 2020

ESTAMPAGEM

B. De acordo com o gradiente de cores,

que representa a distância em milímetros

SIMULAÇÃO

››

springback em relação aos demais. Com

base nos resultados, foram implementadas

três nervuras na região dos quadrantes azuis, conforme poder ser observado na Fig. 4.

Após a modificação, observa-se

na figura 5 que houve uma redução na magnitude do springback em

aproximadamente 16% e um ganho de Fig. 2. Análise das áreas de influência no springback via Pam-Stamp

rigidez na região mais sensível do produto.

Com isso, reduziu-se também a magnitude das compensações a serem realizadas nas

ferramentas e aumentou-se a sua eficácia.

Neste estudo foi realizado apenas um

teste com as três nervuras apresentadas na

Figura 4, porém, outras formas geométricas podem ser testadas para se alcançar resultados ainda melhores.

Após este estudo, conclui-se que a

análise IAS desenvolve facilmente um Fig. 3. Áreas de influência no springback em uma peça estampada vitualmente via Pam-Stamp

mapeamento das regiões críticas do

produto, que são responsáveis pela maior

parcela do springback. Ao identificar tais regiões, é possível realizar intervenções precisas no seu design, com o objetivo

de reduzir a magnitude do springback e Fig. 4. Modificações implementadas no produto para redução do springback

melhorar a estabilidade geométrica do

produto estampado. Com a redução da

magnitude dos desvios geométricos e maior

estabilidade, a fase posterior da simulação, de compensações de springback, torna-se mais rápida e eficaz em se alcançar um processo

robusto, evitando-se retrabalhos em try-out e em linha de produção.

Ricardo Viana é gerente técnico na Sixpro Virtual&Practical Process, empresa especializada em consultoria com o auxílio da simulação Fig. 4. Comparação entre o springback na condição original do produto e na condição modificada após a análise IAS

computacional. Engenheiro Mecânico pela

em relação à referência nominal, os

estampagem. Possui experiência em factibilidade,

quadrantes azuis são as áreas em que, ao terem suas tensões anuladas, resultaram

em um springback de menor magnitude na peça (~6mm), logo, são as áreas de maior influência no produto. Outras análises podem ser realizadas, com quadrantes

maiores ou menores proporcionando uma melhor compreensão sobre a questão.

Um segundo exemplo pode ser

visualizado na Fig. 3, no qual a mesma

análise foi realizada em uma outra peça.

UFMG. Especialista em simulação do processo de full process, compensações de springback para painéis externos e produtos estruturais e simulações de estampagem à quente/ ricardo@ sixpro.pro.

Novamente, os quadrantes azuis são os responsáveis por uma maior parcela do

ESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 7

BrDDRG

››

TESLA QUER REVOLUCIONAR A MANUFATURA E CARROCERIAS AUTOMOTIVAS

A

carroceria de um veículo

extrudado em seu conceito ASF (Audi

muitas peças individuais

Nos veículos Audi A8, por exemplo,

geralmente consiste em

que são coladas, soldadas

ou aparafusadas. Em agosto o CEO da Tesla, Elon Musk, anunciou um novo

conceito de manufatura para estruturas automotivas.

“Estamos mudando para uma única

peça de alumínio fundido, em vez de uma série de peças estampadas e soldadas.

Iremos de 70 peças para 4, depois 1 com

redução no peso, redução no custo e uma

queda significativa nas despesas de capital para todos os robôs que costumavam colocar 70 peças juntas.”

Tesla acredita que este projeto irá

2. Redução de custos por meio da

Space Frame, veja a imagem abaixo).

redução de peças individuais.

a estrutura da suspensão dianteira é

reduzir o número de peças vale muito a

gerações, com dez peças de chapa metálica

uma alavanca muito grande de redução

produzida em alumínio fundido há

sendo combinadas em uma peça fundida sob pressão. Este conceito já foi adotado por todas as marcas premium e pode até ser encontrado na classe intermediaria, por ex. Mercedes-Benz Classe C. A

economia de peso da Audi foi de 10,9 quilos por veículo. Nas carrocerias da

segunda e terceira geração do Audi A8,

um terço do peso da carroceria já era feito de alumínio fundido.

Em relação à redução de custos,

pena. A redução do número de peças é

de custos, independente do material e do processo em questão. Menos conexões e uniões entre as peças significam menos

tempo de produção. E, por último, mas não menos importante, menos peças

significam menos estações de montagem e menos logística, consequentemente menos espaço de produção.

3. Há potencial de redução de peso

por meio do uso de estruturas biônicas.

“reduzir o tempo de construção, custos de operação, custos de fabricação, área

de chão de fábrica, custos operacionais,

custos de ferramentas e a quantidade de equipamentos na produção”. Será esse o futuro da fabricação de carrocerias

automotivas? Se sim, quanto tempo vai

demorar para chegar às fábricas? Estamos diante da possibilidade de uma redução

significativa na atividade de produção de peças de chapas?

O conceito na verdade não é novo,

mas reúne ideias conhecidas. Abaixo alguns aspectos a considerar:

1. Componente relevantes para a

resistência a colisões já estão sendo usadas para modelos de luxo há mais de uma década.

A ideia não é nova. A Audi já usa

pontos de junção fundidos em alumínio combinados com perfis de alumínio 8 AGOSTO 2020

ESTAMPAGEM

Fig. 1. Audi Space Frame - A8, com peças fundidas em vermelho. Fonte: Audi

BrDDRG

››

Em princípio, geometrias com

estruturas biônicas ideais podem ser

realizadas com as novas peças fundidas, em que fluxos de força podem ser

suportados sem momentos de flexão. A

Tesla tem agora o desafio de desenvolver geometrias compatíveis com o alumínio, que podem ser fabricadas com fundição

sob pressão e que aproveitam os projetos de engenharia de base biônica.

4. As fábricas são normalmente

renovadas a cada novo modelo.

Com cada mudança de modelo, as

instalações de produção são amplamente renovadas de qualquer maneira.

Carrocerias modernas são atualmente

com apenas um tipo de material não

uma estrutura de veículo que seja segura

melhor compromisso em funcionalidade e

o uso de outros materiais ou produtos

corresponde ao estado da arte para obter o economia. Conceitos híbridos de materiais são claramente necessários para isso.

Portanto, o conceito de carroceria Tesla não consistirá exclusivamente em peças fundidas. Cada tipo de material requer

peças estampadas e com isso os custos de

visitante na FURG - Universidade Federal de Rio

muitos testes e melhorias são necessários

Inovação. Para saber mais acesse o site: www.

estruturas BIW de hoje.

linkedin.com/in/joaohcdesouzametalforming

secretário nacional da BrDDRG, professor

fabricação, novos projetos de estruturas e

Grande. Technnova Consultoria em Engenharia e

para atingir o desempenho que temos nas

technnova.com.br ou o perfil no Linkedin www.

