Estampagem / nº9 / Agosto 2025 by SF Editora

C ONFORMAÇÃO ESTAMPAGEM &

Stamping & Forming Magazine

Revista de Corte, Estampagem e Conformação de Chapas, Arames e Tubos Agosto 2025

DIE SPOTTING

Ajuste do Quadro de Pressão

Performance, precisão e confiabilidade em cada detalhe

A Ciser é especialista em forjamento a frio de peças metálicas complexas, unindo domínio técnico e inovação para entregar soluções completas.

Com 65 anos de história e presença em 25 países, a Ciser evolui com valores sólidos, tecnologia de ponta e a atitude de fazer diferente todos os dias.

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CONTEUDO

ARTIGOS

AGOSTO

2025 - NÚMERO 9

Die SpotTing - Ajuste do Quadro de Pressão

Por Fernando Henrique Grandizoli – AutoForm e Rian Alexandre Imoto, Jayro Ciardi De Oliveira Souza – Gestamp Paraná.

Pós-Processamento – Gestamp Paraná

Há alguns anos, quando falávamos de simulação de peças metálicas estampadas, a primeira análise que vinha a nossa mente era factibilidade,

Conectando Mundos: Da Simulação Virtual à Realidade na Estampagem

Emerson Dias - AutoForm

A virtualização dos processos está em constante crescimento e é aplicada em todas as áreas do conhecimento, visto que possibilita a otimização de processos, aumenta a eficiência,

Uma Visão Abrangente sobre os Aços Avançados de Terceira Geração

André Rosiak e Lirio Schaeffer - UFMG

Nas últimas décadas, a tecnologia dos aços destinados à indústria automotiva avançou significativamente, promovendo ganhos expressivos em segurança e eficiência energética.

Comparação entre Visioplasticidade e FEM para determinação das deformações na Estampagem Incremental em latão C-268

Régis Marcelo de Souza, Rafael Gustavo Schreiber, Andrison Rodrigues Teixeira, Dionatan de Souza Britto, Jeferson Camilotti Gaio, Lírio Schaeffer - UFMG

Este trabalho tem objetivo realizar a comparação entre o método de visioplasticidade e o método de elementos finitos para determinação das deformações aplicadas no processo de Estampagem Incremental.

Revisão sobre o processo de Stretch Forming: princípios, modelagem e perspectivas industriais.

Matheus Riffel, Rafael Pandolfo, André Rosiak, Lirio Schaeffer - UFMG

O stretch forming é um processo de conformação de chapas metálicas amplamente utilizado em aplicações que exigem elevada precisão dimensional e superfícies livres de defeitos,

GALERIA de fotos 4º congresso Conformação Metálica 2025

Udo Fiorini

Em 24 e 25 de junho 2025 foi realizado pelo Grupo Aprenda o IV CCM, Congresso de Conformação Metálica, e foi realizado na área de eventos do Hotel Vinhedo Plaza

Eaton recebe participantes do 4ºCCM – Congresso de Conformação Metálica para visita técnica em suas instalações

Fábrica de Valinhos recebeu o grupo para apresentação prática de equipamentos e processos Valinhos/ SP – A Eaton, empresa global de gerenciamento inteligente de energia, foi palco da visita técnica dos participantes do 4ºCCM

EQUIPE DE EDIÇÃO

SF Editora é uma marca da Aprenda Eventos Técnicos Eireli (19) 3288-0437

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Jéssica Carboni - Marketing, Vendas, contato@grupoaprenda.com.br • (19) 9 8748-3744

As opiniões expressadas em artigos, colunas ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores.

Imagem de Capa: Ferramenta em prensa para tryout (AUTOFORM) Veja mais na Pagina 12

ÍNDICE DE ANUNCIANTES

EMPRESA PAGINA CONTATO

Anuncio CISER 2ºCapa pricieli.schneider@ciser.com.br

Anucio Portal Aquecimento 5 contato@grupoaprenda.com.br

4ºCPT - Processos Térmicos 6 contato@grupoaprenda.com.br

3º Encontro Nacional do Forum Grafeno 2026 18 contato@grupoaprenda.com.br

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ANDRITZ / Prensas Schuler 26 Patricia.Martins@andritz.com

3º Encontro Nacional do Forum Grafeno 2026 3ºCapa contato@grupoaprenda.com.br

5ºCCM - Conformação Metálica 4ºCapa contato@grupoaprenda.com.br

COLUNAS

5 7 11

Editorial Brasil - Editorial para a Revista Estampagem & Conformação

Lirío Schaeffer

Simulação - Estudo de carga de corte em processo progressivo através do QForm UK

Ricardo A. Micheletti Viana

Manufatura Aditiva - Ferramentarias Brasileiras têm um forte aliado, o MOVER!

Marco Antonio Colosio

O segmento de estampagem automotiva tem recebido muito incentivo do Programa Brasileiro MOVER, principalmente os vindos da linha FUNDEP IV para projetos de PDI,

EDITORIAL PARA A REVISTA ESTAMPAGEM & CONFORMAÇÃO

Écom grande satisfação que recebemos do Grupo Aprenda mais uma edição da importante revista brasileira da área de Processos de Manufatura por deformação Mecânica: “REVISTA ESTAMPAGEM & CONFORMAÇÃO”. Em relação a este mesmo tema, eecentemente, no mês de junho 2025, o Grupo Aprenda organizou também o 4º Congresso de Conformação Metálica (em Vinhedo-SP) onde um dos destaques foi o 7º Seminário de Estampagem (de 24 a 26 de junho de 2025). Todas estas atividades fazem parte do fantástico mundo da Conformação de Chapas Metálicas. Minha fascinação pela fabricação de componentes, cuja matéria prima são Chapas Metálicas, não tem somente origem na importância vital destes componentes para o ser humano, mas também por fazer parte de uma tecnologia de produção de muita importância para o Brasil, que detém uma das maiores reservas de metais do planeta. A criação e o processamento funcional e econômico de materiais metálicos criando formas, não existentes na natureza para utilização do homem, não deixa de ser uma das mais ricas e importantes atividades da engenharia mundial. A grande contribuição da Revista de Estampagem & Conformação, além de passar importantes informações técnicas sobre as inovações tecnológicas, é dar também um suporte de engenharia aos profissionais de “chão de fábrica” e aos técnicos, que em geral se iniciam nesta tecnologia de fabricação, para que. com maior rapidez, consigam produzir de forma mais econômica e com maior minimização de matéria prima e energia possível. Nesta edição da revista são mostrados aspectos, que vão desde o fundamental emprego da simulação computacional, alguns aspectos da Indústria 4.0, até o emprego de chapas de aço de ultra alta resistência mecânica.

Q ue esta leitura seja um estímulo à reflexão e à ação para continuar avançando em direção a uma indústria mais eficiente, integrada e responsável. Boa leitura!

Prof Lirio Schaeffer

e de Materiais. Com um doutorado em Conformação Mecânica pela Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule/ Aachen/Alemanha em 1982, ele é reconhecido por seu trabalho no Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM). (Fonte: https://www.ufrgs.br/linkee/lirio-schaeﬀer/) Contato: schaefer@ufrgs.br

ESTUDO DE CARGA DE CORTE EM PROCESSO PROGRESSIVO

ATRAVÉS DO QFORM UK

No processo de estampagem de chapas industrial, uma das operações mais importantes é a de corte. Principalmente quando falamos em processos progressivos, onde geralmente o corte e as furações são realizados em vários passos, gerando gradualmente a figura desejada que dará origem à peça. Muitos processos progressivos, inclusive, nem possuem passos de conformação, mas apenas passos de corte que aos poucos formam a silhueta desejada para o produto final. Observando mais a fundo essas operações ou passos de corte, notamos que um dos principais parâmetros a serem compreendidos é a carga necessária para a sua realização. O estudo a seguir propõe justamente uma análise detalhada das cargas de corte em um processo progressivo real, ressaltando alguns dos parâmetros que podem causar a sua variação.

Uma prática comum adotada por projetistas, para a se fazer o levantamento da carga de corte é por meio da multiplicação da área de corte pela tensão de cisalhamento do material. A área de corte é obtida pela multiplicação do perímetro de corte pela espessura da chapa. Já a tensão de cisalhamento é estimada a partir de uma fração do limite de resistência do material. Algumas referências indicam algo em torno de 80% para aços comuns.

Essa fórmula analítica, apesar de prática e rápida, não representa todos os fenômenos envolvidos nessas operações.

No estudo abaixo, realizado através da simulação por elementos finitos no software QForm UK, veremos como a carga total de corte de chapas pode variar em função de diversos fatores.

Na primeira etapa do estudo fez-se uma verificação das cargas obtidas na simulação em relação aos resultados práticos. Para tal, executaram-se duas operações de furação com corte ferramentado. Uma, em formato circular e outra, em formato oblongo, como observam-se os retalhos, nas figuras 1 e 2, respectivamente.

Na tabela abaixo, constam as dimensões e as cargas obtidas experimentalmente e analiticamente para cada furação:

Para ambas as situações, foram realizadas simulações utilizando no modelamento, as propriedades da chapa obtidas a partir de ensaios do material, as geometrias das ferramentas e os parâmetros de processo conforme o experimento real. Nas figuras 3, 4, 5 e 6 observam-se a esquerda uma imagem da simulação e a direita o diagrama de carga do punção em função do deslocamento. Nos diagramas foram também registrados o valor experimental da carga para que se possa comparar facilmente com a simulação.

No Estudo A, foram modelados no QForm UK os passos de corte de um processo progressivo real. No projeto original das ferramentas, as punções tinham alturas distintas, fazendo, portanto, o ataque escalonado na chapa. As punções foram concebidas também com ângulo de corte, de forma que o corte de cada região ocorre gradualmente, como em uma tesoura.

O gráfico da figura 7 representa as cargas obtidas para cada punção em função do curso. O curso foi definido a partir do primeiro contato com a chapa para facilitar a análise.

Visualizando os picos de carga de cada punção, fica perceptível o efeito do escalonamento, fazendo com que os picos fiquem defasados. No gráfico da figura 8 foi realizado o somatório das cargas do gráfico da figura 7. Nota-se que o pico da carga total se dá em 8mm, onde no gráfico da figura 7 ocorrem vários cortes de geometrias idênticas, tendo, portanto, cargas sobrepostas cujo valor somado consiste no máximo de carga de 420ton-f. Carga esta que será solicitado da prensa.

A carga simulada apresentou um valor máximo muito próximo ao experimental, porém ligeiramente maior, estando, portanto, em uma condição mais conservadora. Verificada a precisão dos valores obtidos na simulação, deu-se início então à segunda etapa do estudo, que foi dividida em Estudo A, B e C.

No Estudo B, para se observar a influência do escalonamento dos punções e do ângulo de corte na carga total, ambos foram eliminados do projeto. Ou seja, os punções passaram a atacar a chapa todos ao mesmo tempo e com as faces planas, perpendiculares a chapa (sem o efeito “tesoura).

Nesse caso, no gráfico da figura 9 é possível observar que os picos de carga de todas as punções ocorrem ao mesmo tempo, levando a um aumento da carga total em torno de 27% em relação ao Estudo A, conforme observa-se no gráfico da figura 10.

No Estudo C analisou-se a influência de uma possível variação nas propriedades mecânicas da matéria-prima da chapa a ser cortada, na carga de corte. É sabido que as propriedades mecânicas da chapa podem variar dentro das janelas estabelecidas pela norma. Portanto, para a realização do estudo C, foram estimadas as curvas de escoamento do material considerando

a condição de maior resistência possível dentro da norma. Nos gráficos das figuras 11 e 12 podemos verificar os resultados decorrentes essa condição, havendo um acréscimo em torno de 12% na carga total em relação ao estudo B. É importante salientar que para o estudo C foram mantidos os punções sem escalonamento e sem ângulo, de forma similar ao estudo B.

Com este estudo, conclui-se que algumas variações comuns no processo de corte, que muitas vezes ocorrem em prática, sem o conhecimento da Engenharia, podem levar a uma variação significativa na carga demandada da prensa. Os estudos A, B e C mostram um aumento na carga total em torno de 36%. Esses valores podem ser ainda maiores em prática, uma vez que existem outros parâmetros que não foram considerados neste estudo, como a folga de corte, desgaste da aresta e outros. Como consequência das variações, podem ocorrer quebras e desgaste prematuro das ferramentas e até mesmo a avarias nas prensas por excesso de carga. A simulação oferece a possibilidade de se realizar estudos prévios, otimizando a demanda de carga, balanceando os pontos de esforço nas ferramentas e prevendo as piores condições possíveis para que se tenha segurança e robustez no processo.

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. Autor de livro, patente e artigos diversos.

contato@sixpro.pro

Autor: Ricardo A. Micheletti Viana Gerente técnico e sócio fundador da Sixpro ricardo@sixpro.pro contato@sixpro.pro

FERRAMENTARIAS BRASILEIRAS

TÊM UM FORTE ALIADO, O MOVER!

Osegmento de estampagem automotiva tem recebido muito incentivo do Programa Brasileiro MOVER, principalmente os vindos da linha FUNDEP IV para projetos de PDI, estruturantes e para os treinamentos de capacitação das ferramentarias e, em adicional, os projetos contínuos que os diversos SENAI(s) ao redor do país têm submetidos dentro dos editais de Aliança Industrial e outras iniciativas relacionadas às consultorias “hand-on” em diversas áreas; todos com recursos do RANP (regime de peças não produzidas no Brasil, com impostos de 2% de ex-tarifário revertido para benefício do setor automotivo).

A alavancagem do setor de ferramentaria promovida pelo MOVER tem atingido mais de 300 empresas locais, com um único propósito, torná-las mais competitivas e reverter o quadro geral de desinteresse em construir ferramentais no Brasil, em vista das vantagens competitivas da importação de países asiáticos ou do México.

A tendência de empresas preferenciarem a importação tem sido frequente; todavia, esse quadro tem suas peculiaridades contrastantes, ou seja, ferramentarias que têm investidos em tecnologias de ponta, exemplos dos conceitos inovadores de design, novos materiais, tratamentos superficiais e a aplicação da manufatura aditiva têm aberto uma porta interessante no mercado, isto é, já é possível assistir ferramentarias dedicadas a conformação de metais crescendo por aqui, principalmente as presentes nas montadoras.

Ao olharmos as motivações de escolha, barreiras diversas envolvidas e as estratégias utilizadas pelo setor, percebe-se que situações de alto investimento em novas tecnologias estão relacionadas diretamente com a decisão de localização; por outro lado, as empresas que não acompanham estes avanços tecnológicos estão aderindo ao abandono do segmento de construção local.

