Fabrico, controlo de qualidade e colocação de mistura betuminosa em obra

Este relatório traduz o trabalho realizado na empresa Cimalha, Construções da Batalha S.A., durante 5 meses de estágio curricular. O relatório inicia-se com uma descrição da empresa e uma apresentação dos objetivos propostos para o estágio. Estes centram-se essencialmente nas questões inerentes ao controlo de qualidade do processo de fabrico e aplicação de misturas betuminosas. Este aspeto é de extrema relevância dado que é importante garantir que os investimentos realizados na construção de estradas tenham um controlo da qualidade adequado de modo a garantir a durabilidade pretendida e condições satisfatórias para a utilização [1]. Efetua-se a descrição das atividades realizadas, os ensaios realizados e análise dos resultados obtidos. Os ensaios e procedimentos seguiram vários documentos normativos, nacionais e estrangeiros, destacando-se o Caderno de Encargos Tipo Obra (CETO) publicado em Fevereiro de 2009 pela Estadas de Portugal, S. A. (EP) [2] atual Infraestruturas de Portugal, S. A. (IP) [3]. O estágio revelou-se como sendo uma importante componente da formação permitindo a consolidação e aplicação prática da formação teórica na área de atuação da empresa.

Fabrico híbrido em grande escala de materiais compósitos

As tecnologias de fabrico aditivo e subtrativo têm vindo a desenvolver-se no sentido de permitir a produção de peças com melhores rigor dimensional, características mecânicas, físicas e químicas, utilizando ainda materiais completamente novos desenvolvidos a pensar nos requisitos em determinadas aplicações. A fabricação híbrida, um processo que utiliza dois ou mais processos de fabrico com características diferentes na mesma unidade de fabrico aproveitando assim as vantagens de cada processo, tem vindo a aparecer como meio de melhorar a qualidade e complexidade dos produtos a serem desenvolvidos. O desenvolvimento de processos de grande escala tem também vindo a verificar-se, sendo estes uma ampliação e aplicação dos processos já existentes para a produção a uma escala maior. Os compósitos de matriz polimérica são os materiais em foco neste trabalho. Alguns polímeros derivam de fontes não renováveis como o petróleo, o que tem levado ao crescimento da indústria de reciclagem deste tipo de materiais para a sua reutilização. Acresce o facto de que a incorporação de resíduos industriais é vista como uma vantagem, quer em termos de custos, quer em termos de sustentabilidade. O presente trabalho teve com objetivo o desenvolvimento de tecnologias de fabricação híbrida, aplicadas a materiais compósitos provenientes, em parte, do reaproveitamento de resíduos industriais. Assim, foi desenvolvido um sistema de extrusão de grandes dimensões - um braço robot com uma extrusora acoplada no seu último eixo, com uma variante híbrida combinando extrusão e maquinação - uma máquina fresadora com uma extrusora acoplada na sua árvore (Eixo Z); e foram desenvolvidos materiais compósitos aplicando o reprocessamento com incorporação de resíduos, por forma a originar produtos de materiais reciclados, contribuindo para a conservação do ambiente. Foi efetuada a validação de um dos conceitos através do desenvolvimento de peças extrudidas com os materiais reciclados e posterior estudo de parâmetros de processamento que conduzem a melhores resultados em temos de geometria. Esta avaliação foi efetuada com recurso a técnicas de engenharia inversa. Foi possível identificar tendências que permitirão melhorar a aplicabilidade deste tipo de processos no fabrico de peças de grandes dimensões.

Caracterização mecânica da liga AlSi10Mg obtida por SLM para aplicação em componentes automóveis

Este projeto visa efetuar a caracterização mecânica da liga AlSi10Mg obtida por SLM (Fundição de Metal por Laser) para aplicação em componentes automóveis. Ao longo deste projeto é efetuada uma pesquisa bibliográfica das tecnologias de fabrico rápido mais frequentemente aplicadas ao processamento de alumínios, abordando de forma específica a tecnologia SLM, bem como a influência dos seus parâmetros no processamento de ligas de alumínio. Será levado a cabo um estudo comparativo da liga AlSi10Mg fabricada por fundição em molde permanente com a obtida por SLM, analisando-se a microestrutura das ligas, bem como as suas propriedades mecânicas, através da realização de ensaios de dureza, tração, análise dinâmico-mecânica e fadiga. Deste modo será possível perceber as diferenças entre o comportamento mecânico da liga obtida por SLM e a liga obtida pelo método convencional. Em resultado do estudo realizado, observou-se que a liga AlSi10Mg obtida por SLM apresenta uma microestrutura muito mais fina do que a liga fabricada por fundição em molde permanente, o que lhe permite ter um comportamento mecânico superior na maioria dos ensaios mecânicos realizados. Assim, é possível aplicar a tecnologia SLM ao fabrico de componentes em alumínio no sector automóvel, visto ser possível obter propriedades mecânicas superiores ou equivalentes aos componentes fabricados pelos processos de fabrico convencionais.