Portanto, em vez de ser um conceito

O termo “carroceria feita de uma única

e esforços extremamente diferentes

costume nos anúncios do CEO da Tesla.

Dr.-Ing. João Henrique Corrêa de Souza é

modulares e flexíveis.

como uma carroceria, com tipos de carga

uma grande dose de marketing, como de

teoricamente possível reduzir o número de

totalmente novo, é, na realidade, uma

Projetar uma estrutura complexa

semiacabados. Na verdade, a notícia traz

seu conceito específico. Embora seja

híbridos de materiais e os sistemas de

produção já estão configurados para serem

e leve. Ela deixa espaço suficiente para

melhoria das tecnologias já disponíveis. peça” é certamente um pouco exagerado, uma vez que uma variedade de conceitos de materiais é necessária para produzir

Oferecemos uma gama abrangente e interdisciplinar de serviços de consultoria e treinamentos para empresas e instituições tecnológicas, com foco em processos de conformação de chapas, nos setores metal-mecânico e de mobilidade. Durante toda a fase operacional e além – por exemplo no caso de projetos já em operação - estamos ao lado de nossos clientes para garantir o uso ideal de seus recursos. Oferecemos suporte técnico em todas as fases do projeto.

Contato: +55 (55) 99977-2103 E-Mail: info@technnova.com.br

www.technnova.com.br ESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 9

MaterialSeries

››

ESTAMPAGEM A QUENTE, A VIRADA DO JOGO PARA O BRASIL

C

aros leitores e leitoras, em um

estimada para este ano, 2020, ultrapassa

se tem hoje da capacidade e competência

PHS Work Force Team , re-

estampados a quente no mundo.

matrizes e prensas para peças estampadas

mais avanço tecnológico do [1]

sultou em uma iniciativa de projeto focado

os 600 milhões de componentes ou peças Portanto, a presente proposição de

do Programa Rota 2030 - Mobilidade e

trabalho contempla o avanço disruptivo na

Competitivas, Eixo (III) - Pesquisa e

nacionais para a estamparia a quente, bem

Logística: Ferramentarias Brasileiras Mais desenvolvimento disruptivos, com o projeto intitulado: “Matrizes progressivas para estampagem a quente e simultânea aparação a morno”.

É um claro entendimento na indústria

brasileira, de que que não há ferramenta-

rias locais capacitadas para o fornecimento da solução integrada de prensas e matrizes para a estampagem a quente. Embora

haja empresas capacitadas para fabricação de componentes automotivos estruturais por estampagem a quente, a compra de

ferramental tem sido feita de fornecedores estrangeiros, sem compartilhamento de

informações confidenciais sobre o projeto

e fabricação dessas ferramentas. Portanto, insere-se neste contexto, a pesquisa e o

desenvolvimento disruptivo de matrizes para o uso com aços de ultra-alta resis-

pesquisa e o desenvolvimento de matrizes

como o projeto e construção de ferramental

científico para análises, uma vez que todo o know how a este respeito sem sido conser-

resistência também são estratégicos para o

mensurados, podendo então ser correlacio-

nados com propriedades mecânicas, físicas, químicas e estruturais.

O projeto conta com a participação do

forte sistemista de estampados, fabricante

a fabricação, a adaptação em prensas e o

experimental (try out), de matrizes concei-

tuais (die set) para a estampagem a quente.

Estas matrizes terão ângulos precisos

grande porte, ferramentarias locais, um de prensa, empresa de nanotecnologia,

de simulação, uma usina global de aço e dois importantes institutos de pesquisas

em materiais de São Paulo, o IPEN [2] e o

de curvatura que abrangem uma grande

IPT [3] mais uma Universidade Federal do

de produção e que possibilite o controle

coordenação de recursos humanos da SAE

parte de ângulos encontrados em peças

das cargas envolvidas na prensagem, das

temperaturas necessárias na estampagem,

Espírito Santo em Vitória [4] e por fim a BRASIL [5].

O grupo PHS Task Force, centraliza-

nos ciclos térmicos de aquecimento e res-

do no IPEN/SP, tem apoiado iniciativas

mecânica, até 2.000 MPa.

contribuição está na integração da cadeia

friamento de aços de ultra-alta resistência A essas matrizes, serão também imple-

ming) ou furação, bem como tratamentos

estes do Programa Rota 2030. Aços de alta

de obtenção serão muito bem conhecidos e

o projeto de engenharia, a modelagem,

automotores, impactando diretamente na

zindo o consumo de combustíveis, pilares

estudos com amostras cujos parâmetros

setor automotivo com uma montadora de

A este respeito, será motivo a idealização,

mentadas soluções disruptivas, como inser-

segurança, salvando preciosas vidas e redu-

a quente. Isto também propiciará futuros

vado em domínio de empresas estrangeiras.

tência mecânica (aços PHS). Esses aços

estão cada vez mais presentes em veículos

técnica e gerencial nacional na produção de

tos cerâmicos que permitam o corte (trimsuperficiais da matriz tipo nitretação. Isto permitirá o avanço do conhecimento que

dentro do setor automotivo e a sua maior nacional de conhecimento de produtos e

processos em aços de alto desempenho e é uma das maiores forças motrizes na gera-

ção de especialistas dentro deste segmento da tecnologia de estampagem a quente no Brasil. Obrigado e até a próxima coluna.

crescente mercado de carros elétricos e hí-

Grupo formado dentro do IPEN no ínicio de 2010 e intitulado como PHS Work Force

acrescenta um grande fator de insegurança

internos e externos na área de aços de alto desempenho, com foco em agregar valor

bridos, uma vez que o habitáculo da bateria

Team em 2015, sem fins lucrativos, formado por pesquisadores e especialistas

dos projetistas de automóveis quanto à

ao setor da mobilidade e solucionar os problemas que habitam estas comunidades.

proteção contra impactos. A projeção 10 AGOSTO 2019

ESTAMPAGEM

NOTÍCIAS

Capa concedida pela Autoform

II Seminário Tecnologia da Estampagem – Formato Online Inovando em meio ao novo momento

mente reformulado para a transmissão

Grupo Aprenda. Assim, doze palestras

Covid 19, o Grupo Aprenda realizou

lestras, que tiveram na maior parte dos

três dias do evento, transmitido a partir

econômico resultante da pandemia do em 20, 21 e 22 de Outubro último o II

Seminário de Estampagem. previsto inicialmente para ser realizado em formato presencial, o evento teve de ser total-

em formato online. A começar pelas pacasos que serem gravadas anteriormente,

para facilitar o fluxo da transmissão. Até um estúdio para a gravação das palestras foi montado nas dependências do

técnicas foram apresentadas durante os do Grupo Aprenda das 09 as 12 horas da manhã.

A programação seguiu a seguinte

sequência:

Estampabilidade de Aços Avança-

dos de Alta Resistência - Uma Abor-

dagem Utilizando Modelos de Fratura Dúctil - Lirio Schaefer, Diego Alba e André Rosiak, UFRGS.