Se a revitalização das ferramentarias brasileiras já parece possível, entende-se que não poderíamos perder o foco nos avanços tecnológicos e nas oportunidades do MOVER e devo citar alguns exemplos à frente nos Programas de Projetos Prioritários (PPP).

Ainda no caso dos incentivos do MOVER, outros capítulos expressam benefícios adicionais, principalmente os contidos na parte de execução de P&D no desenvolvimento de veículos, os quais são considerados investimentos passíveis de retorno fiscal, ou seja, algo em torno de 50% gastos na construção do ferramental podem retornar aos cofres das empresas credenciadas no Programa, bastando comprovar o enquadramento dentro das regras deste capítulo.

Fazendo uma avaliação rápida dos detalhes descritos anteriormente para um melhor entendimento, paga-se financeiramente algo de

20% do custo de um desenvolvimento completo para um produto estampado quando se usa o edital Aliança Industrial do SENAI e, em adicional ao final do projeto, recupera-se por volta de 50% desse valor em incentivos fiscais, resultando uma somatória de benefícios que beiram um total que pode chegar até 90% do total previsto normalmente para investimento padrão. Certamente, essas regras são válidas para a comprovação da criação de inovação em P&D, as quais se relacionam com os avanços tecnológicos desenvolvidos. Resumindo a situação anterior, as instituições que investem em novas tecnologias e oferecem maior eficiência operacional serão as mais saudáveis no enquadramento dos benefícios do MOVER, e se compararmos estas vantagens financeiras com os custos de importação; certamente, a balança comercial penderá para o Brasil.

Nesta temática considera a avaliação das características tributárias de nosso país, onde o ambiente é complexo e as previsibilidades de negócio a longo prazo é uma desvantagem local; porém, com todas as vantagens citadas anteriormente, seria improvável pensar em importar as ferramentas de conformação; todavia, o tempo de despertar dos empresários é longo e muitas vezes amarrado com um certo fator de risco, sem contar o amadorismo em lidar com um programa automotivo (MOVER) altamente complexo e recheado de detalhes; superando estas barreiras, entende-se que, continuar com a política de governo para o Programa Automotivo Brasileiro será uma esperança de um dia o Brasil voltar a ser um dos grandes fabricantes de ferramentais de conformação / estampagem.

Ref.: https://www.gov.br/mdic/pt-br/assuntos/sdic/setorautomotivo/programa-mover

MARCO ANTONIO COLOSIO

marcocolosio@gmail.com

Diretor da Regional São Paulo da SAE BRASIL. Engenheiro Metalurgista e Doutor em Materiais pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-USP, pós doutorado pela EESC-USP. Professor titular do curso de Engenharia de Materiais da Fundação Santo André e professor da pós graduação em Engenharia Automotiva do Instituto de Tecnologia Mauá. Colaborador e associado da SAE BRASIL com mais de 30 anos de experiência no setor automotivo nos campos de especi cações de materiais, análise de falhas, P&D e inovações tecnológicas.

DIE SPOTTING - AJUSTE DO QUADRO DE PRESSÃO

Por Fernando Henrique Grandizoli – AutoForm e Rian Alexandre Imoto, Jayro Ciardi De Oliveira Souza – Gestamp Paraná.

Pós-Processamento – Gestamp Paraná

Há alguns anos, quando falávamos de simulação de peças metálicas estampadas, a primeira análise que vinha a nossa mente era factibilidade, onde buscava-se eliminar apenas falhas de rupturas e rugas no repuxo, entretanto com o avanço da tecnologia, além do repuxo, hoje somos capazes de simular o processo completo de estampagem desta peça, bem como realizar a estimativa de repetibilidade da produção, analisando o CP e o CPK. Este é o foco de muitas empresas, as quais estão buscando meios para otimizar os seus processos, reduzindo ao máximo as falhas e paradas de produção, visando processos de estampagem mais robustos com alto índice de capabilidade. E para uma boa correlação entre o mundo virtual e o mundo físico, é necessário simular o que pode ser construído e construir exatamente o que foi simulado. Com isso as soluções AutoForm são aplicadas desde a fase de desenvolvimento de um novo produto até a sua produção final onde também é possível realizar engenharia reversa para estudo de manutenção corretiva, este estudo trata-se do processo inverso, trazendo para dentro do software os resultados da prática através do escaneamento das ferramentas e do produto.

Quando executadas rigorosamente, essas práticas permitem antecipar problemas, eliminando a necessidade de retrabalhos na confecção do ferramental. Essas análises são cruciais para validar a simulação, facilitando a identificação prévia de falhas como afinamentos excessivos, rugas, defeitos superficiais, efei-

tos térmicos, deflexão da prensa e análise do material na zona plástica durante a conformação.

Você já se perguntou como a otimização de ferramentas de estampagem pode ser significativamente acelerada? A resposta pode estar no Die Spotting/Ajuste de quadro de pressão, uma funcionalidade que vem revolucionando o setor. Essa compensação virtual primordial pode reduzir horas, dias e até semanas na primeira fase de ajuste de ferramental, levando em consideração os afinamentos que ocorrem no blank durante o processo de estampagem e aplicando uma correção nas superfícies do ferramental para compensar essa variação de espessura. A imagem 01, por exemplo, mostra a ferramenta da primeira operação de repuxo de um painel lateral externo em prensa. Após essa compensação automática que o software oferece, e antes da liberação das superfícies para usinagem, ainda é possível verificar e, se necessário, corrigir deformações que podem ocorrer no martelo ou na mesa da prensa. Para isso, a AutoForm também oferece uma solução para compensar esses fenômenos que possam surgir devido à geometria e tamanho do produto/ferramenta.

O processo de ajuste deste quadro de pressão na ferramentaria, é feito manualmente e é crítico na conformação de chapas metálicas, exigindo tempo e alta habilidade do profissional responsável. Após receber a ferramenta montada, com todos os componentes e acabamentos superficiais finalizados, o ferramenteiro aplica uma pasta na superfície da chapa com a função de evidenciar os pontos de contato, marcando o início do processo de ajuste. Durante este processo, é verificado constantemente os pontos de contato entre a chapa e os componentes da ferramenta, abrindo e fechando várias vezes a prensa, utilizando a pasta como guia. O objetivo é identificar e corrigir quaisquer irregularidades nas regiões de contato. A precisão e o cuidado nesse processo são cruciais para garantir a qualidade do produto e a eficiência da produção. A imagem 02 ilustra como é feito este processo e a principal ferramenta utilizada. Após o ajuste do quadro de pressão, é possível continuar o processo e realizar as próximas etapas.

Imagem 02 - Ferramenteiro aliviando regiões utilizando ferramentas especíﬁcas e técnicas apropriadas.

A evolução tecnológica e a competitividade internacional impulsionam a indústria a buscar constante inovação. Atualmente, o mercado exige maior número de resultados, com a melhor qualidade e no menor prazo possível. Uma estratégia eficaz para atingir esses objetivos é a utilização de mestres digitais do processo. Essa abordagem permite uma avaliação de simulação mais assertiva, otimizando a exploração de todas as possibilidades e recursos disponíveis para garantir uma excelente correlação

com o mundo físico.

Obter um produto virtual dentro das especificações CP/CPK, tornou-se crucial para o bom desenvolvimento de peças estampadas. E a Gestamp do Paraná traz um estudo de sucesso com excelente correlação que foi executado em sua planta.

Rian Imoto e Jayro Ciardi descrevem abaixo todo o processo que realizaram para este caso com a utilização do Die Spotting. Vale destacar que a aplicação deste recurso impactou diretamente no springback, que são os retornos elásticos que a chapa sofre após a conformação.

¨Levando em consideração este processo, partiremos com a primeira análise do ferramental após sua construção e montagem. Claro que ainda existem outros pontos que durante a produção podem afetar esta correlação, mas com o recurso do Die Spotting, ou seja, ajuste do quadro de pressão, conseguimos compensar o a namento que o blank sofre durante a conformação, e dessa maneira, garantimos que todas as faces da matriz e punção quem em contato com a chapa. Na imagem 03, existe uma secção no produto que é demonstrada com e sem a aplicação do Die Spotting, desta forma podemos notar as diferenças¨.

Imagem 03 - O detalhe mostra o aﬁnamento da chapa, as folgas geradas entre a matriz e o punção e à direita a imagem das faces compensadas com a aplicação do Die Spotting.

¨Esta análise no mundo virtual e aplicada no mundo físico, quando bem executada, nos traz vários benefícios, não somente na qualidade do produto, mas em todo o desenvolvimento do processo. Podemos destacar algumas vantagens quando falamos de Die Spotting, como a redução das horas que a ferramenta caria na prensa, consumindo recursos de máquina e horas de ferramenteiros. Podemos ter variações

devido à complexidade de alguns produtos, mas este caso em questão, em nosso projeto piloto, obtivemos um resultado bastante satisfatório, onde conseguimos atingir 90% de quadro de pressão com apenas dois dias de trabalho, re etindo em quatro turnos de prensa, um contraste notável com os, no mínimo, quatro a seis dias de trabalho e 8 a 12 turnos que seriam necessários sem o Die Spotting¨.

¨A redução do tempo de try-out de ferramentas é, sem dúvida, crucial para diminuir custos. No entanto, a principal vantagem reside na correlação físico-digital. Essa sinergia nos permite ser muito mais assertivos na previsão de resultados dimensionais e nos ciclos de correção, se forem necessários. Em alguns casos, especialmente em regiões importantes localizadas em áreas verticais do produto, é comum que seja necessário um retrabalho signi cativo da ferramenta. Isso ocorre porque, devido ao a namento da chapa, os planos tendem a tocar primeiro do que as regiões verticais, deixando algumas áreas distantes entre as superfícies. Esse cenário tem um grande impacto nas horas de try-out, pois é necessário praticamente recomeçar o ajuste do quadro de pressão¨. ¨As imagens a seguir representam os resultados virtuais durante o desenvolvimento do projeto piloto na Gestamp Paraná. As imagens 04 e 05 mostram os resultados obtidos, ambas sem a aplicação do Die Spotting e respectivamente com resultado nominal com compensação apenas do retorno elástico¨.

Analisando os resultados obtidos após as compensações, é possível notar um bom resultado dimensional, porém, nessa fase, ainda não havia sido aplicado na ferramenta a compensação do a namento que a chapa sofreu durante a conformação de repuxo¨.

¨As imagens abaixo mostram exatamente o que aconteceria no mundo físico caso não tivéssemos utilizado o recur-

so do Die Spotting. A imagem 06 mostra o primeiro resultado virtual após a aplicação, onde foi necessário realizar mais um looping de compensação de springback, conforme a imagem 07 ilustra¨.

¨É possível notar que compensando o a namento da chapa na ferramenta os resultados são diferentes, principalmente os resultados de springback, que são mais sensíveis e suscetíveis a variações¨.

¨A análise visual é crucial nesta etapa e a imagem 08 demonstra o resultado obtido do contato adequado entre blank e ferramenta para garantir a qualidade e a robustez do processo de produção. As regiões em tons mais claros são onde existem menos folgas entre as superfícies. Ao monitorar o quadro de pressão e realizar os ajustes necessários, é possível reduzir variações e assegurar a produção de peças com as dimensões e características desejadas¨.

¨Caso não houvéssemos aplicado o Die Spotting, provavelmente teríamos que realizar ao menos um looping de correção dimensional físico para obtermos um produto dentro das dimensões exigidas pelo cliente. Graças ao recurso, obtivemos uma peça dentro das dimensões estabelecidas no

Imagem 05 - Resultado do Springback compensado SEM Spotting

Imagem 04 - Resultado do springback nominal SEM Spotting

Imagem 06 - Resultado da simulação compensada COM Spotting (1 looping)

Imagem 07 - Resultado da simulação compensada COM Spotting (2 looping)

desenho de produto na primeira amostra . A imagem 09 a e b ilustram os resultados dimensionais obtidos no processo¨.

09a: Resultado dimensional

Imagem 09b: Resultado dimensional

O Die Spotting, aliado à simulação e aos mestres digitais, representa um avanço significativo na indústria de estampagem de chapas metálicas, permitindo realizar análises antecipadas de problemas, otimizar o processo de ajuste do ferramental e melhorar a correlação entre o mundo virtual e o físico. Esta técnica contribui para a redução de custos, o aumento da qualidade e a garantia da repetibilidade na produção.

Com a crescente demanda por produtos de alta qualidade, prazos de entrega cada vez mais curtos e custos competitivos, o Die Spotting se torna uma ferramenta poderosa para as empresas que buscam se destacar no mercado. Ao investir nessa técnica e capacitar seus profissionais, as empre-

sas podem alcançar resultados significativos em termos de eficiência, qualidade e competitividade.

Gostaríamos de agradecer a Rian Alexandre Imoto e Jayro Ciardi De Oliveira Souza pela valiosa contribuição e colaboração na realização deste estudo de caso. Agradecemos também a José Marcelo da Silva Andrade, gerente de ferramentaria, Roberto Pauletto Filho, Handerson Da Silva, e a Gestamp do Paraná pela abertura e confiança em compartilhar seus resultados conosco.

Fernando Henrique Grandizoli –AutoForm.

Jayro Ciardi De Oliveira Souza –Gestamp Paraná.

Rian Alexandre Imoto –Gestamp Paraná.

Imagem 08: Resultado do tryout

Imagem

DA SIMULAÇÃO VIRTUAL À REALIDADE NA

A virtualização dos processos está em constante crescimento e é aplicada em todas as áreas do conhecimento, visto que possibilita a otimização de processos, aumenta a eficiência, a precisão e agiliza as alterações de projetos em um ambiente onde a adaptação rápida é crucial. Essa tecnologia também está incluída na área de conformação de chapas metálicas, há mais de 25 anos, onde softwares se dedicam a simular o comportamento da chapa no processo de estampagem, bem como armazenar os resultados das simulações compartilhando essa informação com toda a cadeia envolvida. Com a utilização contínua desses softwares de simulação na área de conformação de chapas metálicas, se tornou relativamente simples alcançar índices de até 80% de correlação entre os resultados virtuais e práticos. O Diagrama de Pareto (fig.01) oferece uma representação visual do comportamento dessa correlação, evidenciando como diferentes níveis de investimento em esforço de engenharia se traduzem em variações na concordância entre os modelos simulados e a realidade.

Alcançar 80% de correlação já não é mais o maior desafio, uma vez que para isso é necessário apenas 20% de esforço de engenharia (fig. 01). O grande desafio agora é aumentar cada vez mais essa concordância, buscando sempre atingir a máxima predição. Neste caso, estamos falando de prever o futuro, um conceito realmente transformador repleto de vantagens e benefícios, mas nem sempre fácil de se aplicar. Uma vez que se teve o cuidado de simular apenas o que pode ser construído, um dos principais desafios é executar, no mundo real, aquilo que foi simulado no mundo virtual, já que há diversos parâmetros ao longo do processo de manufatura que podem variar e levar a uma discrepância entre a simulação e a peça real estampada.