Aplicação dos princípios LEAN MANAGEMENT ao projeto de moldes para injeção

Num mercado globalizado e extremamente competitivo, a escolha de uma metodologia de gestão é determinante para ditar o sucesso ou fracasso de uma empresa. O investimento em capital humano e tecnológico deve ser acompanhado por uma gestão de processos, rápida e eficaz, que direcione a organização para uma redução dos custos de um produto ou serviço. Nos últimos anos, vários autores têm demonstrado que uma das estratégias utilizadas para atingir este objetivo tem sido a aplicação da metodologia Lean Management, que ganhou reputação pelos resultados positivos alcançados. Este projeto foi elaborado em contexto industrial, no departamento de projeto da empresa Tecnifreza S.A., e teve como principal objetivo demonstrar que é possível obter uma diminuição do tempo de execução do projeto de um molde (lead time), através da aplicação dos princípios Lean Management. A metodologia utilizada assentou no registo detalhado de atividades predefinidas, ocorridas durante o projeto, baseada numa amostra constituída por nove moldes que melhor representam a realidade/tipologia produtiva da empresa. Após a análise dos dados obtidos, verifica-se que o desvio médio é de 91,7% entre o tempo de projeto inicialmente previsto pela direção e o tempo efetivo registado. Identificaram-se ainda as principais atividades que não acrescentaram valor aos projetos em estudo. Estas atividades, consideradas como desperdícios, perfazem no seu conjunto 34,6% do tempo total. Foram então sugeridas propostas de melhoria, de modo a reduzir ou eliminar estes tempos. De forma a avaliar o impacto destas propostas, foram realizadas estimativas tendo por base os dados de um molde tipo. Os resultados obtidos demonstram que, com a implementação das propostas de melhoria, são alcançados ganhos significativos na redução do lead time do projeto e consequentemente no tempo total de fabrico do molde. A antecipação na entrega dos desenhos 3D para a fabricação revela-se bastante evidente, existindo ainda um aumento no nivelamento da entrega de projetos para a fabricação. Face aos resultados apresentados verifica-se que a implementação de princípios Lean no departamento de projeto mostra-se potencialmente vantajosa, em particular com a introdução de células de trabalho e a realização do ciclo PDCA.

Contributo para a avaliação do desempenho ambiental de telha cerâmica através da aplicação da pegada ambiental do produto

O presente projeto tem como objetivo principal a aplicação da metodologia da pegada ambiental do produto (PAP) no sector da indústria cerâmica, nomeadamente, para o caso de estudo da telha, permitindo a aferição e comunicação do desempenho ambiental ao longo do ciclo de vida da telha Advance Lusa na tonalidade vermelho natural. Com este intuito procedeu-se à avaliação do ciclo de vida (ACV) dos impactos ambientais gerados pela sua produção, desde a extração de matérias-primas até à fase de distribuição, ou seja, com base numa análise ‘cradle-to-gate’. A implementação da metodologia requer o cálculo dos potenciais impactos ambientais tendo em conta as etapas relevantes no contexto dos limites definidos para o sistema em estudo. O método de avaliação de impactos utilizado é o método ILCD Midpoint + através da utilização do software SimaPro e com recurso às respetivas bibliotecas de bases de dados. A avaliação do perfil de utilização dos recursos e emissões possibilita assim aferir o desempenho ambiental da telha em estudo através da identificação de pontos críticos do sistema considerado. Os resultados indicam que os impactos ambientais se devem, principalmente, à utilização de gás natural na etapa de cozedura e, que a fase de produção e/ou fabrico de telha é a que salienta maiores preocupações do ponto vista ambiental, pelo que deverão ser definidas estratégias com o propósito de verificar a aplicabilidade das melhores técnicas disponíveis (MTDs) e de técnicas emergentes, contribuindo assim, para a procura da sustentabilidade dos processos integrantes do presente estudo.