Manufaturabilidade de Componen-

tes Estampados para Linha Branca e

Marrom - Bruno Parra e Edson Rodrigues, AutoForm.

Eficiência na Estamparia: o Cami-

nho até a Produtividade do Ferramental - João Henrique Corrêa de Souza,

Hoje Quem Manda no Tryout é a Área de Engenharia

TechnNova Engenharia e Inovação.

Trabalhando o Springback no De-

sign do Produto Estampado – Ricardo Viana, SixPro. Apresentação Flávio Pessutte - Volkswagen

Participantes do Rota 2030 Reco-

nhecem a Necessidade de Avanços no ESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 11

NOTÍCIAS Setor de Produtos Automotivos Estampados – Marco Colosio, SAE.

Manufaturabilidade de Componen-

tes Estampados para o Segmento Ae-

roespacial - Leandro Cardoso e Edson Rodrigues, AutoForm.

Soluções em Tratamentos de Super-

fícies de Matrizes para Estampagem de Chapas de Alta Resistência - Marcos Roberto de Lima, Oerlikon Balzers.

Barriga (Side-Wall Curl Springback)

- Alisson Duarte, SixPro.

Aspectos Críticos na Manufatura

Aditiva de Metais e Ferramentas na In-

Manufaturabilidade de Componentes Estampados para Linha Branca e Marrom Apresentação Bruno Parra - AutoForm

dústria 4.0 - Gilmar Batalha, Politécnica / USP.

As Ações do Programa Ferramen-

tarias Brasileiras Mais Competitivas no

Primeiro Ano de Rota 2030 - Ana Paola Villalva Braga, IPT – Metalurgia

Hoje Quem Manda no Tryout é a

Case: Aplicação do AutoForm na Engenharia de Custos FCA

Área de Engenharia - Flávio Pessutte, Volkswagen.

Case: Aplicação do AutoForm na

Engenharia de Custos FCA - Marcella Mota, FCA - FIAT Betim.

O Grupo Aprenda informa que em

função da atual indefinição da possibilidade da realização de eventos presen-

ciais, ainda não é possível anunciar como

Apresentação Marcella Mota - Fiat

deve ser o próximo Seminário Estam-

pagem. Mas o sucesso da realização do

evento como efetuado agora, principalmente no que tange ao nível e disponibilidade de palestrantes técnicos nem

sempre em condições de participarem de

eventos presenciais faz prever a continuidade da realização em formato online.

O próximo evento será realizado nos

dias 19, 20 e 21 de Outubro de 2021.

Manufaturabilidade de Componentes Estampados para o Segmento Aeroespacial Apresentação Leando Cardoso - AutoForm 12 AGOSTO 2020

ESTAMPAGEM

PRODUTOS Aumento Produtivo com a Evolução da Troca Rápida de Cor Vivendo numa crescente tecnológica

perdidas e quantas paradas produtivas

menor consumo de ar comprimido e

atualizadas a cada segundo através

de cor era feita. Outros impactos além do

produtivo (Fig. 1).

e num mundo de informações sendo da internet, é notável que indústrias,

comércios, empreendedores e as pessoas, de um modo geral, tiveram que evoluir

ao longo dos anos e se adaptar a cenários cada vez mais inovadores para se manter em ascensão no mercado.

No cenário industrial e no mercado

eram necessárias a cada vez que a troca

fator tempo (pois além da caixa, a cabine

ceram, mas não paramos por aí. A Deltec

investir em mais caixas de filtro para

cabine PVC. Com todos esses avanços,

muitas das vezes, as empresas precisavam tentar minimizar as paradas e entregar a produção no prazo determinado.

Disto, evoluímos para o ciclone

através de parceria da Deltec com a

importância é a evolução da troca rápida

desenvolvimento de sistemas de filtros

de cor. Quando começamos a trabalhar com a pintura, em 1986, nossas cabines contavam com uma caixa de filtro, que

fazia com que o set-up durasse em média de 2hs a 3hs. Embora a caixa de filtro

tivesse eficiência de 100% na recuperação do pó, pense em quantas horas eram

Tama Aernova, empresa italiana líder no e ar industriais. O ciclone é um separador que equipa a cabine de pintura,

com capacidade de recuperação do pó

exaurido, através da força centrífuga à

qual as partículas dispersas estão sujeitas, de aproximadamente 96% do pó. Com a

nova tecnologia, juntamente com a caixa recuperadora, a limpeza se torna mais

rápida, demorando cerca de 20 minutos, o que já era um grande e importante

progresso. Depois do ciclone, demos

sequência à inovação e trouxemos para o

coloca à disposição do mercado a nova

ainda faltava implantar uma tecnologia que facilitasse a limpeza do corpo da

cabine de pintura. A cabine confeccionada em PVC conta com uma faixa média de 10 minutos para a troca de cor, uma vez que seu material não permite que

a tinta grude no interior de seu corpo, facilitando a limpeza. Veja abaixo um

exemplo que demonstra a porcentagem

que se perde em termos produtivos com as paradas para troca de cor (Fig. 2).

Agora, imagine uma silhueta útil de 1,5m (Fig. 3). Para a silhueta acima, a área total perdida seria de 505m² (337m x 1,5m).

Se a cabine tem pintura dos dois lados, a

perda total, multiplicando por 2, seria de 1011m² de área pintada!

À medida que vamos entendendo tal

Brasil a primeira central de tinta a pó na-

evolução e buscando meios de implan-

nome Easy Change, foi desenvolvida para

melhorias para dentro das organizações.

cional. Tal equipamento, ao qual demos o alcançar uma limpeza ainda mais rápida.

Fig. 1. Foto Cabine PVC F1

Pois bem, muitas mudanças aconte-

também precisava ser limpa), era que, em

da pintura, um dos grandes exemplos que observamos e que é de extrema

menos manutenção, gerando mais tempo

Além de ser compacta, a nova tecnologia de injetores gera maior saída de pó,

tá-la, temos a oportunidade de trazer Dos clientes e prestadores de serviço

que precisam trocar de cor 1 vez ao dia para os que trocam mais de 15 vezes,

nosso objetivo é entregar um resultado

tecnológico que atenda a necessidade e

a demanda de empresas que querem se tornar mais competitiva no mercado,

gerando menos tempo de limpeza, menor custo do m² pintado e assim, maior produtividade.

Para mais informações sobre DEL-

TEC contate através do tel: +55 (19)

3741-4444 ou acesse o site www.deltec. com.br.