Além disso, os requisitos de qualidade estão cada vez mais rigorosos. São exigidos controles dimensionais na ordem de três décimos de milímetro, bem como assertividade na previsão de falhas da superfície em peças aparentes, as quais muitas vezes só são identificadas com aplicação de um feixe de luz específico. Outro exemplo é garantir a tolerância dimensional da montagem de subconjuntos e até mesmo de toda a carroceria (Body in White) levando em consideração as variações das peças unitárias. Por isso, uma pequena divergência entre os parâmetros da simulação e da prática podem levar a sérios problemas para atender as especificações do produto. Se isso acontecer, será importante realizar uma análise detalhada e

Diagrama

Emerson Dias, AutoForm

ARTIGO

metódica da relação entre esses parâmetros. Isso inclui por exemplo a comparação das propriedades mecânicas da chapa entre o certificado de matéria prima (fig. 02) e a caracterização do material no software

(fig. 03). Além das propriedades mecânicas especificadas no certificado, é importante analisar a data de fabricação já que essas podem sofrer variação ao longo do tempo.

Figura 2 – exemplo de um certiﬁcado de material fornecido pela usina.

Figura 3 – exemplo de uma caracterização de material na simulação

Outro parâmetro que tem influência direta no escoamento da chapa, é a distribuição de pressão no anel, sendo essa a consequência da relação entre as forças aplicadas e a área de contato, por isso se

faz necessário uma comparação do quadro de pressão real (fig.04) e o quadro de pressão virtual (fig. 05)

Figura 4 – Exemplo de um quadro de pressão real no momento de fechamento do prensa-chapa

Figura 5 – Exemplo de um quadro de pressão na simulação

A tribologia é um outro exemplo que exerce papel fundamental no processo de conformação de chapas metálicas. Um dos fatores que tem relevância é a rugosidade da superfície do ferramental, que exerce influência no escoamento do material, bem como na qualidade da superfície da peça,

além de poder gerar desplacamento do revestimento da chapa.

Por isso, é importante fazer a comparação do fator de atrito utilizado na simulação com o acabamento aplicado no ferramental na prática (fig. 06).

Triboform

Figura 6 – Comparativo entre o fator de atrito utilizado no software AutoForm e o polimento utilizado na prática no ferramental.

O objetivo é identificar quais, dentre os vários parâmetros entre prática e simulação, não estão em sintonia, ajudando a entender melhor o que pode estar causando as diferenças. Para superar esses desafios, é essencial um processo detalhado e metódico de verificação. Uma boa sincronização entre os parâmetros da simulação virtual e do mundo real é indispensável para garantir que as simulações sejam guias confiáveis para o sucesso na prática, podendo então, chamá-las de mestre digital. A busca contínua por uma maior correlação não só melhora a qualidade e a eficiência, mas também reduz custos e prazos, atendendo às crescentes demandas do mercado.

Assim, torna-se essencial quebrar alguns paradigmas, como por exemplo, confiar na simulação, ou seja, buscar construir o que foi simulado. E para isso, as informações devem passar de maneira fluida de um departamento ao outro, de maneira que, o resultado da simulação de uma área passa a ser dado de entrada para a outra.

E para garantir a fluidez das informações, é necessária uma visão global do processo, desde as etapas iniciais de investigação de viabilidade do produto até a linha de produção. Essa visão possibilita uma filosofia de trabalho diferente, onde as etapas do processo colaboram entre si, e as pessoas/departamentos identificam-se como parceiras(os) buscando um objetivo comum, onde o resultado dessa interação é um fluxo de informação natural, sem barreiras.

O fluxo de informação digital é crucial, pois além de integrar departamentos conecta a cadeia de fornecedores, permitindo a troca de dados, aumentando o nível de detalhamento e precisão das informações ao longo da cadeia de processos (fig. 07).

Figura 7 – Fluxo de informação

Em resumo, a excelência no processo de conformação e armação de conjuntos de chapas metálicas, atendendo as demandas de custo, qualidade e prazo do mercado, dependerá da capacidade de integrar completamente a digitalização e a simulação em todos os processos. Levando em consideração os seus respectivos parâmetros e a integração do fluxo de informação digital. Somente assim será possível transformar previsões em realidade, garantindo resultados precisos e confiáveis.

Emerson Dias

Bacharel em Matemática com ênfase em computação. Especialista com mais de 35 anos de experiência em processos de estampagem de chapas metálicas, atuando como ferramenteiro de bancada, ferramenteiro de try-out, modelador de superfícies para usinagem

AutoForum 2025

CAD, elaboração de processos de estampagem CAD, simulação de estampagem FEM, apoio a engenharia de produto validando o design (feasibility), apoio a produção (engenharia reversa), coordenador de projetos fornecendo e comprando processos e simulações no Brasil e exterior, como por ex. Alemanha, Espanha, Hungria, Mexico, República Tcheca, Portugal. Atualmente, atua como Engenheiro de Aplicação Sênior na AutoForm do Brasil.

Contato: emerson.dias@autoform.com.br

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UMA VISÃO ABRANGENTE SOBRE OS AÇOS AVANÇADOS DE TERCEIRA GERAÇÃO

André Rosiak e Lirio Schaeffer

Nas últimas décadas, a tecnologia dos aços destinados à indústria automotiva avançou signi cativamente, promovendo ganhos expressivos em segurança e e ciência energética. O esforço conjunto das indústrias globais do aço e automotiva, focado no desenvolvimento de ligas inovadoras e processos termomecânicos avançados, culminou na criação de novas classes de aços avançados. Esse conhecimento consolidou-se na chamada terceira geração de aços avançados de alta resistência (AHSS), que, devido às suas propriedades excepcionais, já vem sendo aplicada comercialmente e desperta grande interesse para futuras ampliações. Este artigo explora as características, o comportamento mecânico e o potencial desses materiais para atender às demandas da mobilidade moderna.

AHSS: AS GERAÇÕES DA INOVAÇÃO EM AÇOS AVANÇADOS

Os projetos automotivos modernos visam otimizar simultaneamente o peso do veículo e seu desempenho — contemplando aspectos como economia de combustível, resistência a colisões para garantir a segurança e rigidez para assegurar a dirigibilidade. Essas demandas impõem a necessidade de materiais com elevada resistência, combinada a boas propriedades de conformabilidade, resistência à fadiga e tenacidade. Em resposta a tais desa os, foram desenvolvidos e já estão amplamente empregados novos materiais denominados Aços Avançados de Alta Resistência (Advanced High-Strength Steel - AHSS).

Os aços AHSS são classi cados em gerações. Os aços da chamada primeira geração são desenvolvidos a partir de uma matriz ferrítica, que assegura a ductilidade básica necessária. Quantidades variáveis de outros constituintes microestruturais, como martensita, bainita e austenita retida, conferem ganhos signi cativos em resistência e ductilidade. Esses aços apresentam conformabilidade aprimorada em comparação com aços convencionais com o mesmo nível de resistência. Essa geração é composta pelos aços Dual Phase (DP), os aços TRIP (Transformation Induced Plasticity), os Complex Phase (CP) e os aços martensíticos (MART).

A necessidade de materiais com resistências substancialmente superiores impulsionou o desenvolvimento da segunda geração de AHSS, caracterizada por aços austeníticos com elevado teor de manganês. Esses aços utilizam predominantemente o mecanismo de deformação por maclação para alcançar combinações excepcionais de resistência e ductilida-

de. No entanto, sua produção envolve processos complexos de laminação e elevada liga, o que resulta em custos mais altos. Além disso, o alto teor de elementos de liga impõe desa os adicionais em relação à soldabilidade, exigindo cuidados especiais durante a fabricação e a montagem. O conhecimento consolidado ao longo de décadas de desenvolvimento das primeiras gerações de AHSS viabilizou o surgimento de classes com características superiores, classicadas como aços de terceira geração. Os aços de terceira geração são materiais multifásicos desenvolvidos para oferecer conformabilidade superior aliada a elevados níveis de resistência. Suas microestruturas geralmente apresentam uma matriz de bainita ou martensita, podendo incluir frações controladas de ferrita e/ou precipitados distribuídos de forma especí ca. Contudo, o principal diferencial em termos de desempenho é a presença de austenita retida, cujo o comportamento sob deformação confere propriedades mecânicas especiais.

3ª GERAÇÃO: PROPRIEDADES ÚNICAS

A Figura 1 apresenta o mapeamento das combinações típicas de limite de resistência e ductilidade dos AHSS, comparando-as com outras classes de aços, como os IF (Interstitial Free), BH (Bake Hardenable), carbono-manganês (CMn) e microligados (High Strength Low Alloy — HSLA). Essa representação, consolidada a partir de diversas publicações, tornou-se uma referência amplamente adotada para a avaliação e comparação de novos desenvolvimentos em AHSS. O desenvolvimento dos aços avançados de terceira geração tem como objetivo ocupar a faixa intermediária do diagrama, situada entre as gerações anteriores, oferecendo uma combinação equilibrada de propriedades, como resistência à tração em torno de 1000 MPa e alongamento total de aproximadamente 30%. Para atingir essas características, ainda não existem padrões globalmente consolidados. Por volta de 2010, diversos consórcios internacionais foram formados com o objetivo de viabilizar, em ambiente industrial, a obtenção das propriedades de última geração esperadas para os aços de terceira geração. Entre as metas estabelecidas, destacava-se o desenvolvimento de duas classes distintas: uma de alta resistência, com resistência à tração (R_m) de 1500 MPa e alongamento de 25%; e outra de alta ductilidade, com resistência à tração de 1200 MPa e alongamento de 30%. O alcance dessas propriedades foi possibilitado por meio do ajuste preciso do teor de manganês e da aplicação de processos termomecânicos avançados.

Figura 1 Combinações de resistência e ductilidade das diversas classes de AHSS [1].

Como ocorre com todos os produtos siderúrgicos, as propriedades dos aços de terceira geração são determinadas pela combinação entre a composição química e as condições de processamento. Não há um único caminho para alcançar as propriedades desejadas desses aços — cada siderúrgica adapta suas rotas produtivas conforme as características, limitações e capacidades especí cas de seus equipamentos. Mesmo quando visam atender a uma mesma especi cação, diferentes fabricantes podem adotar estratégias distintas, resultando em variações que posicionam seus produtos em diferentes regiões da faixa de propriedades ilustrada na Figura 1. Por esse motivo, os fabricantes de componentes devem ter cautela ao alternar entre fornecedores: ferramentas e processos otimizados para um conjunto especí co de propriedades podem não se comportar da mesma forma com materiais de origem distinta, ainda que ambos atendam formalmente às especi cações.

CLASSES DE 3ª GERAÇÃO

Existem três classes de aços de 3ª geração atualmente disponíveis ou em desenvolvimento:

• Aços Ferrita-Bainítica Assistidos por TRIP (TBF)

• Aços tratados por Têmpera e Partição (Q&P)

• Aços manganês médio (Médio-Mn)

Os aços ferrita-bainíticos assistidos por TRIP (TBF), também conhecidos como aços com microestrutura de bainita livre de carbonetos (CFB), apresentam uma microestrutura composta por ferrita ultra na e bainita. Os carbonetos presentes na microestrutura bainítica típica são substituídos por agregados de martensita e austenita retida. O adequado projeto de liga, aliado à aplicação de tratamentos térmicos especí cos, favorece a formação de 5 a 20% de austenita na forma de lamelas submicrométricas. Essa austenita re nada proporciona vantagens signi cativas em relação aos aços TRIP de primeira geração, nos quais a austenita se apresenta em blocos de grandes dimensões. Como resultado, os aços TBF oferecem conformabilidade superior.

A conformabilidade aprimorada desses aços decorre do efeito TRIP, que ocorre durante a deformação plástica. Nesse processo, a austenita retida transforma-se progres-

sivamente em martensita, promovendo simultaneamente aumentos signi cativos na resistência e na ductilidade do material. Essa transformação resulta na formação de martensita com alto teor de carbono, o que eleva substancialmente a taxa de encruamento e retarda o início da estricção, favorecendo uma maior deformação uniforme. Embora ainda não exista um padrão consolidado, a composição química dos aços TBF geralmente apresenta teor de carbono em torno de 0,2%. Além disso, a adição de aproximadamente 1,5% de silício é fundamental para inibir a formação de carbonetos durante a transformação bainítica. Microligas de Ti, Nb e V geram endurecimento por precipitação e contribuem para o re no da microestrutura.

Figura 2 (a) Curva limite de conformação e (b) absorção de energia no impacto das classes TBF1180 e DP980 [2].

A Nissan desenvolveu o aço TBF1180, cuja microestrutura é composta por aproximadamente 50% de ferrita, 10% de austenita retida e 40% de martensita e bainita. A Figura 2(a) apresenta a comparação entre a curva limite de conformação desse aço e a do DP980. Mesmo com um limite de resistência cerca de 200 MPa superior, o aço de terceira geração demonstra conformabilidade equivalente à do aço de primeira geração. Já a Figura 2(b) compara a capacidade de absorção de energia em impacto do TBF1180 com a do DP980. Nessa análise, o TBF com espessura de 1,2 mm apresenta desempenho semelhante ao do DP980 com 1,4 mm de espessura. Em outras palavras, é possível reduzir a espessura da chapa em 0,2 mm, o que representa um potencial de redução de peso de aproximadamente 15%, a depender da espessura do componente.

Têmpera e partição (Quenching and Partitioning - Q&P)

descreve um tratamento térmico em várias etapas utilizado para produzir aços avançados de 3ª geração com microestrutura mutifásica e excelente combinação de resistência e conformabilidade. A rota de processamento resulta em uma estrutura contendo martensita, martensita revenida e austenita enriquecida em carbono. Bainita e ferrita também podem estar presentes.

O processo Q&P é ilustrado esquematicamente na Figura 3. Após as etapas de laminação, o aço é aquecido até a faixa de estabilidade da austenita e mantido por um período específico. Em seguida, é resfriado (têmpera) até uma temperatura intermediária, insuficiente para transformar totalmente a austenita em martensita, preservando uma fração de austenita. Na etapa seguinte, o material é reaquecido a uma tem-

neamente a ductilidade e a resistência. Comparado com um aço DP de limite de escoamento e de resistência semelhantes, o aço Q&P apresenta maior alongamento e coeficiente de encruamento (Figura 4).

peratura moderada para o processo de partição. Nesse estágio, o carbono presente na martensita difunde-se para a austenita, enriquecendo-a e aumentando sua estabilidade. Simultaneamente, a martensita previamente formada sofre revenimento. Após o tempo de partição, o aço é submetido a uma nova têmpera, resultando em uma microestrutura composta por martensita revenida (da primeira têmpera), martensita recém-formada (da segunda têmpera) e austenita retida.