Conceção e desenvolvimento de produto, ferramenta e célula de produção

O trabalho apresentado descreve todo o processo de conceção e desenvolvimento de um produto, ferramenta e célula de fabrico, realizado numa empresa de moldes situada na zona da Marinha Grande e denominada por Moldes RP – Indústria Moldes, Sociedade Unipessoal, Lda. Com o desenvolvimento deste novo produto, a empresa pretende atingir novos mercados, alargando a sua cadeia de valor a jusante do fabrico de moldes, integrando a componente de moldação por injeção e sopro, como forma de cimentar a sua posição no mercado global e assumir a conceção e desenvolvimentos de produtos como um eixo estratégico de negócios. Uma das formas de despoletar processos de desenvolvimento de produtos reside na identificação de oportunidades. Neste âmbito, e no respeitante ao produto em foco neste trabalho, verifica-se uma tendência para a proibição de utilização de copos de vidro em espaços públicos, nomeadamente concertos, eventos desportivos e praias, entre outros, o que força os promotores e consumidores a consumir bebidas em copos que respeitem estas condições.Neste contexto, foi identificada como oportunidade o desenvolvimento e produção de um copo de formas complexas e que respeite as condições descritas, tendo por base uma metodologia de conceção e desenvolvimento de produto eficaz. Para tal, o processo adotado como suporte ao desenvolvimento deste produto envolveu, desde os conceitos iniciais de identificação da ideia, pesquisa do estado da arte, análise do meio envolvente e a identificação de vantagens competitivas, até à definição clara de requisitos do produto para a geração do modelo. Complementarmente, e ao nível da produção do produto desenvolvido foi desenvolvida uma tecnologia que permite a obtenção do produto idealizado, através da integração da moldação por injeção sobreposta e moldação por sopro. De destacar que este desenvolvimento culminou num pedido de patente. Por último, e tendo em consideração a análise da viabilidade financeira do produto e processo de produção, é ainda efetuada uma estimativa inicial do custo do produto e o cálculo final do produto tendo em conta as condicionantes relativas ao processo de fabrico.

Moldes de injeção com desenroscamento automático: casos de estudo

O fabrico de componentes em plástico pode apresentar várias vantagens relativamente aos materiais metálicos e cerâmicos. Podem ser processados em quantidades relativamente elevadas e a baixo custo, no entanto, estes componentes em plástico têm baixa resistência e são sensíveis à temperatura. O desenvolvimento e o fabrico de moldes de injeção é uma área importante em que são utilizados softwares de modelação e simulação, bem como, tecnologias avançadas de fabrico (equipamentos de 5 eixos de alta velocidade, tanto de maquinação como de electroerosão) e tecnologias convencionais de maquinação e montagem. O projeto de moldes é naturalmente uma área extremamente importante na obtenção das peças plásticas, de acordo com o pretendido pelo cliente, com tempos de ciclo de moldação adequados e dimensionado para o número de peças pretendidas. O objetivo final deste trabalho foi o de desenvolver e fabricar dois moldes de desenroscamento automático, com recurso ao software de modelação Topsolid e ao software de simulação Moldflow. Foi possível também, obter peças plásticas no material POM, material escolhido pelo cliente, dentro dos critérios dimensionais, estruturais e tempos de ciclo de injeção pretendidos pelo cliente.

Projeto de um sistema de transmissão para um veículo de competição

Neste trabalho foi realizado o estudo para a substituição de uma relação de transmissão final flexível por uma solução que fosse constituída por engrenagens. Para tal foram idealizadas duas hipóteses, uma primeira onde a relação final está alojada numa estrutura à parte da caixa de velocidades mantendo-se esta no cárter original e uma segunda hipótese onde é elaborada uma estrutura que englobasse a relação final assim como os veios primário e secundário da caixa de velocidades. Foi inicialmente necessário um estudo sobre materiais a utilizar em situações semelhantes, assim como processos de fabrico. Realizou-se também um estudo sobre o engrenamento e cálculo das relações de transmissão requeridos para uma boa prestação em ambiente de competição. Posteriormente, no âmbito da modelação da estrutura, foram aprofundados conhecimentos no que toca a temas como lubrificação, elementos de ligação, diferenciais e alguns exemplos já existentes no mercado. Assim sendo, e tendo em conta as especificações do motor, do veículo e dos objetivos pretendidos foi necessário dimensionar os veios e engrenagens. Para elaborar estes cálculos foi utilizado o software KISSsoft nos respetivos módulos “cálculo de Eixos-árvores” e “Pares de Engrenagens”. As engrenagens e relações calculadas são idênticas para ambas as hipóteses, porém, não sucede o mesmo com os veios onde no caso onde se mantem o cárter original as dimensões dos veios são necessariamente iguais aos já existentes, enquanto na hipótese da elaboração da nova estrutura, os veios puderam ser otimizados de forma a reduzir peso e consequentemente alterar os rolamentos em uso. Em seguida foram modeladas as estruturas relativas às duas hipóteses no software SolidWorks. A modelação teve em conta vários fatores como o local onde são apoiados os veios, mais propriamente, através dos rolamentos, dimensões das engrenagens, sistema de lubrificação escolhido, vedação e elementos de ligação. Tendo em conta todas estas variáveis, a modelação é depois sujeita a simulações segundo o método dos elementos finitos e para tal foi utilizada uma extensão do software SolidWorks chamada “Simulation” que permitiu simular vários fatores relacionados com o ambiente de trabalho da estrutura como forças aplicadas, condições de fronteira e material a utilizar e com isto validar modelos através das tensões equivalentes e deslocamentos.