Fig. 2. Cálculo

Fig. 3. Silhueta ESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 13

2022 o lh u J e d 8 a 5 14 AGOSTO 2020

ESTAMPAGEM

2022

ARTIGO

O FUTURO DA ESTAMPARIA, UM EXERCÍCIO DE INTEGRAÇÃO ENTRE DIVERSAS TECNOLOGIAS, CULTURAS E DEPARTAMENTOS César Batalha, Fernando H. Tersetti e Leandro G. Cardoso, AutoForm, São Bernardo do Campo - SP

C

om o objetivo de dar continuida-

tais, todas as economias e benefícios que a

apesar de já comprovada e adotada em larga

de tecnologias relacionadas

trazer.

manufatura digital ainda sofre com barreiras

de aos temas voltados ao emprego

a criação de gêmeos digitais, o uso de

correta utilização da mesma pôde e poderá O já conhecido discurso sobre as difi-

algoritmos de inteligência artificial e em

culdades com as quais a indústria brasileira

estamos passando nas áreas de manufatu-

que os “players” da indústria de conforma-

linha com a 4ª revolução industrial pela qual

ra, gostaríamos de discorrer sobre o tema

acima mencionado, visando complementar

o material já publicado nesta revista em sua edição de abril de 2020, onde ressaltamos a importância da tecnologia nas áreas de

desenvolvimento de produtos e ferramen-

vem sofrendo e todos os objetivos e metas ção e armação de produtos metálicos vem

escala mundo afora, a tecnologia aplicada a

em nosso território e isto nos penaliza muito quanto a assertividade, qualidade, tempo de resposta e consequentemente custo de nossos produtos e ferramentais.

Em um pais com o foco em produzir de

divulgando, realmente coloca em cheque e

forma rápida e nem sempre eficiente onde,

de nossos modelos de produção e como

quentemente considerados como custo, tem

abre discussões profundas sobre eficiência atuamos em relação a isto.

Na matéria anterior ressaltamos que

engenharia e desenvolvimento, são fre-

se percebido uma dificuldade com relação a investimentos serem direcionados para

estas áreas, mantendo-se o foco em soluções fabris de retorno direto.

Particularmente temos uma expressão

que comumente empregamos em algumas apresentações. “ Fazemos de forma muito

rápida e eficiente algo incompleto focando em uma capacidade de reação muito forte caso algum problema seja detectado, o

que nos leva a aprovar diversos itens por

decorrência de prazo e exaustivas horas de correções de problemas”.

Um exemplo muito comum é o de acele-

rarmos as fases de planejamento e engenharia, encurtando seu tempo ao máximo, para termos tempo para uma eventual correção Fig. 1. Razão estimada entre investimento e economia

de problemas e ou ajustes. Com isto invesESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 15

ARTIGO mente discutidas nos diversos fóruns sobre o emprego de simulações não deveriam

ser levadas em conta e o quanto os pacotes

completos de engenharia destinados a construção, try-out e produção não deveriam ser

realmente seguidos. Mesmo que os mesmos ainda sejam feitos de forma convencional apesar de já existirem tecnologias que

conectam o chão de fábrica a engenharia e

todos os demais elos da cadeia de produção.

Entretanto, como se não bastassem os

tópicos mencionados acima, se elevarmos

nossos olhos sobre as ondas e conseguirmos

enxergar o horizonte ao fundo, vamos notar que o futuro da estamparia, todos seus ad-

ventos tecnológicos e conectividade, já estão a porta, como bem ilustrou um trabalho

Fig. 2. Virtualização completa do processo Marcação - Identificação do Blank Verificação do Blank Leitura da Identificação Medições de lubrificante, rugosidade, espessura e propriedades do material do Blank Detecção dos cordões de corda

apresentado recentemente na Alemanha e publicado pelo “IFU – Institute for Metal Forming Technology of the University

of Stuttgart” o qual eu passo a comentar já existentes atualmente.

Monitoramento do contorno da Corrida da Chapa Sistemas Autônomo de Otimização Câmeras para controles das peças finalizadas

Fig. 3. Smart Press Shop

mais eficientes que nos possibilitam agir e

Co. KG – efficient, innovative, flexible”

tentando fazer uma ponte com tecnologias

Controle do material - planicidade

timos em maquinários cada vez melhores e

intitulado “Smart Press Shop GmbH &

que ainda estão por vir com a total virtualização dos processos e que podem levar a

Veremos que esta realidade já vem

sendo discutida e implementada, portanto

temos que dominar tecnologias atuais para conseguirmos dar nossos próximos passos e acompanhar os objetivos de eficiência futuros.

que foi planejado e concebido sem todos os

dos, orçamentação, definição de processos,

concepção de produtos metálicos conforma-

Conceito de Estamparia 4.0 e suas Tecnologias Relacionadas:

Por si só isto já é uma controvérsia,

construção de ferramental e a definição

de uma produção robusta, eficiente e sem

Já é de consenso que nossas estamparias atu-

scraps a um novo patamar, gerando ganhos

ais, apesar de toda a evolução já alcançada

e da significativa melhora já obtida, ainda

reagir rapidamente sobre a execução de algo cuidados necessários nas fazes anteriores.

entretanto, como elucidado anteriormente, ainda temos este fato ocorrendo em nosso seguimento principalmente por estarmos atrelados a nossos paradigmas e experi-

ências do passado. (Vide artigo publicado anteriormente).

O emprego de gêmeos digitais e a si-

mulação de processos, bem como o fluxo de

trabalho mencionado em abril, demonstram os ganhos obtidos e possíveis otimizações 16 AGOSTO 2020

ESTAMPAGEM

exponenciais aos que aplicarem a tecno-

logia de forma adequada. Porém, para tal, um investimento em fases de engenharia

e planejamento e uma integração entre as

diversas áreas deve ser promovido. (Fig. 1 e Fig. 2).

precisam dar um novo passo rumo a conectividade e ao emprego de certos recursos,

tendo como objetivo adicionar inteligência

artificial ao processo. Isto já está em discussão e em curso.

Recentemente, um trabalho apresen-

Somente estes argumentos já seriam

tado e intitulado de “Smart Press Shop”,

pensar se as propostas apresentadas e ampla-

estamparia e sua relação com as tecnolo-

suficientes para justificar ou levar-nos a

trouxe uma visão sobre o futuro da área de

ARTIGO • 01 Linha de Prensas Servo Contro-

ladas;

• Automações necessárias e todo o siste-

ma de controle e monitoramento ilustrados abaixo;

Como a figura acima demonstra, di-

versos pontos de controle e por assim dizer, pontos de obtenção de dados de entrada

sobre os processos, foram adicionados aos sistemas para que tais informações sejam

processadas de forma online por um sistema de otimização autônomo , sendo eles:

Marcação e identificação do Blank com

Fig. 4. Caracterização do Material

todo o conteúdo necessário ao processo

de estampagem tais como: Espessura do

material, rugosidade, sentido de laminação, lubrificação e propriedades do material

obtidos nos pontos que serão usados como

dados de entrada em simulações para prever o comportamento do material no processo de conformação seguinte, aumentando a

acurácia e previsibilidade do mesmo. Hoje, através de softwares como o TriboForm®, o AutoForm Material Generator e o Au-

Fig. 5. Influência do modelo de atrito

toForm Sigma®, a utilização destes dados

se torna possível e viável para que ações de mitigação de riscos possam ser tomadas

de forma a criar um processo de produção robusto e adaptável as variáveis e ruídos inerentes ao mesmo.