Figura 3 Desenho esquemático do processo de Têmpera e partição (Quenching and Partitioning - Q&P) [3].

A temperatura de têmpera, bem como o tempo e a temperatura de partição, determinam as frações relativas de martensita e austenita presentes após o resfriamento final. O ajuste desses parâmetros permite controlar a microestrutura resultante e, consequentemente, obter uma ampla variedade de propriedades mecânicas. A microestrutura típica dos aços Q&P comerciais é composta por 50 a 80% de martensita, 5 a 10% de austenita retida e 20 a 40% de ferrita. As principais classes produzidas globalmente são os aços QP980 e QP1180, com limites de resistência à tração de 980 MPa e 1180 MPa, respectivamente. Ao estampar peças Q&P, a austenita se transforma em martensita através do efeito TRIP, aumentando simulta-

Figura 5 Curvas de tensão-deformação para os modelos de produção QP700/1180 testados em diferentes velocidades de deformação pela General Motors [5].

Os aços da classe Q&P apresentam elevada sensibilidade à velocidade de deformação, o que significa que tanto a resistência quanto a ductilidade aumentam com o incremento da velocidade de deformação. Essa característica é particularmente relevante para o desempenho em situações de colisão, nas quais ocorrem

altas velocidades de impacto. Nesses cenários, a resposta positiva do material pode contribuir significativamente para a melhoria da absorção de energia e, consequentemente, para a segurança veicular. A Figura 5 ilustra esse comportamento, apresentando as curvas tensão-deformação obtidas para os aços QP700/1180 em diferentes velocidades de deformação, conforme ensaios realizados pela General Motors. Os aços médio manganês apresentam teores de Mn que variam, em geral, entre 3% e 12%, além de conterem adições de silício, alumínio e elementos microligantes. Por meio do refinamento controlado dos constituintes microestruturais — equilibrando as frações de austenita,

Figura 4 Comparação de propriedades das classes QP980 e DP980 [4].

ferrita e/ou martensita — esses aços exibem desempenho mecânico notável, alcançando resistência à tração de até 2000 MPa e alongamentos totais de até 80%. Apesar do elevado potencial, esses materiais ainda não são amplamente comercializados.

Figura 6 Curvas tensão-deformação de diferentes classes de AHSS de terceira geração [6].

O comportamento mecânico dos aços médio manganês é fortemente influenciado pela composição química — especialmente pelos teores de manganês e carbono — e pelo ciclo térmico adotado. Não há, até o momento, uma rota termomecânica padronizada para a fabricação desses aços. Diversas estratégias vêm sendo investigadas, incluindo recozimento intercrítico, múltiplos recozimentos, estágios de austenitização, passes de laminação, além de etapas de partição semelhantes às aplicadas nos aços Q&P. Cada rota de processamento possibilita a obtenção de propriedades bastante distintas. Por exemplo, tratamentos com recozimento duplo resultam em uma ampla gama de combinações de resistência e ductilidade, com resistências à tração variando de aproximadamente 1000 MPa a 1700 MPa e alongamentos totais entre 15% e 40%. Em uma rota especial envolvendo laminação a quente, recozimento, laminação a morno, laminação a frio e partição, um aço com composição 0,47C–10Mn–2Al–0,7V alcançou um limite de escoamento de 2,2 GPa (2200 MPa) e alongamento uniforme de 16% [7]. Os aços médio manganês podem exibir, simultaneamente, os efeitos TRIP e TWIP. Como mencionado anteriormente, o efeito TRIP ocorre quando a austenita se transforma em martensita durante a deformação. Já no efeito TWIP, a austenita sofre maclação por deformação, formando maclas que atuam como barreiras ao movimento das discordâncias, aumentando, assim, a resistência do material. A coexistência desses mecanismos confere

aos aços médio manganês com efeitos TWIP-TRIP uma combinação excepcional de alta resistência e excelente ductilidade. Como exemplo, um aço contendo 10% de Mn, 0,3% de C, 3% de Al e 2% de Si atinge resistência à tração superior a 1100 MPa, associada a um alongamento total superior a 60% [8].

A Figura 6 compara as curvas tensão-deformação de diferentes classes de AHSS de terceira geração. Os aços TBF apresentam limite de escoamento inferior, mas exibem elevada taxa de encruamento. Os aços Q&P, por sua vez, combinam alto limite de escoamento com uma relação R_p0,2/R_m relativamente baixa e bom alongamento uniforme. Já os aços médio manganês, que se beneficiam da atuação sucessiva dos mecanismos TWIP e TRIP, demonstram excelente capacidade de encruamento, alcançando limites de resistência superiores aos das demais classes, mas mantendo alongamentos totais comparáveis.

APLICAÇÕES: ALTO

DESEMPENHO E ENGENHARIA PARA REDUÇÃO DE PESO

Quase uma década de esforços conjuntos entre as indústrias globais do aço e automotiva resultou na introdução dos aços avançados de terceira geração (AHSS) em aplicações de produção em larga escala. A primeira aplicação comercial ocorreu em um veículo da General Motors, o Chevy Sail 2016, que utilizou um aço processado por têmpera e partição com resistência à tração mínima de 980 MPa e alongamento total mínimo de 15% [5]. Com a crescente demanda global por essas tecnologias, tornou-se necessária a ampliação da disponibilidade desses materiais em diferentes regiões. Nesse sentido, foram selecionadas classes específicas para desenvolvimento em escala global, com processos de qualificação já em andamento para os níveis de resistência de 980 MPa e 1180 MPa.

Devido à combinação equilibrada entre resistência e ductilidade, os AHSS de terceira geração vêm substituindo com sucesso os aços de primeira geração em aplicações que envolvem estruturas de geometria complexa. A Toyota Motor Europe, por exemplo, enfrentava desafios na estampagem de um AHSS convencional, que apresentava problemas de conformabilidade global e local. A solução adotada foi a substituição do material pelo TBF980. As alterações no projeto foram implementadas diretamente em um veículo de produção. A elevada resistência do TBF980 permitiu reduzir em 20% a espessura do componente em relação ao modelo anterior. Além disso, sua superior conformabilidade possibilitou otimizar o design da peça, tornando-a 6% mais estreita e 20% mais curta. No total, essas melhorias resultaram em uma redução de peso aproximada de 1 kg no veículo [9].

Figura 7 Aplicações do QP980 em veículos da General Motors [10].

A Figura 7 mostra aplicações em que o QP980 substituiu o DP590 em veículos da General Motors possibilitando a redução de peso dos componentes. Além dessas iniciativas, diversas outras aplicações potenciais para os AHSS de terceira geração estão sendo avaliadas, o que reforça a tendência de expansão do uso desses materiais nas futuras gerações de veículos.

Apesar do elevado potencial, algumas questões ainda restringem a aplicação dos aços de terceira geração, sobretudo devido aos custos elevados e à menor soldabilidade. No entanto, a tendência é que, no futuro, os aços de terceira geração substituam gradualmente os aços PHS (Press Hardened Steels) em aplicações de segurança que demandam maior resistência, além de ocuparem o lugar dos aços DP em processos que exigem melhor conformabilidade.

CONCLUSÃO

Resultantes de intensas pesquisas em design de ligas e processamento termomecânico, os AHSS de terceira geração oferecem uma combinação única de resistência elevada, excelente ductilidade e capacidade de conformação superior, superando as limitações das gerações anteriores. A consolidação de três principais categorias — TBF, Q&P e médio manganês — amplia as possibilidades de aplicação desses materiais em componentes automotivos críticos, onde a redução de peso e a manutenção da integridade estrutural

são essenciais. Aplicações recentes demonstram que esses aços já são realidade industrial, permitindo não apenas ganhos em desempenho e segurança, mas também significativa redução de peso e otimização do design. Apesar estarem em processo de desenvolvimento e consolidação de normas globais, os AHSS de terceira geração mostram um enorme potencial para se tornarem uma importante solução para as próximas gerações de veículos, impulsionando a inovação e atendendo às crescentes demandas por eficiência energética, redução de emissões e segurança veicular.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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2. NISSAN MOTOR CORPORATION. Nissan Technical Review, No. 76, 2015.

3. HONG, S. C.; AHN, C. J.; NAM, S. Y.; KIM, S. J.; YANG, C. H.; SPEER, J. G.; MATLOCK, D. K. Study on AHSS. Metals and Materials International, v. 13, n. 6, p. 439–445, 2007.

4. CHEN, X.; NIU, C.; LIAN, C.; LIN, J. e evaluation of formability of the 3rd generation advanced high strength steels QP980 based on digital image correlation method. Procedia Engineering, v. 207, p. 556–561, 2017.

5. HORVATH, C. D.; ENLOE, C. M. Opportunities and challenges for 3rd generation advanced high-strength steels in automotive body structures. In: 2017 Great Designs in Steel. American Iron and Steel Institute, 2017. (Apresentação).

6. LIU, L.; HE, B.; HUANG, M. X. e role of transformation-induced plasticity in the development of advanced high strength steels. Advanced Engineering Materials, v. 19, n. 12, 2017.

7. HE, B. B.; HU, B.; YEN, H. W.; CHENG, G. J.; WANG, Z. K.; LUO, H. W.; HUANG, M. X. Superior mechanical performance of medium Mn steels. Science, v. 357, p. 1029, 2017.

8. HU, X.; SUN, X.; HECTOR, L. G.; REN, Y. Individual phase constitutive properties of a TRIP-assisted QP980 steel from a combined synchrotron X-ray di raction and crystal plasticity approach. Acta Materialia, v. 132, p. 230–244, 2017.

9. ARMAN, E. O.; HEBESBERGER, T. Development of a TBF980 MPa class steel to meet challenges of weight reduction & stampability. In: Materials in Car Body Engineering 2017, Bad Nauheim, Alemanha, 17 maio 2017. (Apresentação).

10. WANG, L.; BIAN, J.; WANG, J.; YE, Y. Development and application of new generation AHSS based on Q&P process. In: Materials in Car Body Engineering 2019, Bad Nauheim, Alemanha, 2019. (Apresentação).

Graduado em Engenharia Metalúrgica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) em 2018, com mestrado (2020) e doutorado (2025) em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais pela mesma instituição. Atualmente, é técnico metalurgista na mesma universidade. Possui ampla experiência em ferramentas CAD e CAE. Especialista em processos de fabricação, projeto de ferramentas, simulação numérica e materiais de engenharia. Tem vivência tanto no setor produtivo quanto em pesquisa e docência, com foco em pesquisas e consultorias voltadas ao controle e otimização de processos industriais. Contato: andre.rosiak@ufrgs.br

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COMPARAÇÃO ENTRE VISIOPLASTICIDADE E FEM PARA DETERMINAÇÃO DAS DEFORMAÇÕES NA ESTAMPAGEM INCREMENTAL EM LATÃO C-268

RESUMO

Este trabalho tem objetivo realizar a comparação entre o método de visioplasticidade e o método de elementos nitos para determinação das deformações aplicadas no processo de Estampagem Incremental. Neste trabalho foram realizados quatro experimentos de Estampagem Incremental em chapas de latão C268 com espessura inicial 0,81 mm. Os corpos de prova foram conformados em diferentes profundidades, a m de se obter peças com diferentes níveis de deformação. Após a conformação as deformações foram medidas pelo método da visioplasticidade a partir de uma grade de círculos de 1 mm de diâmetro, gravada nas chapas por processo a laser. Em seguida foi realizada análise de elementos nitos a m de avaliar as deformações nas chapas para as mesmas condições utilizadas nos experimentos. As chapas foram ainda cortadas ao meio para realização de medição direta de espessura com micrômetro. Os resultados das medições de visioplasticidade foram então comparadas com os resultados de elementos nitos e com os dados de espessura obtidos por medição direta nas chapas cortadas. Comparado com a medição direta, o método visioplasticidade apresentou erro percentual de 1,30 a 8,64%, enquanto que o método de elementos nitos apresentou erro percentual nas medições de 0,39 a 6,03 %.

Palavras chave: Estampagem Incremental, Deformação, Visioplasticidade, Método de Elementos Finitos.

(1) Mechanical Engineer; Federal University of Rio Grande do Sul,

regis.m.de.souza@gmail.com, (2) Prof. Dr. Eng.; IFSC (Federal Institute of Santa Catarina), rafael.schreiber@ifsc.edu.br, (3) MSc. Eng.; Federal University of Rio Grande do Sul, andrison@g1equipamentos. com.br, (4) Mechanical Engineer; Federal University of Rio Grande do Sul, dinathansb@hotmail.com, (5) Mechanical Engineer, Federal University of Rio Grande do Sul, engenheirogaio@hotmail.com, (6) Prof. Dr. Ing.; UFRGS (Federal University of Rio Grande do Sul), schaefer@ufrgs.br

ABSTRACT

is work aims to compare the visioplasticity method and the nite element method to determine the strainss applied in the Incremental Sheet Forming process. In this work, four Incremental Sheet Forming experiments were carried out on C268 brass sheets with an initial thickness of 0.81 mm. e specimens were formed at di erent depths, in order to obtain pieces with di erent levels of strain. A er conformation, the strains were measured by the visioplasticity method from a grid of circles with a diameter of 1 mm, engraved on the sheets by laser process. en nite element analysis was performed in order to evaluate the strains in the sheets for the same conditions used in the experiments. e sheets were further cut in half for direct thickness measurement with a micrometer. e results of the visioplasticity measurements were then compared with the nite element results and with the thickness data obtained by direct measurement on the cut sheets. Compared with the direct measurement, the visioplasticity method presented a percentage error of 1.30 to 8.64%, while the nite element method presented a percentage error in the measurements of 0.39 to 6.03%.

Key Words: Incremental Sheet Forming, Strain, Visioplasticity, Finite Element Method.