Injeção assistida por água de componentes tubulares mono e multi-ramificados

Atualmente na produção de peças poliméricas com geometrias complexas e ocas é utilizada a tecnologia de injeção assistida por água, gás e com ou sem projétil. O processo consiste na injeção de água a pressões elevadas, isto ocorre após o fecho do molde e injeção de polímero até ao preenchimento total da zona moldante. A injeção de água a pressões elevadas vai forçar o polímero, do núcleo da peça, a ser expulso para um reservatório. Esta expulsão de material é possível não só graças às elevadas pressões da água, mas também por causa do polímero ainda se encontrar em estado viscoso, facilitando o seu escoamento. A tecnologia de injeção assistida por fluido pode ser implementada por, injeção direta de água, gás ou com auxilio de um projétil. Dentro destas vertentes existe uma limitação em comum, a impossibilidade de produzir peças vazadas com canais bifurcados. No entanto existe a possibilidade de criar estas ramificações, mas com o entrave de não poderem ser geometricamente complexas e/ou serem extensas. Nestes casos as ramificações são criadas com postiços dentro do molde, significando que estará sempre limitado pelo postiço moldante e não controlado pelo jato de água. Para os casos onde é desejado a adição de ramificações complexas e/ou extensas têm de ser submetido a etapas subsequentes de preparação e montagem, influenciando o tempo global da produção. Com o projeto Multi-Path.H2O pretende-se criar um novo processo de produção para peças vazadas, mas com canais ramificados de geometrias complexas e extensas, num só ciclo de injeção e assim eliminando os processos subsequentes que atualmente são necessários. A abordagem primordial consiste na aplicação de vários injetores para jato de água, canalisados para as respetivas ramificações por vazar. Esta inovação terá impacto na produção em série de peças complexas de tipologia tubular, reduzindo o tempo de produção com a eliminação dos processos subsequentes; também a poupança de matéria-prima pela desnecessidade de criar moldes adicionais. Nesta dissertação foi elaborado um detalhado estudo experimental do processo de injeção assistida por água, para servir de base de conhecimento ao conceito do novo processo, Multi-Path.H2O. De referir que em Portugal o projeto e fabrico de moldes com a implementação do sistema injeção por água, está resumido a um número limitado de empresas.

Análise ao comportamento mecânico de estruturas de suporte produzidas por fdm

A produção aditiva tem vindo a ganhar cada vez mais importância no contexto atual pois, através destes processos, é possível criar protótipos de forma rápida que permitem de forma eficaz a visualização do modelo mas também, nalguns casos, a verificação da funcionalidade do mesmo. Este tipo de fabrico está em ascensão e estão constantemente a serem exploradas novas aplicações. Na produção aditiva, o material de suporte gerado para suportar a construção tem elevada importância no tempo e custo do processo. Neste contexto, torna-se cada vez mais evidente que é necessário entender o comportamento mecânico desta estrutura de modo a tornar o processo mais rápido e com menores custos sem comprometer a resistência das peças produzidas por este. O processo de FDM é um dos processos de produção aditiva que constrói modelos camada a camada a partir de ficheiros CAD que são tratados no software da máquina por forma a dividir o modelo em várias camadas finas que geram várias secções com as geometrias correspondentes. A construção do modelo físico é feita através da extrusão e deposição de polímeros consoante a secção pretendida. O principal objetivo deste trabalho é a caracterização mecânica do material de suporte gerado aquando a construção da peça final pretendida. Foi com este objetivo que foram criados modelos de teste através do processo de FDM para serem submetidos a ensaios de compressão de modo a entender de que forma o material de suporte influencia na resistência final do modelo. Da análise dos dados obtidos é possível concluir que o material de suporte não aumenta a resistência das peças produzidas.