Lembrando que os dados de entrada

mencionados acima são premissas essenciais a criação de um bom modelo de simulação,

definindo assim o Gêmeo Digital, que será base da construção de um ferramental para

um determinado produto e para a definição de seu comportamento em toda sua vida

produtiva bem como a inteligência por trás do sistema autônomo de otimização.

Fig. 6. Modelo de atrito simulado

Valendo mencionar que hoje já e pos-

gias de Digitalização, Gêmeos Digitais,

mo, porém tentar elucidar como as tecnolo-

sível considerar tais variáveis desde as fases

a tão falada Indústria 4.0, um projeto saiu

eficiência desejado.

destes dados para a definição mais apropria-

Inteligência Artificial e consequentemente do papel e tomou forma com uma visão futurística sobre o setor.

Nossa ideia aqui não é detalhar o mes-

gias podem se conectar rumo ao aumento de Baseado em uma linha composta basi-

camente por: (Fig. 3)

• 01 Linha de Laser Blanking;

mais precoces de engenharia fazendo usos

da das características e recursos necessários

no processo e no ferramental de forma a mitigar o maior número de problemas possível ESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 17

ARTIGO desde as fases iniciais de um projeto:.

A Fig. 4 mostra as 3 curvas básicas de

caracterização virtual de um material. São, talvez, os dados de entrada mais impor-

tantes para uma simulação computacional, sendo responsáveis diretos pelo sucesso ou falha/divergência de resultados simulados

vs físicos. Dentre elas, podemos destacar a Curva Tensão x Deformação, comum no

mundo da engenharia e já muito bem estu-

dada. A outra, não tão conhecida assim, mas nem por isso menos importante, chamada curva e/ou superfície de encruamento.

Esta segunda curva representa a aniso-

Fig. 7. Estimativa de blank mínimo

tropia do material e indica como o mesmo se comporta quando submetido a tensões em diferentes direções. É de extrema importância para cálculos corretos de tensões e

principalmente defeitos de superfície como rugas e/ou sombras em peças externas.

As Figs. 5 e 6 fazem referência as opço-

es disponíveis para caracterização do atrito

dentro da simulação computacional. Assim como a anisotropia, estes dados costumam

ser negligenciados e podem afetar de forma negativa os resultados.

Indo de encontro aos objetivos do

Smart Press Shop, monitorar estes dados e conseguir de forma simultânea incorporá-

-los na simulação e obter os dados de saída Fig. 8. Corrida de Chapa

necessários para a correções nas operações seguintes torna-se essencial. Apesar de

parecer distante, já existem no mercado

tecnologias capazes de executar esta tarefa, restando atualmente apenas integrá-las.

Após a correta caracterização e de-

finição dos blanks oque nos possibilitará

rastrear e tomar medidas com base nestes

dados de entrada, uma leitura e verificação

é feita para dar-se início ao processo de con-

formação, lembrando que para um resultado robusto, todo um processo de otimização de blank foi simulado (Fig. 7) e que com

a flexibilidade do laser blanking ele pode

ser adaptado segundo retroalimentação de Fig. 9. Defeitos de superfície na simulação 18 AGOSTO 2020

ESTAMPAGEM

dados.

ARTIGO Uma vez identificado o material segue

para o processo de conformação onde outra etapa importante para o comportamento do processo é monitorada para que a

correlação entre o gêmeo digital e a prática

sejam altas, garantindo a qualidade estética, funcional e dimensional do produto.

A corrida de chapa é um dos pontos de

medição importante e que dita como será a correlação entre simulado e o realmente obtido dentro do desenvolvimento de um processo de um produto estampado, seu

comportamento segundo os dados de entrada, variáveis de processo e de ruído são de

extrema importância para o resultado final desejado (Fig. 8).

Por isto que a correta criação do modelo

digital levando em consideração todos

os recursos necessários ao processo, ao

equipamento e ao ferramental para absorver possíveis variações e ruídos é extremamente importante. Tanto o try-out, seguindo tais critérios contidos no pacote completo de

engenharia, bem como as ações durante a

produção contidos no mesmo são vitais para

de abril, a integração de todos os envolvidos na cadeia de processos se torna cada vez

mais indispensável para que toda a tecno-

logia e inteligência por trás de um processo eficiente chegue ao seu ápice.

Em breve estaremos vendo sistemas

como estes instalados e produzindo mundo a fora.

Referências: [1] New Developments in Sheet Metal Forming 2020 – Dr. h. c. Mathias Liewald MBA – Institute for Metal Forming

technology - “IFU – Institute for Metal Forming Technology of the University of Stuttgart”

[2] “Smart Press Shop GmbH & Co. KG

– efficient, innovative, flexible” – Mr.

Uwe Kreth, Head of Project Planning at Schuler Pressen GmbH – Hendrik Rothe, Managing Director at Smart Press Shop GmbH & Co. KG.

César Augusto Batalha atua como Gerente Geral

a eficiência buscada.

da AutoForm do Brasil, sendo o responsável pela

disponíveis para nos auxiliar com isto tais

o território nacional e pelo suporte técnico-

TryoutAssistant®, e em uma próxima

25 anos de experiência na indústria automotiva

assuntos relacionados a melhoria sistemática

automação relacionadas a engenharia, produção,

Hoje soluções de mercado já estão

operação, suporte técnico e vendas em todo

como o AutoForm Sigma® e o AutoForm

comercial ao mercado argentino, tem mais de

matéria podemos abordar com mais critério

com background nas áreas de carrocerias e

do processo e robustez na produção.

gestão e implementação de projetos. +55 11

estamparia, a ideia por trás disto é de que o

Fernando Henrique Tersetti, Engenheiro de

todos estes dados contidos no pacote de

da equipe técnica responsável pelo suporte a

digital e que, em um circuito de malha fe-

e argentino, possui 10 anos de experiência na

que com base em uma inteligência artificial

de projetos de ferramentas para estamparia

sejam maximizados e os tempos de parada e

Possui graduação em Engenharia de Controle e

Como estamos falando do futuro da

4122-6778 / cesar.batalha@autoform.com.br

sistema de otimização autônomo gerencie

aplicação na AutoForm do Brasil e integrante

engenharia e que estão disponíveis de forma

aplicação do software no mercado brasileiro

chada, otimize os parâmetros possíveis para

indústria automobilística tendo atuado na área

o índice de falhas, a qualidade do produto

e simulação de processos de estampagem.

rejeitos sejam reduzidos. (Fig. 9).