R ÉGIS M ARCELO DE S OUZA (1), R AFAEL G USTAVO S CHREIBER (2), A NDRISON R ODRIGUES T EIXEIRA (3),

IONATAN DE S OUZA B RITTO (4), J EFERSON C AMILOTTI G AIO (5), L ÍRIO S CHAEFFER (6)

ARTIGO

1. INTRODUÇÃO

A diversificação recente do mercado no que diz respeito à conformação de chapas metálicas permitiu o desenvolvimento de novos métodos de fabricação flexíveis para pequenos lotes de produção com baixos custos de ferramental aplicado. Ceretti et al. [1] descreveram processos inovadores introduzidos neste campo, tais como conformação por estiramento flexível, conformação por molde de chapa e conformação por fluído de chapa. Jeswiet et al. [2] apresentam modificações que têm acontecido em processos convencionais de conformação em chapas tais como repuxamento, embutimento, corte e dobra. Nesta mesma via, Malwad e Nandedkar [3] destacam que na maioria das indústrias de manufatura, a fase de desenvolvimento é uma etapa importante na determinação ou aprimoramento de um produto antes de prosseguir para a produção regular.

Nesse contexto, o processo de Estampagem Incremental se coloca como um método inovador e de elevado ganho em custo e tempo em termos de prototipagem rápida, adaptabilidade e lotes pequenos [3], também se destaca pela elevada flexibilidade e viabilidade na customização de peças [4]. Entretanto, todo avanço tecnológico e inovação também possuem desvantagens, Langella et al. [4] afi rmam a necessidade de estudos mais profundos sobre as variáveis que restringem a Estampagem Incremental, tal como o tempo maior de conformação em comparação a outros processos de conformação, que pode ser ainda maior para elevadas espessuras de material [5]. Oleksik et al. [6] citam a deficiência em alcançar algumas formas geométricas e a baixa precisão dimensional do processo como sendo um fator desfavorável.

com alta fricção e rotação. A ferramenta de conformação foi fabricada em aço rápido, temperado e revenido e com dureza de 53 HRC. A ferramenta foi fabricada com ponta semiesférica e raio de 5 mm, sendo sua superfície de ponta polida para maior controle da fricção e melhor acabamento superficial nos experimentos [13]. Para fi xação dos corpos de prova, foi desenvolvido um dispositivo em aço SAE1045 constituído por uma base maciça e um prensa-chapas. O objetivo do dispositivo foi garantir a rigidez e estabilidade no processo, evitando vibrações excessivas e quaisquer outras influências nos resultados [14]. A Figura 1 apresenta o dispositivo utilizado nos experimentos com a ferramenta realizando a conformação de um canal na chapa até a profundidade (h).

Figura 1- Dispositivo utilizado para conformação em Estampagem Incremental

A Estampagem Incremental consiste na conformação de uma chapa com uma espessura inicial conhecida (s0) a qual é fi xada por um prensa-chapas a uma base ou estrutura, que por sua vez é fi xada à mesa de uma máquina operatriz. Uma ferramenta com ponta semiesférica e raio (r) é acoplada a um dos eixos da máquina e irá percorrer um trajeto que consiste na combinação de parâmetros que irão atuar em simultâneo até alcançar a geometria desejada da chapa, esses parâmetros são compostos por: incremento vertical (Δz), incremento horizontal (Δxy), avanço da ferramenta (a), rotação da ferramenta (N) [7]. Sendo que a trajetória da ferramenta é geralmente defi nida por programação em soft ware CAM, e este programa é posteriormente transferido para o comando CNC da máquina operatriz [8]. O processo de Estampagem Incremental pode ser facilmente realizado tanto em centros de usinagem CNC [9,10], quanto em tornos CNC [11] ou através de braços robóticos [12].

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Para realização dos experimentos de Estampagem Incremental foi utilizado um centro de usinagem CNC ROMI Discovery 380. O lubrificante usado foi um óleo mineral HIBRAMAX VG100, largamente utilizado em sistemas

Neste estudo foram utilizados corpos de prova em latão de liga C-268, em formato retangular com dimensões 0,81 x 60 x 160 mm para possibilitar a conformação do canal reto em diferentes incrementos. As deformações foram verificadas através de dois métodos distintos: O primeiro método por visioplasticidade (medição das elipses) e em medição direta (cortando cada um dos corpos de prova ao meio pelo comprimento). No segundo método, foi realizada a simulação pelo método de elementos fi nitos (FEM) para avaliar as deformações, aplicando as mesmas condições realizadas nos experimentos.

2.1 EXPERIMENTOS DE ESTAMPAGEM INCREMENTAL

Para a realização dos experimentos por Estampagem Incremental, foram determinados trajetos individuais em soft ware CAM e transferidos os programas para o comando CNC da máquina operatriz. Os trajetos foram elaborados para fabricação de canais com incrementos verticais (Δz) de 1 mm, sem rotação da ferramenta e com velocidade de avanço de 250 mm/min. Conforme indicado na Figura 2, no primeiro experimento foi conformado um canal de profundidade de 1 mm de um lado e de 2 mm do doutro lado. No segundo experimento as profundidades foram de 3 e 4 mm, enquanto que no terceiro experimento as profundidades máximas conformadas foram de 5 e 6 mm. Um quarto experimento foi realizado, mas neste caso ocorreu a ruptura do material ao atingir a profundidade de 7 mm.

Figura 2- Trajeto dos experimentos realizado no estudo

2.2 MEDIÇÃO POR VISIOPLASTICIDADE

Para realização da medição das deformações nas chapas por visioplasticidade, os corpos de prova necessitaram receber uma gravação a laser de círculos de diâmetro inicial (d0) de 1 mm justapostos em colunas e linhas, formando uma malha cobrindo a superfície oposta à superfície que recebeu a atuação da ferramenta (Figura 3a). A deformação obtida pela Estampagem Incremental no material é demonstrada pelo

alongamento da grade de círculos, alternando este formato para uma forma elíptica após a deformação (Figura 3b) de dimensão (d1), a qual variou conforme foram aplicadas as deformações com diferentes profundidades máximas nos experimentos.

(b)

Figura 3- Detalhe da malha de círculos sobre a superfície do corpo de provas (a), condição dos círculos antes e após a deformação da chapa (b)

Após a fi nalização das conformações de canal reto sobre os corpos de prova, foram realizadas as medições para obtenção dos resultados de visioplasticidade. A medição foi realizada sobre a região de maior deformação, a qual é demonstrada pela formação da elipse com maior dimensão d1 a partir do círculo d0 (Figura 4)

Figura 4Maior deformação demonstrada pelo círculo conformado em elipse

A medição por visioplasticidade consiste em sobrepor uma escala flexível (Figura 5a), posicionando a sua faixa de medição que melhor se encaixar na elipse com a maior deformação (Figura 5b). O objetivo de a escala ser flexível é facilitar o manuseio, possibilitando a sobreposição na curvatura da superfície conformada do corpo de prova e garantir um posicionamento e visualização mais fácil.

Figura 5- Escala ﬂexível para medição por visioplasticidade (a), Detalhe da medição da escala sobreposta à elipse encontrada com maior deformação em d1 (b) (a) (b)

Para interpretação da faixa de medição da escala, a maior deformação φ1 (deformação verdadeira principal) é determinada pelo logaritmo natural da razão do comprimento da elipse (d1) pelo diâmetro do círculo (d0) gravado na chapa, conforme apresentado na Equação 1.

-> Eq. [1]

Onde: φ1 = deformação verdadeira no comprimento (-); d1 = comprimento da elipse - obtida pela deformação do círculo gravado na chapa para análise das deformações (mm);

d0 = diâmetro do círculo gravado na chapa antes das deformações (mm).

2.3

MEDIÇÃO DIRETA

Na medição direta, a menor espessura obtida na região de maior deformação (s1) foi medida com o auxílio de um micrômetro convencional milesimal. os resultados obtidos em mm, foram tabulados para posterior comparativo com a simulação por elementos fi nitos e visioplasticidade. Para possibilitar a medição direta, cada um dos corpos de prova foi cortado na seção transversal, cruzando a menor espessura obtida nas conformações (Figura 6).

2.4 MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS

Para estimativas de comportamentos de projeto, usam-se metodologias de elementos finitos, sendo que o papel de um elemento finito é interpolar um espaço de função de finita dimensão, formando o “elemento geométrico” [15]. Assim, tem-se a análise em funções (nodal, de borda, faceta e volume), com quais os espaços discretos são representados, ficam anexos à interpretação destas funções no intuito de discretizar o modelo. As propriedades dos espaços discretos permitem equivalentes vetoriais no domínio contínuo [15]. Nos estudos de [16], o método dos elementos finitos (FEM) é escolhido pelas características de convergência de uma solução para qualquer problema que tenha características de ser discretizado em uma faixa finita de derivadas (parciais/ espaciais) e condições iniciais interpostas.

Foi realizada análise utilizando o Método de Elementos Finitos a fim de avaliar a espessura final e a consequente deformação após cada incremento de deformação no ensaio do canal. A simulação foi realizada usando o software Simufact Forming® no módulo Sheet Metal Forming®, com o tipo de simulação 3D elementos do tipo sólido. Todo o ferramental para o processo, constituído de ferramenta de conformação, prensa-chapas, base e chapa a ser conformada, foram modelados a fim de simular uma condição o mais próxima possível do ensaio dos realizados. A fim de diminuir o tempo total de simulação, o comprimento do canal foi reduzido no modelo de simulação para 30 mm.

As trajetórias de ferramenta foram definidas na simulação por meio de tabela de movimentos (tabular motion) usando o tempo de deslocamento da ferramenta calculado em função da velocidade de avanço de 250 mm/min, conduzida nos experimentos. A temperatura inicial do ferramental foi configurada para a simulação como 20ºC, e o coeficiente de atrito foi configurado como 0,1 seguindo a lei de Coulomb. O material foi configurado como latão C268 com curva de escoamento kf = 736.φ0,2618. Além disso, o material foi considerado isotrópico na simulação. A malha do material da chapa foi configurada com comprimento de aresta de 1 mm e com três elementos sob a espessura da chapa. O primeiro nível de refinamento foi configurado para a caixa de refinamento posicionada no local de deformação do material, conforme indicado na Figura 7. Na caixa de refinamento a aresta de malha foi de 0,5 mm.

Figura 6- Corte transversal do corpo de prova para medição direta

Figura 7: Conﬁguração da simulação

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Em todos os experimentos a deformação obtida pelo incremento da ferramenta de Estampagem Incremental sobre a chapa, resultou na formação de um canal com mesmo raio da ferramenta. Os experimentos foram realizados aplicando gradualmente incrementos verticais de 1 em 1 mm até que ocorresse a fratura. Conforme indicado na Figura 8, no primeiro experimento foram obtidas as profundidades de 1 e 2 mm, no segundo experimento as profundidades de 3 e 4 mm, no terceiro experimento as profundidades de 5 e 6 mm, enquanto que no quarto experimento ocorreu a fratura do material na profundidade de 7 mm. Na profundidade de 7 mm a fratura ocorreu de forma catastrófica, acompanhando o movimento da ferramenta até a interrupção da execução do trajeto. Devido ao modo como a fratura ocorreu no último incremento, neste corpo de prova não foi realizada a medição direta de espessura. Sendo assim, a espessura crítica para este material, nestas condições de processo, foi considerada o s1 = 0,398 mm, determinada por medição direta com micrômetro na profundidade de 6 mm.

Figura 8- Sequência de conformação dos corpos de prova até a ruptura

A temperatura de trabalho foi desconsidera uma vez que sua verificação medida ao fundo da formação do canal durante a deformação demonstrou uma pequena variação, mantendo ao longo de todos os incrementos a média de 26°C, tendo à temperatura ambiente verificada em 18°C.

O local utilizado para determinação da espessura fi nal da chapa na simulação foi determinado sobre a região posicionada entre o centro e a extremidade do canal (Figura 9). Este

ponto foi selecionado a fi m de permitir melhor comparação entre os dados obtidos por cada método, já que este ponto é de fácil medição direta e de fácil medição por visioplasticidade.

Figura 9- Ponto de referência para determinação da espessura ﬁnal na simulação

A Tabela 1 relaciona as medições de espessura final em cada experimento, em função da profundidade do canal (h). Na tabela estão relacionadas as medições em função do método de visioplasticidade, FEM e medição direta da chapa seccionada.

Visoplast. FEM Medição direta S1 (mm)

1 0,748 0,776 0,779

0,458

0,426 0,374 0,398 h (mm) Visoplast. FEM Medição direta 1 (-) 1 0,079 0,043 0,039

0,079 0,085 0,076

0,220 0,219 0,202

0,342 0,394 0,362 5 0,453 0,570

Tabela 1Resultados das medições de espessura por diferentes métodos

No entanto, o cálculo de deformação em espessura, a partir dos dados de espessura fi nal e inicial no FEM e na medição direta foram realizados por meio da Equação 3. 1 0 3 h (mm)

Já que, para o estado plano de deformações obtido no ensaio do canal, a deformação verdadeira principal (φ1) obtida pela visioplasticidade se relaciona com a deformação em espessura (φ3) pela relação φ1=- φ3, conhecendo a deformação principal por visioplasticidade é possível determinar a espessura fi nal da chapa (s1) por meio da Equação 2. -> Eq. [2]

-> Eq. [3]

Baseado na Tabela 1 foi elaborada a Figura 10, onde é possível observar a comparação entre os valores de medição de espessura obtidos pelos três métodos, com os resultados da espessura fi nal s1 muito semelhantes, com um leve distanciamento para os resultados da visioplasticidade. Essa diferença mais acentuada obtida pela visioplasticidade já era esperada, em virtude de se tratar de um método manual e por ter influência direta pelo diâmetro do círculo gravado, já que quanto menor o diâmetro do círculo gravado mais localizada será a análise [17].

Conforme apresentado na Figura 11 o erro percentual para FEM, foi de modo geral inferior ao apresentado pela visioplasticidade. Além disso, na visioplasticidade o erro variou de 1,81 a 8,64 %, sendo o valor médio de erro 3,97%. Para FEM o erro variou de 0,39 a 6,03 %, sendo o valor médio de erro 2,60%. Em ambos os casos o erro médio pode ser considerado relativamente baixo. Na Figura 10 verifica-se uma tendência de aumento de erro percentual por FEM à medida que ocorrem maiores deformações no material, enquanto que para visioplasticidade essa tendência ocorre, apesar de não ser tão evidente.

4. CONCLUSÕES

Figura 10- Comparação da espessura dos diferentes métodos de medição

Na Figura 11 é possível avaliar o erro percentual para visioplasticidade e FEM em relação a medição direta de espessura para cada profundidade deformada.

Figura 10- Variação de erro percentual para visioplasticidade e FEM em relação a medição direta de espessura para cada profundidade deformada

Neste trabalho foram realizados 4 experimentos de Estampagem Incremental em chapas de latão C-268 com espessura inicial 0,81 mm, para deformação de canais com diferentes profundidades até que ocorresse a fratura no material. Após a conformação das peças os valores de espessura fi nal e deformação foram determinados por medição direta, visioplasticidade e pelo método de elementos fi nitos (FEM), obtendo-se as seguintes conclusões:

• Os três métodos de determinação das espessuras e das deformações apresentaram valores muito semelhantes;

• Comparada à medição direta a visioplasticidade apresentou erro percentual nas medições de 1,30 a 8,64%;

• Comparada à medição direta o FEM apresentou erro percentual nas medições de 0,39 a 6,03 %.