Automação e cursa MBA em Gerenciamento de

outros artigos e mais precisamente na edição

autoform.com.br

Assim, como mencionado em diversos

Projetos. +55 11 4121-1644 / fernando.tersetti@

ESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 19

TÉCNICA SIXPRO - ELIMINANDO BARRIGAS EM PEÇAS DE AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA Ricardo A. M. Viana e Alisson S. Duarte, Sixpro, Belo Horizonte - MG/ contato@sixpro.pro (31) 3443-1367

E

m todo processo de estampagem,

endido como uma tentativa do material de

mecânica elevada causam dificuldades no

tas de conformação representa

rante a estampagem, ou seja, a peça altera a

bilização da geometria final desejada. Para

a retirada da chapa das ferramen-

um descarregamento completo das forças

atuantes. Dessa maneira, o material acaba

recuperando a parcela de deformação elás-

tica obtida durante o processo. Esse retorno elástico, ou springback, resulta em uma

modificação da geometria do componente

estampado, quando comparado ao produto original concebido por modelamento em CAD.

O springback também pode ser compre-

liberar as tensões internas resultantes du-

sua forma com o objetivo de encontrar uma nova posição de equilíbrio entre tensões. A

severidade dessa alteração de forma, portanto, está relacionada com as tensões internas presentes no produto no momento em que

os estampos estão completamente fechados

dando soluções ainda mais desafiadoras que visem diminuir essa dificuldade e viabilizar a fabricação dessas peças.

O springback pode resultar em diferentes

maior a tendência em se utilizar aços de alta

terial, da sua espessura e da sua geometria

resistência na estampagem de peças, obje-

tivando redução de peso e maior eficiência

A

ESTAMPAGEM

tem a sua intensidade aumentada, deman-

formas de distorções geométricas em um

Na indústria automotiva, é cada vez

a utilização desses aços com resistência

20 AGOSTO 2020

esses materiais, o fenômeno de springback

e segurando a peça conformada.

energética para o automóvel. Entretanto,

Fig. 1. Springback em curling na parede de um produto estampado

processo de estampagem com relação à esta-

produto estampado em função do seu mafinal, além de outras condições de processo.

Alguns exemplos dessas distorções são a

abertura de ângulos, as torções, o “encolhimento” em peças grandes etc. Como geral

B

Fig. 2. (A) Produto em sua forma nominal. (B) produto com distorções geométricas em forma de curling nas paredes [WorldAutoSteel. Managing springback. AHSS Insights, 2018]

ARTIGO rior montagem em um conjunto, geralmente soldado.

Dentre as configurações de distorções

40 kN 120 kN VBHF

geométricas causadas pelo springback, uma das mais desafiadoras de ser solucionada é Variável BHF Formato de chapéu com SB

a formação de curva em paredes, também

chamada “Sidewall curl” ou “curling”, e que pode ser observado nas Figs. 1 e 2(A). É importante dizer que existem dois prin-

Referência

Referência

Fig. 3. Resultados da simulação do springback para 40 kN de carga no prensa-chapas, 120 kN e carga variável (VBHF) [Sixpro. FEM stress state analysis on springback reduction methods: variable blank holder force and stake bead. 37th IDDRG, Waterloo, Canadá. 2018]

Fig. 4. Resultado da simulação do springback para o Stake bead e a carga variável no prensa-chapas (VBKF) [Sixpro. FEM stress state analysis on springback reduction methods: variable blank holder force and stake bead. 37th IDDRG, Waterloo, Canadá. 2018]

Deslocamento de aço do flange

70 mm

90 mm

100 mm

cipais obstáculos na solução do curling:

(i) o primeiro deles é conseguir uma boa

correlação entre a simulação e a realidade; e

o segundo é conseguir compensar este efeito geometricamente nas ferramentas.

Os softwares de simulação evoluíram

muito nos últimos anos, buscando maior

precisão em seus resultados. Prova disso são

os diversos modelos de materiais que podem ser utilizados atualmente e o número cada

40 kN BHF

vez maior de variáveis que podem ser con-

sideradas no cálculo para se aproximar cada vez mais do ambiente industrial. Porém,

Condição de simulação

os aços de alta resistência como os Dual

Phase ou Trip, apresentam uma microes-

120 kN BHF

trutura complexa e estão mais suscetíveis a questões como a taxa de deformação, o

aquecimento das ferramentas e da própria chapa, variações no coeficiente de atrito

etc. Tais efeitos influenciam diretamente

VBHF

no resultado e influenciam também uns aos

outros, tornando a previsão do resultado por Talão da estaca (40 kN BHF) L= Fibra inferior

70 mm

90 mm

100 mm

meio da simulação muito mais difícil.

Além de todos estes efeitos, os aços

complexos apresentam variação significativa em suas propriedades mecânicas em

função de sua composição química ou do U= Fibra superior

M= Membrana central

Valores sem unidade estão em MPa Fig. 5. Estado de tensões verticais ao longo da espessura da parede para em momentos distintos durante a estampagem [Sixpro. FEM stress state analysis on springback reduction methods: variable blank holder force and stake bead. 37th IDDRG, Waterloo, Canadá. 2018].

mente as tolerâncias geométricas im-

postas a estes produtos são da ordem de dé-

cimos de milímetros, observa-se um grande volume de retrabalho nas ferramentarias.

As ferramentas de estampagem devem ser trabalhadas até que sejam aprovadas para

vida-série, garantindo produtos estampados dentro da tolerância aceitável para a poste-

tratamento térmico, que faz parte do seu

processo produtivo nas usinas. Nesse caso,

mesmo que sejam alimentados os modelos de materiais mais complexos na simulação para aumentar sua precisão, em prática,

lotes diferentes de matéria-prima podem se comportar de maneira diferenciada

durante a conformação. Essas variações na matéria-prima levam a distorções geométricas também diferentes para cada lote ESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 21

ARTIGO recebido, sendo a magnitude do curling

muito sensível a estas variações. Logo, a sua compensação pode ser ineficiente ou até ~3,5mm

~4,5mm

mesmo inviável.

Motivada por estes problemas recor-

rentes na indústria, a Sixpro iniciou uma pesquisa a respeito deste assunto, a qual

consiste em de três etapas: (i) compreensão do fenômeno com base no estado de

- Referência - Elementos casca - Elementos volumétricos

tensões resultante na chapa; (ii) verificação

Fig. 6. Comparação do springback simulado com elementos em casca e elementos volumétricos

da correlação entre simulação e prática em relação ao curling; e (iii) desenvolvimento

de técnicas capazes de reduzir ou eliminar o problema.

Estado de Tensões Em estudos anteriores, a Sixpro investigou as tensões internas envolvidas em peças de alta resistência, correlacionando essas aos

springbacks resultantes. Esses estudos con-

sideraram a influência de duas das técnicas

- Referência - Springback

mais difundidas na redução do curling: a

Fig. 7. Springback simulado em acordo com a prática [Sixpro. Melhor previsão do springback com o MAT-WIZARD. Revista Estampagem & Conformação, Coluna Simulação, Abril de 2020]

utilização de uma força variável no prensa-chapas (VBHF) e do “Stake beads”.

A aplicação de carga variável, induz

um pós-estiramento na parede que reduz o

- Referência - Springback com técnica Sixpro - Springback

gradiente de tensões ao longo da espessura e, consequentemente, reduz a magnitude

do curling (Fig. 3). Já o Stake bead consiste em uma nervura adicionada na “cabeça

de repuxo”. Por ter uma altura baixa, ela

é conformada somente ao final do curso, Fig. 8. Resultado da simulação do springback em um hat shape de forma convencional e com a aplicação da técnica Sixpro Apenas abertura angular

- Referência - Springback com técnica Sixpro - Springback Abertura angular + Sidewall curling

gerando neste momento também um pós-

-estiramento na parede do produto. Logo, o mecanismo de redução do curling observado no stake bead e no prensa-chapas com

carga variável, é o mesmo. Na comparação mostrada na Fig. 4, observa-se que o stake bead foi inclusive mais eficiente do que a carga variável.

Os springbacks resultantes para cada

caso considerado possuem origem nas

tensões internas no material. A distribuição de tensões através da espessura, em Fig. 9. Resultado da simulação do springback em um trecho de uma peça real da forma convencional e com a aplicação da Técnica Sixpro 22 AGOSTO 2020

ESTAMPAGEM

um determinado ponto da parede da peça

estampada, foi verificada em três momentos

ARTIGO distintos, como mostrado em detalhes na

Fig. 5. Observa-se que, em todos os casos,

existe uma diferença considerável de tensões

cordância muito boa com a peça estampada em prática.

entre a superfície externa da peça ao longo

Técnicas Sixpro

os casos de carga variável (VBHF) e stake

cíficas que objetivam reduzir, ou até mesmo

de quase todo o processo. No entanto, para

A Sixpro vem desenvolvendo técnicas espe-

bead, essa diferença é reduzida ao final do

eliminar, o curling sem a necessidade de

processo. Essa redução na diferença entre as tensões resulta em um momento menor e, portanto, em um menor springback.

Ambas as técnicas apresentadas, se

aplicadas devidamente, apresentam bons resultados, já verificados e confirmados

investimento extra no processo. Algumas

técnicas consistem na manipulação da es-

tampagem de maneira a alterar e equilibrar

o gradiente de tensões ao longo da espessura da chapa.

Os primeiros estudos, realizados através

em usinas, montadoras e ferramentarias.

da simulação de um “hat shape”, mostraram

A aplicação de carga variável necessita de

observado na Fig. 8.

Porém, ambas demandam investimentos. uma prensa servo-controlada ou um projeto

resultados muito bons, conforme pode ser

Em um segundo estudo realizado com

específico para a ferramenta, prevendo ci-

a simulação de um trecho de uma peça real

atraso para gerar o efeito desejado. Já o stake

em try-out, observa-se também uma redu-

lindros de nitrogênio ou molas atuando em

bead geralmente implica em maior consumo de matéria-prima, uma vez que necessita

de maior área na “cabeça de repuxo” para

que apresentou o efeito Wallside Curling

ção significativa da distorção geométrica na Fig. 9.

Os resultados obtidos até o momento

implementar a nervura.

atestam uma técnica de fácil implementação

Correlação

processo. O grande potencial para redu-

O primeiro estudo relativo à correlação da

simulação com a prática teve foco na comparação dos resultados obtidos com a uti-

lização de elementos casca e elementos volumétricos para o blanque na simulação. Em

estudos preliminares, observou-se um efeito

e viável do ponto de vista econômico do

ção de retrabalhos em try-out justifica a

continuidade do estudo e elaboração de uma de diferentes geometrias de produtos, materiais e espessuras.

Os próximos passos serão o estudo das

implicações da Técnica Sixpro na perfor-

mostrado na Fig. 6 foi realizado no software

estampagem.

PAM-STAMP V2019.5, aplicando-se para

ambas as simulações o mesmo material com o mesmo modelo de escoamento.

Como já comentado, softwares de

simulação disponibilizam diversos modelos de materiais, como o Yoshida-Uemori, que permitem uma previsão mais acurada do

springback para elementos em casca. Para

exemplificação, a Fig. 7 mostra um exemplo do efeito curling obtido com o modelo

Yoshida-Uemori, no qual houve uma con-

As revistas Industrial Heating, FORGE, Engrenagens - Gears Magazine e a Estampagem Stamping Magazine são disponibilizadas gratuitamente na Banca Digital do Portal Aquecimento Industrial, junto com informações relevantes sobre a Indústria Metalmecânica no Brasil e do mundo.

metodologia para sua aplicação em função

mais acentuado e realístico quando são

utilizados elementos volumétricos. O teste

LEIA ONLINE

mance do produto e nas ferramentas de

Ricardo Viana é gerente técnico na Sixpro Virtual&Practical Process, empresa especializada em consultoria com o auxílio da simulação computacional. Engenheiro Mecânico pela UFMG. Especialista em simulação do processo de estampagem. Possui experiência em factibilidade, full process, compensações de springback para painéis externos e produtos estruturais e simulações de estampagem à quente/ ricardo@ sixpro.pro.

ESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 23

PARTIAL HARDENING: UMA ROTA ALTERNATIVA NO PROCESSO DE ESTAMPAGEM A QUENTE Dr. Jéssica Cristina Costa de Castro Santana, BENTELER Componentes Automotivos, São Paulo - Brasil

O presente artigo discute sobre o processo de Partial Hardening como uma alternativa à rota convencional de estampagem a quente, a fim de serem obtidas propriedades mecânicas distintas em zonas específicas do componente. Utilizando esta tecnologia, a chapa figurada (blank) possui duas regiões principais com diferentes temperaturas finais de aquecimento, e uma região de transição entre elas. Resultando em regiões com microestruturas variadas e consequentemente com propriedades mecânicas características, no componente após a estampagem. Com isto, cada zona (soft e endurecida) deformará de forma típica à microestrutura formada, garantindo aos componentes estampados à quente via Partial Hardening, maior versatilidade e controle quanto ao seu comportamento sob solicitações mecânicas.