• Os valores obtidos por FEM são mais precisos que os obtidos pela visioplasticidade.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Régis Marcelo de Souza: Gerente da Qualidade na Novus Produtos Eletrônicos. Mestre do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas, Meta lúrgica e de Materiais (PPGE3M) em 2023 pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) na área de conformação mecânica. Graduado em Administração em 2015 pela UniRitter Contato: regis.m.de.souza@gmail.com

REVISÃO SOBRE O PROCESSO DE STRETCH FORMING: PRINCÍPIOS, MODELAGEM E PERSPECTIVAS INDUSTRIAIS.

MATHEUS RIFFEL, R AFAEL PANDOLFO, ANDRÉ ROSIAK, L IRIO S CHAEFFER

RESUMO

Ostretch forming é um processo de conformação de chapas metálicas amplamente utilizado em aplicações que exigem elevada precisão dimensional e superfícies livres de defeitos, especialmente nos setores aeronáutico, automotivo e naval. Diferenciando-se do deep drawing, em que o material é puxado para dentro da matriz, o stretch forming caracteriza-se pela fixação perimetral da chapa e pela conformação resultante do estiramento controlado sobre um punção ou molde rígido. Entre os principais parâmetros do processo destacam-se as condições de fixação, a velocidade de deformação e as propriedades mecânicas do material, sendo estas decisivas para evitar falhas como necking e ruptura. Avanços recentes em modelagem analítica e simulação numérica, em particular com o uso do Método dos Elementos Finitos (FEM), têm permitido maior compreensão da distribuição de tensões e do comportamento não linear durante o processo. Além disso, a incorporação de algoritmos de inteligência artificial e técnicas de otimização vem ampliando a precisão da predição de falhas e a eficiência no ajuste de parâmetros. O desempenho do processo também depende fortemente das características do material, como encruamento, anisotropia e sensibilidade à velocidade de deformação, fatores especialmente relevantes em ligas de alumínio e aços de alta resistência. Na prática industrial, o stretch forming encontra aplicações consolidadas na fabricação de painéis de fuselagem e asas de aeronaves, estruturas automotivas leves e componentes navais de grande porte. Contudo, ainda existem desafios relacionados à uniformidade da espessura, à limitação de geometrias complexas e ao elevado custo de equipamentos e ferramentas. Como tendências futuras, destacam-se a aplicação em materiais avançados (compósitos, ligas de titânio), a integração com a manufatura aditiva, o uso de sistemas híbridos com aquecimento locali-

zado e a incorporação de tecnologias da Indústria 4.0, como sensores inteligentes e monitoramento em tempo real.

INTRODUÇÃO

Os processos de conformação de chapas metálicas desempenham um papel central na fabricação de componentes industriais, sendo amplamente utilizados nos setores automotivo, aeronáutico, naval e de energia. Entre as diferentes técnicas disponíveis, o stretch forming (conformação por estiramento) destaca-se como um processo capaz de produzir peças de grande porte, com geometrias complexas e elevada qualidade superficial, atendendo a requisitos de precisão dimensional e desempenho estrutural que são frequentemente demandados em aplicações de alto valor agregado (LIEWALD, 2021).

O stretch forming diferencia-se de outros processos de conformação, como o deep drawing (estampagem), pelo princípio fundamental de fixação da chapa em sua periferia e posterior conformação através do estiramento sobre um punção ou molde rígido (Figura ??). Enquanto no deep drawing a chapa é puxada para dentro da cavidade da matriz, permitindo um fluxo de material que tende a manter a espessura relativamente constante, no stretch forming a deformação é obtida predominantemente pelo alongamento do material. Como consequência, a redução da espessura é inevitável e deve ser cuidadosamente controlada para evitar falhas como instabilidade plástica, necking localizado e ruptura. Essa distinção fundamental confere ao processo vantagens em termos de qualidade superficial e precisão geométrica, ao mesmo tempo em que impõe desafios relacionados à uniformidade de espessura e ao limite de conformabilidade dos materiais (LIEWALD, 2015; TEKKAYA, 2021).

Key Words: Incremental Sheet Forming, Strain, Visioplasticity, Finite Element Method.

Figura 1: Processo de conformação

Historicamente, o stretch forming tem sido aplicado principalmente na indústria aeronáutica, especialmente na fabricação de painéis de fuselagem e asas, onde a exigência de geometrias curvas e tolerâncias restritas torna o processo altamente competitivo. Mais recentemente, sua aplicação tem se expandido para outros setores, como a indústria automotiva, na produção de componentes estruturais leves que contribuem para a redução do peso veicular e, consequentemente, das emissões de CO₂. Também são relatadas aplicações na indústria naval e em estruturas metálicas de grande porte, nas quais a combinação de resistência mecânica e precisão geométrica é essencial (BRABIE, 2018). A viabilidade técnica do stretch forming depende de uma série de fatores, entre os quais se destacam as condições de fi xação da chapa, a velocidade de deformação, a geometria do punção e, sobretudo, as propriedades mecânicas do material. Materiais metálicos de elevada resistência e boa ductilidade, como ligas de alumínio da série 5xxx e 7xxx, aços de alta resistência de baixa liga (HSLA) e ligas de titânio, são frequentemente empregados em função de sua capacidade de suportar deformações significativas antes da falha. Ainda assim, características como anisotropia, sensibilidade à velocidade de deformação e comportamento de encruamento influenciam de maneira decisiva a janela operacional do processo (YANG, 2000; YOKITA, 2017; XU, 2023).

Com o avanço das ferramentas de modelagem e simulação computacional, o stretch forming vem sendo estudado de maneira mais aprofundada nas últimas décadas. Modelos analíticos baseados em equações de membrana foram os primeiros a fornecer uma descrição simplificada das tensões envolvidas no processo. No entanto, a complexidade das geometrias industriais e o comportamento não linear dos materiais metálicos exigiram a adoção de métodos

numéricos, sendo o Método dos Elementos Finitos (FEM) a principal abordagem. O uso de simulações numéricas permite prever a distribuição de tensões, a evolução da espessura e os locais potenciais de falha, além de auxiliar no projeto de ferramentas e na defi nição de parâmetros de processo. Mais recentemente, técnicas baseadas em inteligência artificial, como redes neurais artificiais e algoritmos de otimização, têm sido incorporadas às simulações, ampliando a capacidade preditiva e reduzindo custos experimentais (SHIN, 2016; SHEN, 2019).

Apesar de suas vantagens, o stretch forming apresenta limitações que ainda restringem sua adoção em larga escala. A principal delas refere-se à inevitável redução da espessura, que pode comprometer a resistência estrutural do componente fi nal. Além disso, o processo exige equipamentos de grande porte e ferramentas específicas, o que resulta em custos elevados de investimento e operação. Outro desafio importante é o controle preciso das condições de fi xação e estiramento, visto que pequenas variações podem resultar em defeitos significativos. A busca por soluções para essas limitações constitui um campo ativo de pesquisa, envolvendo o desenvolvimento de novos materiais, o uso de sistemas híbridos com aquecimento localizado e a integração de sensores para monitoramento em tempo real (SHEN, 2019; LIEWALD, 2021).

Neste contexto, este artigo de revisão tem como objetivo reunir e analisar criticamente o conhecimento disponível sobre o processo de stretch forming, abrangendo desde seus fundamentos teóricos até os avanços em modelagem, as aplicações industriais consolidadas, os desafios técnicos e as perspectivas de inovação. Busca-se, assim, oferecer uma visão abrangente do estado da arte, identificando as principais contribuições acadêmicas e industriais, bem como as lacunas que ainda limitam a evolução e a competitividade do processo.

FUNDAMENTOS DO PROCESSO

O stretch forming (conformação por estiramento) é um processo de conformação mecânica de chapas metálicas no qual a deformação é obtida principalmente por meio do alongamento controlado do material. Diferente de outros processos, como o deep drawing ou a estampagem convencional, o stretch forming não depende de um fluxo de material para dentro da cavidade da matriz, mas sim da fi xação do blank em sua periferia, que é estirado sobre um molde ou punção até adquirir a geometria desejada. Essa característica confere ao processo uma singularidade: a distribuição das tensões se dá de forma mais uniforme na superfície da chapa, resultando em componentes com alta qualidade superficial, sem marcas significativas de contato e com grande precisão dimensional (BRABIE, 2018).

PRINCÍPIOS MECÂNICOS

O princípio fundamental do stretch forming está na aplicação de forças de tração ao longo do perímetro da chapa, geralmente por meio de garras ou dispositivos de fi xação, que mantêm a peça rigidamente presa durante o processo. Em seguida, a chapa é pressionada contra o molde, normalmente rígido, assumindo sua geometria. O processo ocorre, portanto, sob um estado de tensões biaxiais predominantes, com alongamento da chapa em duas direções principais (Figura 2). Esse estado de tensões promove uma distribuição relativamente homogênea da deformação, mas, ao mesmo tempo, impõe uma redução inevitável da espessura, já que a conformação resulta diretamente do estiramento do material (HARDT, 2001; TEKKAYA, 2021).

Figura 2: Ferramental utilizado no processo de Stretch Forming. Fonte: Metal Forming Magazine (2014).

Parâmetros de Processo

O desempenho do stretch forming é fortemente influenciado por um conjunto de parâmetros interdependentes (TEKKAYA, 2021):

• Condições de fi xação: A maneira como a chapa é presa em suas bordas é decisiva para o resultado fi nal. Uma fi xação excessivamente rígida pode provocar concentrações de tensões e rupturas prematuras, enquanto uma fi xação insuficiente pode resultar em deslizamento do material, perda de precisão dimensional e defeitos superficiais.

• Geometria do molde/punção: O raio de curvatura, a altura e a forma do molde defi nem o caminho de deformação imposto à chapa. Moldes com geometrias muito abruptas podem induzir regiões críticas de concentração de deformação.

• Velocidade de deformação: Velocidades elevadas

podem favorecer a instabilidade plástica, enquanto velocidades muito baixas aumentam o tempo de ciclo, afetando a produtividade. Além disso, certos materiais, como ligas de alumínio, apresentam sensibilidade significativa velocidades de deformação.

• Temperatura: O processo é tipicamente realizado em temperatura ambiente, mas em alguns casos pode ser combinado com aquecimento localizado, a fi m de aumentar a ductilidade do material e reduzir as tensões necessárias para a conformação.

• Lubrificação e atrito: Embora menos críticos que em processos como o deep drawing, os efeitos de atrito entre a chapa e o molde influenciam a uniformidade da deformação e a qualidade superficial.

O controle adequado desses parâmetros é essencial para alcançar peças com espessura uniforme, sem defeitos de necking e com fidelidade geométrica em relação ao molde. Comportamento do Material

A seleção do material é um dos fatores mais determinantes para a viabilidade do stretch forming. O processo exige que o material apresente uma combinação de elevada ductilidade e resistência suficiente para evitar fraturas prematuras. Entre os materiais mais utilizados destacam-se (SHIM, 2016; YOKITA 2017):

• Ligas de alumínio (séries 2xxx, 5xxx e 7xxx): amplamente empregadas na indústria aeronáutica pela combinação de baixo peso específico, boa conformabilidade e elevada resistência mecânica.

• Aços de alta resistência de baixa liga (HSLA): aplicados em componentes automotivos, onde a redução de peso deve ser conciliada com requisitos de segurança estrutural.

• Ligas de titânio: utilizadas em aplicações aeroespaciais avançadas, devido à sua elevada relação resistência/ peso e excelente desempenho em altas temperaturas. Propriedades como encruamento, anisotropia e sensibilidade à velocidade de deformação desempenham papel decisivo no limite de conformabilidade. Materiais com elevada capacidade de encruamento podem distribuir melhor as deformações, retardando a ocorrência de necking. Já a anisotropia, presente principalmente em chapas laminadas, influencia a direção preferencial de deformação e pode gerar instabilidades se não for considerada no projeto do processo (LIEWALD, 2021).

Vantagens e Limitações

As principais vantagens do stretch forming incluem (SHEN, 2019; LIU, 2021):

• Obtenção de superfícies de elevada qualidade, sem marcas pronunciadas de contato.

• Alta precisão dimensional, especialmente em peças de grande porte.

• Distribuição relativamente uniforme de tensões e deformações na chapa.

ARTIGO

• Capacidade de conformar geometrias curvas complexas com reduzido número de operações. Entretanto, algumas limitações importantes devem ser destacadas (SHEN, 2019; LIU, 2021):

• Redução inevitável da espessura: fator que pode comprometer a resistência estrutural.

• Limitações geométricas: peças com ângulos muito fechados ou curvaturas abruptas são difíceis de produzir sem falhas.

• Custos elevados de equipamentos: o processo requer prensas de grande porte e sistemas de fi xação robustos.

• Baixa flexibilidade em pequenos lotes: a necessidade de moldes específicos limita a competitividade em produções de baixo volume.

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

O estudo do stretch forming evoluiu significativamente nas últimas décadas, impulsionado pelo desenvolvimento de métodos computacionais avançados e pela crescente demanda industrial por previsões mais precisas do comportamento dos materiais durante a conformação. Inicialmente, a compreensão do processo era baseada em modelos analíticos simplificados, como as equações de membrana, que permitiam estimar a distribuição de tensões e a evolução da espessura sob determinadas condições de carregamento (Figura 3). Embora úteis em fases iniciais de projeto, tais abordagens mostraram-se limitadas frente à complexidade geométrica das peças industriais e ao comportamento não linear dos materiais metálicos (HUANG, 2007; MANIKANDAN, 2014).

3: Simulação componente produzido por Stretch Forming.

O advento do Método dos Elementos Finitos (FEM) revolucionou a análise do stretch forming, permitindo simu-

lações detalhadas do processo e incorporando variáveis como anisotropia, encruamento, atrito e sensibilidade à velocidade de deformação. As simulações numéricas possibilitam prever regiões críticas de concentração de tensões, estimar a evolução da espessura ao longo do estiramento e identificar condições propensas à ocorrência de necking ou ruptura. Além disso, o FEM contribui para a otimização do processo, reduzindo a necessidade de prototipagem física, minimizando custos e acelerando o desenvolvimento de novas geometrias e ferramentas (NAKAMACHI, 1988; MANIKANDAN, 2014).