Estampagem a Quente (Hot Forming) O processo de estampagem a quente

convencional pode ser dividido nos prin-

cipais estágios: (a) um blank de aço boro, geralmente o aço 22MnB5, é aquecido,

acima da temperatura final de austenitização (linha Ac3), a fim do material ser

trutura austenítica); (d) no estágio final,

carroceria não é uma característica bené-

resfriado e ocorre a têmpera. Ao fim do

lisão e/ou de interface com outras partes.

na mesma ferramenta, o componente é

processo ocorre a transformação marten-

sítica total do componente, garantindo ao

mesmo limite de resistência à tração mínimo de 1500 MPa . A Fig. 1 ilustra a rota [1]

completamente austenitizado; (b) o blank

de manufatura convencional do processo

de conformação; (c) ocorre a estampagem

Contudo, em algumas situações o

aquecido é transferido para uma prensa com o material ainda quente (microes-

Prensa

de estampagem a quente.

total endurecimento dos componentes da

Transferência do Forno blank (do forno para prensa)

fica, do ponto de vista de resistência à coAssim, rotas alternativas para o processo vêm sendo propostas para diversificar as propriedades mecânicas obtidas. Estas

rotas podem ser sumarizadas em quatro principais categorias [2]: resfriamento

diferencial; utilização de tailored blanks; recozimento após o processamento; e o Partial Hardening [3].

Partial Hardening Carregamento dos blanks (entrada do forno)

O Partial Hardening trata-se de um

processo patenteado BENTELER [3].

Nesta rota de processamento, a obtenção de propriedades personalizadas ocorre a partir da etapa de aquecimento (auste-

Componente final

Ferramenta (estampagem/ têmpera)

Fig. 1. Etapas do processo de estampagem a quente, envolvendo o forno de aquecimento e o ferramental de estampagem 24 AGOSTO 2020

ESTAMPAGEM

nitização) do processo de estampagem a

quente [4]. Para isto, regiões específicas da zona final do forno de aquecimento, são

mantidas abaixo da linha Ac3. Resultando

ARTIGO em um regiões no blank com microestru-

600 ºC

tura parcialmente austenitizada que após

a têmpera resultará na chamada zona soft.

Devido à transferência de calor, através do

930 ºC

material, é formada também uma zona de transição. Assim, o estampado final será

Zona endurecida

constituído pelas zonas: soft, de tran-

950

sição e endurecidas. O comportamento

600

mecânico em cada zona será consequência

Zona soft

300

dessa variação microestrutural [4]. A Fig.

2 ilustra esquematicamente as diferentes

t [s]

Fig. 2. Modelo esquemático do forno com as diferentes zonas de aquecimento finais e curva típica do blank

zonas de aquecimento e a curva típica do blank ao final do forno.

Na Fig. 3 são ilustradas, em uma

longarina, as diferentes zonas obtidas

conforme a tecnologia de Partial Har-

dening. O objetivo desta aplicação, por exemplo, visa a melhoria na segurança

passiva. Em eventual colisão do veícu-

lo, a zona soft sofrerá uma deformação

localizada, absorvendo parte da energia

resultante da colisão. Já na região da zona

endurecida, espera-se não haver nenhuma Soft

Transição

deformação devido à altíssima resistência

Zona endurecida (Restante de componente)

mecânica. Portanto, este tipo de aplicação

Fig. 3. Seções do componente estampado com a identificação das diferentes zonas como: soft, transição e endurecida

possibilita trabalhar com deformações

programadas, melhorando a absorção de

energia em locais estratégicos e mantendo

o habitáculo do veículo intacto em regiões

Zona de transição

selecionadas para proteção de componenZona endurecida

Zona soft

tes e/ou passageiros. Esta tecnologia também permite outras aplicações, como por exemplo, a redução de massa do produto.

50 μm b)

a)

50 μm c)

50 μm d)

50 μm

A zona endurecida pode ser aplicada como alternativa à utilização de reforços (patch) ao longo do componente estampado.

Como mencionado, as diferentes

Tabela 1. Composição química do aço 22MnB5 C

Mn

B

Ti

Cr

N

Ni

Si

Al

0,227

1,180

0,003

0,028

0,176

0,0043

0,007

0,258

0,041

Fig. 4. Diferentes zonas obtidas: a) zona soft, matriz ferrítica com bandas de microconstituintes duros; b-c) zona de transição, diferentes proporções entre fases/microconstituintes moles e duros; e d) zona endurecida, matriz martensítica Tabela 2. Valores de dureza (HV 10) nas diferentes zonas tratadas Zonas Parcialmente Endurecidas:

Soft

Transição

Endurecida

Valores de Dureza (HV 10):

265 ± 5,2

349 ± 27,2

465 ± 1,4

zonas são formadas devido à variação

microestrutural. Ocorre que, partindo

de temperaturas abaixo e acima de Ac3 diferentes taxas de resfriamento são

estabelecidas durante a têmpera. Desde

modo, tipicamente temos que: a zona soft (Fig. 4a) apresenta matriz ferrítica com

alguns microconstituintes duros; a zona de transição (Fig. 4b-c) apresenta difeESTAMPAGEM

AGOSTO 2020 25

ARTIGO rentes proporções de fases e/ou microconstituintes, dependendo do ponto analisado. Matriz martensítica e grãos ferríticos mais geometricamente isolados vão sendo observados em direção à

zona endurecida; e a zona endurecida (Fig. 4d) apresenta micro-

[4] Li, N., Jin, J., Balint, D. and Dean, T. “Experimental characterisation of the effects of thermal conditions on austenite formation for hot stamping of boron steel”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 231, pp. 254-264, 2016.

estrutura completamente martensítica.

[5] Pinheiro, T. S. “Microstructural Characterization of Hot Stamped Parts After Partial Hardening”, SAE Technical

centual de microconstituintes duros leva ao aumento da dureza,

Paper 2019-36-0113, 2020.

até 930°C (zona endurecida).

Nanociências e Materiais Avançados, e Engenheira de Materiais

Referências

metalurgia, aços e suas ligas, transformação de fase, análise de

[1] Karbasian, H. and Tekkaya, A. E. “A Review on Hot Stamping” Journal of Materials Processing Technology, vol.

210, 15, pp. 2103-2118, 2010.

falha, fadiga e caracterização de materiais. Cleide Escarpinete é

[2] Merklein, M., Wieland, M., Lechner, M., Bruschi S. and Ghiotti A., “Hot Stamping of Boron Steel Sheets With Tailored Properties: A Review” Journal of Materials Processing Technology, vol. 228, pp. 11-24, 2016.

benteler.com.

Em trabalho anterior [5], foi evidenciado que o aumento per-

acompanhando o aumento de temperatura de 600°C (zona soft)

[3] Reinhold, P., Krogmeier, J., Böke, J., BENTELER Automobiltechnik GmbH, “Continuous Process For Production of Steel Part With Regions of Different Ductility” US Patent 7,540,993 B2, Jun. 2, 2009.

26 AGOSTO 2020

ESTAMPAGEM

A autora Jéssica Cristina Costa de Castro Santana é Doutora em da BENTELER Group. Experiência em engenharia de materiais,

responsável pela área de comunicação da BENTELER Componentes Automotivos, ela pode ser contatada no email: cleide.escarpinte@

III SEMINÁRIO: TECNOLOGIA DE

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ESTAMPAGEM 19, 20 E 21 de OUTUBRO de 2021

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