Outro avanço relevante está na integração de modelos constitutivos avançados às simulações. Equações empíricas, como as de Hollomon e Swi , e formulações mais completas, como a de Hensel-Spittel, têm sido utilizadas para descrever o comportamento de escoamento em função da deformação, da velocidade de deformação e da temperatura. A adoção de modelos mais robustos é essencial para capturar fenômenos como encruamento dinâmico, anisotropia plástica e efeitos de sensibilidade à velocidade de deformação, os quais exercem forte influência no limite de conformabilidade (SHIM, 2016; MANIKANDAN, 2014). Nos últimos anos, técnicas de otimização computacional e inteligência artificial (IA) vêm sendo incorporadas ao estudo do stretch forming. Redes neurais artificiais (RNA), algoritmos genéticos e métodos de aprendizado de máquina têm se mostrado ferramentas eficazes para complementar ou substituir simulações numéricas de alto custo computacional. Esses métodos permitem prever resultados a partir de bancos de dados experimentais ou numéricos, oferecendo rapidez e flexibilidade na avaliação de múltiplas condições de processo. Além disso, a IA tem se destacado na calibração automática de parâmetros constitutivos, na detecção de padrões de falha e na defi nição de janelas ótimas de processamento (GRIGORAS, 2021; GRIGORAS, 2024).

Portanto, os avanços em modelagem e simulação transformaram o stretch forming de um processo tradicional, baseado em métodos empíricos, em uma tecnologia de alta precisão, apoiada em ferramentas computacionais sofisticadas. A tendência atual aponta para o uso combinado de simulações pelo FEM, modelos constitutivos avançados e técnicas de inteligência artificial, em estreita integração com sistemas de monitoramento digital. Essa convergência abre caminho para um controle cada vez mais eficiente, econômico e confiável do processo, ampliando suas possibilidades de aplicação em setores industriais estratégicos (SHIM, 2016; MANIKANDAN, 2014).

MATERIAIS E PROPRIEDADES MECÂNICAS

A seleção adequada de materiais é um dos fatores mais críticos para o sucesso do stretch forming, uma vez que a conformação ocorre predominantemente por estiramento,

Figura

ARTIGO

resultando em elevada solicitação de ductilidade do material. Diferentemente de processos como o deep drawing, em que há fluxo de material para dentro da matriz, no stretch forming não há reposição de espessura, e a deformação excessiva tende a culminar em necking ou ruptura. Assim, compreender a relação entre propriedades mecânicas e desempenho no processo é essencial para expandir sua aplicação em escala industrial (JESWIET, 2008; SHIM, 2016).

MATERIAIS MAIS UTILIZADOS

As ligas de alumínio representam o principal grupo de materiais aplicados ao stretch forming, sobretudo nas indústrias aeronáutica e automotiva. Ligas das séries 2xxx (Al-Cu), 5xxx (Al-Mg) e 7xxx (Al-Zn-Mg-Cu) são amplamente utilizadas em razão de sua combinação de baixa densidade, resistência mecânica satisfatória e boa conformabilidade. Na indústria aeronáutica, por exemplo, chapas de alumínio 2024-T3 e 7075-T6 são frequentemente empregadas em painéis de fuselagem e asas. Já no setor automotivo, ligas da série 5xxx têm sido aplicadas em painéis externos, devido à sua boa resistência à corrosão e capacidade de conformação em geometrias complexas (SHIM, 2016; XU 2023). Além do alumínio, os aços de alta resistência e baixa liga (HSLA) e os aços avançados de alta resistência (AHSS) são cada vez mais explorados no setor automotivo, especialmente em estruturas leves que conciliam redução de peso e requisitos de segurança. Por outro lado, em aplicações aeroespaciais de maior exigência, destacam-se as ligas de titânio, como Ti-6Al-4V, em função da sua elevada relação resistência/peso e excelente desempenho em condições extremas. Mais recentemente, materiais compósitos e híbridos têm sido considerados para expandir o alcance do processo, ainda que sua aplicação seja mais desafiadora devido à anisotropia e à resposta não linear (SATOH, 2003; SHIM, 2016; LEE 2021).

INFLUÊNCIA DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS

Três propriedades principais governam o comportamento dos materiais no stretch Forming (MANIKANDA, 2015):

1. Ductilidade – Materiais com alta capacidade de deformação plástica são mais adequados ao processo, pois conseguem distribuir melhor as tensões sem concentrar deformações em regiões localizadas. A ductilidade é, portanto, um parâmetro limitante: materiais frágeis ou com alongamento reduzido apresentam elevada tendência a falhas prematuras.

2. Encruamento – O coeficiente de encruamento (n) tem papel determinante na distribuição das deformações. Materiais com valores elevados de n promovem maior homogeneidade, retardando a ocorrência de necking localizado. Esse efeito é particularmente importante em ligas de alumínio da série 5xxx, que apresentam encruamento

moderado, favorecendo sua aplicação em componentes de grande porte.

3. Anisotropia – Chapas metálicas laminadas apresentam comportamento anisotrópico devido à textura cristalográfica induzida no processo de fabricação. A razão de anisotropia plástica (r) influencia diretamente a distribuição de deformações em diferentes direções do plano da chapa. Altos valores de r médio favorecem maior resistência ao afi namento, mas anisotropias direcionais elevadas podem resultar em defeitos localizados, como earing. Além desses aspectos, a sensibilidade à velocidade de deformação também exerce influência, especialmente em materiais utilizados em processos de alta velocidade. Em ligas de alumínio e titânio, velocidades elevadas de deformação tendem a reduzir a ductilidade, aumentando a probabilidade de fratura. O controle da temperatura, embora menos comum em stretch forming convencional, pode ser empregado para aumentar a conformabilidade, explorando a diminuição da resistência ao escoamento e o aumento da ductilidade em condições morno ou a quente.

APLICAÇÕES INDUSTRIAIS

O stretch forming ocupa um espaço consolidado entre os processos de conformação de chapas destinados à produção de peças de grande porte, geometrias complexas e elevados requisitos de precisão dimensional. Sua capacidade de gerar superfícies contínuas, livres de marcas significativas de contato, faz com que seja amplamente adotado em setores estratégicos, com destaque para as indústrias aeronáutica, automotiva, naval e de energia. A seguir, apresentam-se os principais campos de aplicação (MAGEE, 1980; YAN, 2008).

INDÚSTRIA AERONÁUTICA

O setor aeronáutico é, historicamente, o maior usuário do stretch forming, sobretudo pela necessidade de fabricação de painéis curvos de grande dimensão e tolerâncias extremamente restritas (figura 4). O processo é amplamente aplicado na conformação de (YAN, 2008):

• Painéis de fuselagem: chapas de ligas de alumínio (como 2024-T3 e 7075-T6) são estiradas para assumir geometrias cilíndricas e curvas, formando segmentos da fuselagem com alta qualidade superficial.

• Estruturas de asas: a conformação de painéis de alumínio e titânio para revestimento de asas exige controle rigoroso de espessura e curvatura, requisitos atendidos pelo processo.

• Componentes internos: portas, carenagens e reforços estruturais também podem ser fabricados por stretch forming.

O processo é valorizado neste setor porque, além de garantir a fidelidade geométrica, reduz a necessidade de operações secundárias de acabamento. Sua integração com a modelagem numérica permite fabricar peças sob medida

para aeronaves comerciais e militares, otimizando peso estrutural sem comprometer a segurança.

Indústria automotiva Embora menos difundido que a estampagem profunda e a conformação incremental, o stretch forming vem ganhando espaço na produção automotiva, sobretudo com a crescente demanda por redução de peso e eficiência energética (Figura 5). Algumas aplicações incluem (LIEWALD, 2021): • Painéis externos de carroceria: tetos, portas e capôs de ligas de alumínio da série 5xxx são produzidos com alta qualidade superficial, atendendo às exigências estéticas e aerodinâmicas.

• Estruturas de reforço: peças estruturais curvadas e de grande porte podem ser conformadas com precisão, reduzindo o número de etapas de soldagem.

• Componentes especiais em veículos elétricos: chapas leves conformadas por estiramento contribuem para a redução de peso e maior autonomia energética.

Figura 4: Componente aeronáutica. Fonte: Stretch Forming (2025).

Figura 5: Componente automotivo confeccionado por Stretch Forming. Fonte: ISMAIL (2020).

ARTIGO

O uso do processo neste setor ainda é limitado pelo custo dos equipamentos e pela necessidade de altos volumes de produção. No entanto, com a tendência de adoção de ligas leves e a integração de técnicas de simulação avançada, projeta-se maior aplicação em veículos de alta performance e séries especiais.

VANTAGENS DE APLICAÇÃO

A adoção do stretch forming em diferentes setores deve-se, principalmente, às vantagens relacionadas a (SHEN, 2019; LIU, 2021):

• Alta qualidade superficial, reduzindo etapas de polimento e acabamento.

• Precisão dimensional em peças de grande porte.

• Capacidade de conformar geometrias curvas complexas com um único estágio de operação.

• Redução no número de componentes e soldas, aumentando a integridade estrutural. Esses fatores têm impacto direto na eficiência produtiva e na competitividade, sobretudo em indústrias que demandam produtos leves, resistentes e de elevado valor agregado.

Limitações industriais

Apesar das vantagens, o processo enfrenta limitações importantes que restringem sua adoção em larga escala. Entre elas destacam-se (KUBOKI, 2012):

• O alto custo dos equipamentos (prensas e sistemas de fi xação de grande porte).

• A redução inevitável de espessura, que limita a aplicação em componentes sujeitos a altas cargas estruturais.

• O baixo rendimento em pequenas séries, devido à necessidade de moldes específicos e robustos.

Tais restrições fazem com que o processo seja preferencialmente utilizado em nichos industriais de alto valor agregado, onde a precisão e a qualidade justificam os custos.

CONCLUSÃO

O stretch forming consolida-se como um dos processos mais relevantes de conformação de chapas metálicas para aplicações que demandam elevada precisão geométrica, qualidade superficial e confiabilidade estrutural. Diferenciando-se de técnicas como o deep drawing, sua característica principal é a conformação obtida pelo estiramento da chapa, o que resulta em uma distribuição mais homogênea de tensões, mas também em inevitável redução de espessura, configurando um desafio recorrente para a indústria. Do ponto de vista dos fundamentos do processo, observa-se que o desempenho está diretamente relacionado às

condições de fi xação da chapa, ao formato do molde, à velocidade de deformação e às propriedades mecânicas do material. Modelos analíticos clássicos fornecem uma compreensão inicial, mas a complexidade geométrica e o comportamento não linear dos materiais exigiram a adoção de ferramentas mais avançadas de análise. Nos avanços em modelagem e simulação, o uso do Método dos Elementos Finitos, aliado a modelos constitutivos robustos (como Hollomon e Hensel-Spittel), permitiu prever com maior precisão a evolução da espessura, o estado de tensões e os locais de falha. A incorporação de inteligência artificial e algoritmos de otimização trouxe ganhos adicionais, viabilizando a calibração automática de parâmetros, a redução de custos experimentais e o suporte ao controle adaptativo do processo em tempo real.

A análise dos materiais e suas propriedades mecânicas evidenciou que a escolha do substrato é determinante para o sucesso do stretch forming. Ligas de alumínio, aços de alta resistência e ligas de titânio são os mais empregados, cada um com vantagens específicas em termos de resistência, ductilidade e relação peso-desempenho. Propriedades como ductilidade, coeficiente de encruamento, anisotropia e sensibilidade à velocidade de deformação afetam diretamente a conformabilidade e delimitam a janela operacional do processo.

As aplicações industriais confi rmam a relevância do stretch forming em setores estratégicos. Na indústria aeronáutica, o processo é indispensável para a fabricação de painéis de fuselagem e asas; no setor automotivo, ganha espaço na produção de painéis externos e componentes estruturais leves; na indústria naval e de energia, é utilizado em estruturas curvas de grande porte. As vantagens em termos de qualidade superficial e fidelidade geométrica explicam sua adoção, embora as limitações de custo e espessura restrinjam seu uso a nichos de alto valor agregado.

Assim, pode-se concluir que o stretch forming encontra-se em uma fase de consolidação como tecnologia de alta precisão, ao mesmo tempo em que se projeta para o futuro como parte de um ecossistema produtivo mais inteligente e sustentável. A integração entre modelagem numérica, inteligência artificial e monitoramento digital em tempo real — dentro do paradigma da Indústria 4.0 — desponta como caminho promissor para superar limitações históricas e expandir a competitividade do processo. Paralelamente, o desenvolvimento de novos materiais com maior equilíbrio entre resistência e ductilidade deverá ampliar a aplicação do stretch forming em setores ainda pouco explorados, contribuindo para atender às demandas de leveza, eficiência energética e sustentabilidade que caracterizam a

ARTIGO

indústria contemporânea.

REFERÊNCIAS

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NAKAMACHI, E. A Finite Element Simulation of the

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XU, J.et al. Experimental and Numerical Investigation of Springback in Aluminum Alloy Sheet Stretch Forming. International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 231. P. 107675. 2023.

GALERIA DE FOTOS QUARTO CONGRESSO

CONFORMAÇÃO METÁLICA 2025

Seminarios do Congresso Conformação Metálica - CCM 2025

12º Seminário de Tecnologia do Forjamento, 7º Seminário de Tecnologia da Estampagem, 4º Encontro de Especialistas de Elementos de Fixação (Fastening)

Em 24 e 25 de junho 2025 foi realizado pelo Grupo Aprenda o 12º Seminário de Forjamento. O evento fez parte do IV CCM, Congresso de Conformação Metálica, e foi realizado na área de eventos do Hotel Vinhedo Plaza localizado na cidade com o mesmo nome. O Congresso contou como Chairperson o Prof. Dr. Mauro Moraes de Souza, Professor e Coordenador de Educação Continuada do Centro Universitário FEI. Além do 12º Seminário de Forjamento, também coordenado tecnicamente por Mauro de Souza, o IV CCM - Congresso de Conformação Metálica também sediou o 7º Seminário Tecnologia de Estampagem, sob a coordenação técnica de Prof. Dr. João Henrique Corrêa se Souza, Diretor da Escola Politécnica da Atitus Educação e Sócio Fundador da TechnNOVA. Também foi realizado o 4º Encontro Especialistas de Elementos de Fixação (Fastening) que contou com a coordenação técnica de Msc Rafael Carlucci Tavares, USP SP, atualmente na área de Hub de Fomento a Inovação, Pesquisa e Desenvolvimento em multinacional montadora automotiva. O seminário também contou com a colaboração técnica de Dr. Roberto Garcia, Consultor Especializado em Elementos de Fixação e Corrosão.

Key Speakers

Mauro Moraes, após a recepção e abertura com as boas vindas aos participantes do evento introduziu na sequência a programação dedicada à Key Speakers, sendo apresentadas as seguintes palestras:

Nicholas Beggs, Arco Forjado, Forjando o Futuro: Macroeconomia Brasileira e Tendências Europeias

João Henrique Corrêa de Souza, TechnNOVA: Clusters de Ferramentarias de Estampagem: Um Novo Caminho para a Crise de Competitividade do Setor Cesar Batalha, AutoForm: Os Pilares da Jornada de Transformação Digital no BiW

Roberto Garcia, Consultor Especialista em Fixadores: A Excelência de um Parafuso vista através do Tratamento Térmico e do Tratamento Superficial

Visitas Técnicas

No dia posterior ao término do evento, 26 de junho, foram realizadas as seguintes visitas técnicas:

Na parte da manhã, visita à empresa EATON em sua Divisão de Transmissões localizada na cidade de Valinhos. Valinhos. Após recepção pela equipe comandada por Cristiano Debroi, Qualidade e da Engenharia de Processo da forjaria da planta, foram visitados equipamentos em produção das diferentes operações de conformação de peças a frio e quente da unidade.

Na parte da tarde foram visitadas as instalações da Prensa Jundiaí sediada em Campo Limpo Paulista. Os visitantes foram recepcionados por Elges Greco, Diretor de Vendas & Marketing e Engenharia de Aplicações e pelo CEO da empresa, Lucas Cremonese Rodrigues que acompanharam o grupo na visita aos diversos setores de produção de prensas da empresa.

Foto �� Stand CISER

Foto �� Stand Revista Parafuso

Foto �� Stand

Foto �� Stand Metal Forming

Foto �� Stand Revista Estampagem - Udo Fiorini � Grupo Aprenda, Luigi Mazzuco � Scienca, Liduina Fiorini � Grupo Aprenda, Jéssica Carboni � Grupo Aprenda,

12º Seminário de Tecnologia do Forjamento Programa:

Oswaldo Ravanini – Transvalor Americas - Simulação de Altas Taxas de Deformação – 2000/s até 15000/s – com o Software Forge NxT 4.1Lirio Schaefer - UFRGS - Razões para baixar custos no Processo de Forjamento

José Santaella Redorat Jr. -SANTEC Soldas - Solda de Manutenção em Prensas de Forjaria

Rodolfo Fonseca, Gabriel Ribeiro - Inductotherm Group - Inductoforge na Indústria 4.0

Allan Gehrke Waskow – VIEMAR - Desenvolvimento e Estruturação de Processo de Forjamento à Frio de Peças em Série para Geometrias

Alisson Duarte - SIXPRO e UFMG - Parâmetros de Simulação Relativos ao Metodo de Elementos Finitos Aplicado ao Forjamento

Mauricio Lahuerta – ANDRITZ Prensas Schuler - Forjamento de Alumínio: Transformando Conceitos em Realidade Guilherme Oliveira Goulart – VIEMAR -Forjamento à Frio com Ferramentas Multicavidades via Simulação Numérica e Testes Práticos

Oswaldo Ravanini - Transvalor Americas - Simulação de Recalque Elétrico Usando o Forge NxT 4.1 da Transvalor

Oswaldo Ravanini - Transvalor Americas - Como Trazer os Defeitos Comuns de Fundição (Porosidades, Segregação de Elementos Químicos) e Rastreá-los na Simulação de Forjamento com o Forge NxT 4.1

Cristian Quadros da Cruz – VIEMAR – Parametrização das Relações de Espessura e Fundo durante Extrusão Reversa Livre

Ricardo Viana - SIXPRO – Forjados e Matrizes: Cases Aplicados à Indústria Local com Simulação no QFormUK

Renato Santos - SIXPRO – Abordagem de Vazios no Forjamento em Matriz Aberta

Diego Pacheco Wermuth - CBCM - Integração Entre Modelagem de Vida Útil e Otimização no Projeto de Ferramentas

Márcio Boragini – UPC-MARATHON/NITREX - Benefícios da Nitretação Gasosa Controlada para Matrizes de Forjamento

Mauro Moraes - Chairperson - No Auditório: Re exões Finais sobre o 4º Congresso de Conformação Metálica - Aprendizados, Highlights, Contribuições para o Ambiente Brasileiro de Conformação

Lirio Schaeﬀer - UFRGS, Silvia Ribeiro de Aquino - Metalúrgica Onix, Mauro Moraes de Souza - FEI

Lírio Schaeﬀer - UFRGS

Mauro Moraess de Souza, FEI

Márcio Boragini - UPC - MARATHON NITREX

Nicholas Beggs - Arco Forjado

Mauro Moraes de Souza - FEI, Coordenador Seminário de Forjamento e Chair Person do Congresso

Oswaldo Ravanini - Transvalor Americas

Márcio Boragini - UPC - MARATHON NITREX, Diego WermuthCBCM Metalforming

Renato Santos - SIXPRO

Rodolfo Fonseca - Inductotherm Group

Maurício Lahuerta - ANDRITZ Schuler

Alisson Duarte - SIXPRO

CBCM

Guilherme Oliveira Goulart - VIEMAR

José Santaella Redorat Jr. - SANTEC Soldas

Mauro Moraes de Souza, FEI - Coordenador Técnico do Seminário Forjamento e Chair Person do Congesso

Allan Gehrke Waskow - VIEMAR

7º Seminário de Tecnologia da Estampagem

Programa:

João Henrique Corrêa de Souza - TechnNova - Gêmeos Digitais Baseados na Física: Calandragem de Perfis Extrudados

Wesley Aparecido - AutoForm - Do Virtual ao Real: Como a Simulação pode Elevar a Eficiência da sua Estamparia

Ricardo Viana - SIXPRO - Estampagem de Chapas Finas e Espessas no QForm UK

Carlos Sartori - Villares Metals - Economia Total do Ferramental: o Valor da Seleção Correta de Aços Ferramenta para Conformação a Frio

Rodrigo Arruda – TechnNOVA - Rapid Tooling no Desenvolvimento de Produtos Estampados

Vitalii Kharseev - QForm Group - The Latest Capabilities in Sheet Metal Forming Design and Optimization - “Os mais Recentes Recursos em Design e Otimização de Conformação de Chapas Metálicas”

Diego Pacheco Wermuth – A CBCM - Previsão do Desgaste de Ferramentas de Corte por Puncionamento Utilizando Redes Neurais Artificiais

Mauricio Finotti – I-SENSI IoT -Open Industry: A Eficiencia Operacional Através da nova Economia de Dados

Vendelin Trevizoli - ANDRITZ Prensas Schuler - Soluções Digitais para Estamparia: Transformação Digital ao seu Alcance

Emerson Dias- AutoForm - Conectando Mundos: Da Simulação Virtual à Realidade na Estampagem

Gilmar Batalha – USP – Manufatura Aditiva de Matrizes de Conformação de Chapas de Aço com Tempera Simultânea

Flávio Pessutte - Consultor – Digitalização na Ferramentaria Automobilística

Luigi Mazzucco - Scienca Suporte Metalúrgico – Nanotecnologia em Metais de Estampagem

Jose Castillo - TechnNOVA / JCM - Efeito da Solda Ponto por Resistência na Estampagem de Aço 22MnB5 do Tipo Patchweld

Alisson Duarte - SIXPRO �

Cristian Quadros da Cruz - VIEMAR

Vitalii Kharseev - QForm Group

Gabriel Ribeiro - Inductotherm Group

Carlos Sartori - Villares Metals

César Augusto Batalha - AutoForm do Brasil

Emerson Dias daSilva - AutoForm do Brasil

Diego Pacheco Wermuth - CBCM Metalforming

Flávio Pessutte - Consultor de Ferramentaria Ramo Automobilístico Gilmar Batalha - USP

João Henrique Corrêa de Souza - TechnNOVA

José Agustin Castillo Lara - TechnNova JC&M

Maurício Finotti - I-SENSI-IoT

Wesley Aparecido - AutoForm do Brasil

Vendelin Trevizoli - ANDRITZ Schuler

João Henrique Corrêa de Souza, Coordenador Técnico Seminário EstampagemTechnNOVA, Emerson Dias - AutoForm do Brasil

Vendelin Trevizoli - ANDRITZ Schuler

Rodrigo Arruda - TechnNOVA

4º Encontro de Especialistas de Elementos de Fixação (Fastening)

Programa:

Lidio Andrade / Rafael Carlucci Tavares - Systek Tecnologia / USP - Curva Torque Angulo no Processo de Montagem de Juntas

Aparafusadas: Qualidade do Aperto, Detecção de Falhas e Prevenção de Erros

Alisson Duarte - SIXPRO e UFMG - O Forjamento de Fixadores por Simulação no QForm UK: Parâmetros, Geometrias, Defeitos, Desgaste, Fadiga e Automatização

Jeferson Ferreira – FEI - Aplicação de Fixadores no Ramo Automotivo

Vivian Megumi Nagura - Atotech – Desafios e Soluções para Elementos de Fixação de Alto Desempenho em Tempos de Descarbonização

Michele Moreira, Robson Wilker - Atlas Copco – Smart Integrated Assembly e Qualidade Assegurada

Fernando Petters - CISER – A Influência da Otimização Geométrica na Rosca de Fixadores Auto Atarraxantes para Aumento de Performance Técnica e Otimização de Produtos em Juntas Aparafusadas -

Roberto Garcia - Consultor Especialista em Fixadores – Treinamento Elementos de Fixação: Tratamento Térmico

Matheus Arthur - Ometto Equipamentos - Análise de Falhas - Determinação de Causa Raiz em Elementos de Fixação

Murilo Meneghini – Ometto Equipamentos - Análise Não Destrutiva de Juntas Aparafusadas: Espectrometria por Fluorescência de Raios-X, Radiografia Industrial

Leonardo Fassio – Quimidream - Sustentabilidade e Capabilidade de Processos Quimicos Dentro da Industria de Fixação - SustenTS

Rafael Ciloto – BÖLLHOFF - Tecnologia Avançada para União de Chapas Metálicas -

Rafael Carlucci Tavares – USP - Método Ultrassônico para Monitoramento do Alongamento do Parafuso e Perda de Carga

Roberto Garcia – Consultor Especialista em Fixadores - Treinamento Elementos de Fixação: Tratamento Superficial

Fernando Petters - CISER

Murilo Meneghini - Ometto Equipamentos

Leonardo Fassio - SustenTS - Quimidream

Jeferson Ferreira - FEI

Murilo Meneghini, Matheus Arthur - Ometto Equipamentos

Rafael Ciloto - BÖLLHOFF

Vivian Megumi Nagura - ATOTECH

Roberto Garcia - Consultor Especialista em Elementos de Fixação

Michele Moreira - Atlas Copco

Rafael Ciloto - BÖLLHOFF

Fernando Petters - CISER

Rafael Carlucci Tavares - USP, Coordenador Técnico FASTENING

Robson Wilker - Atlas Copco

Ricardo Viana - SIXPRO

Coffee Break

Visita EATON - Valinhos

Visita Prensa Jundiaí - Campo Limpo Paulista

DO 4ºCCM – CONGRESSO DE

CONFORMAÇÃO METÁLICA PARA VISITA TÉCNICA EM SUAS INSTALAÇÕES

Eaton no 4ºCCM – Congresso Conformação Metálica para visita técnica

Fábrica de Valinhos recebeu o grupo para apresentação prática de equipamentos e processos

Valinhos/SP – A Eaton, empresa global de gerenciamento inteligente de energia, foi palco da visita técnica dos participantes do 4ºCCM – Congresso de Conformação Metálica, com ênfase no 12º Seminário do Forjamento, realizado pelo Grupo Aprenda, em sua unidade de Valinhos (SP).

O encontro fez parte das demonstrações práticas de equipamentos e processos, incluindo Cross Wedge Rolling, Friction Welding e Forjamento a Frio, para que os participantes conhecessem a rotina, tecnologia e desafios que envolvem esses trabalhos industriais. “Para a Eaton, é uma honra receber esse grupo e apresentar os trabalhos da empresa em conformação metálica e forjamento. São profissionais e futuros profissionais do setor e queremos contribuir com a disseminação do conhecimento das nossas práticas. Inclusive com segurança dos processos, já que, por exemplo, foi exigido o uso de EPIs, como botas de segurança, óculos de segurança, capacete e protetor auricular, como forma de mostrar que a segurança deve vir sempre em primeiro lugar”, diz Luciano Soares, gerente de Manufatura – Forjaria da Eaton.

“Tive a honra de participar da visita técnica à EATON Valinhos, onde foi possível observar de perto os complexos processos de forjamento. Destaco a metodologia de apresentação da equipe local, que detalhou

cada etapa, máquina e material de forma acessível e abrangente. Foi uma experiência inesquecível, que contribuiu significativamente para a minha percepção do setor”, conta Jéssica Carboni, do Grupo Aprenda. Sobre a EATON Corporation

A Eaton é uma empresa de gerenciamento inteligente de energia dedicada a proteger o meio ambiente e a melhorar a qualidade de vida das pessoas no mundo todo. Fabricamos produtos para os mercados de data centers, serviços públicos, industriais, comerciais, de construção de máquinas, residenciais, aeroespaciais e de mobilidade. Somos guiados pelo nosso compromisso de fazer negócios corretamente, operar de forma sustentável e ajudar nossos clientes a gerenciar a energia – hoje e no futuro. Ao capitalizar as tendências globais de crescimento da electrificação e da digitalização, estamos acelerando a transição do planeta para fontes de energia renováveis, ajudando a resolver os desafios de gestão de energia mais urgentes do mundo e a construir uma sociedade mais sustentável para as pessoas de hoje e para as gerações futuras.

Fundada em 1911, a Eaton tem evoluído continuamente para atender às necessidades em constante mudança e expansão dos nossos stakeholders. Com receitas de quase US$ 25 bilhões em 2024, a empresa atende clientes em mais de 160 países. Para mais informações, visite www.eaton.com. Siga-nos no LinkedIn, Facebook e Instagram.

CONFORMAÇÃO METÁLICA

06 DE AGOSTO - VISITAS TECNICAS

Vinhedo Plaza Hotel

Vinhedo / SP / Brasil

Av. Independência n º 4111 - Pinheirinho

Em 2026 o Grupo Aprenda continuará reunindo seus seminários em Congressos, como já iniciado no ano de 2022. Assim estará realizando de 04 e 05 de Agosto de 2026 o 5º Congresso de Conformação Metálica. Com novidades, ﬁque atento para novas atualizações:

Seminários presenciais incluídos no programa apresentados simultaneamente em salas exclusivas: