Otimização do processo de injeção de ZAMAK

A indústria automóvel necessita aumentar a produtividade de forma sistemática, com vista à redução de custos e incremento da competitividade. A otimização dos produtos e processos é uma constante. O presente trabalho foi solicitado pela empresa FicoCables, do Grupo FICOSA, tendo em vista a otimização do processo de injeção de pequenas peças injetadas em ZAMAK, que constituem o bloqueio na extremidade de cada cabo metálico inserido nos automóveis para abertura da mala, portas, travão de mão, reservatório de combustível, capô, etc. A empresa possui cerca de 52 equipamentos de injeção de ZAMAK, cuja temperatura dos bicos era mantida com base numa chama de gás. Os sucessivos problemas de controlo do sistema ditaram uma mudança estratégica no aquecimento desses bicos, passando a ser usadas resistências elétricas anelares. No entanto, esta mudança veio a apresentar problemas inesperados, os quais se vieram inclusivamente a tornar em problemas de segurança, devido ao desgaste interior prematuro dos bicos, os quais apresentaram esmo problema de rotura. Paralelamente, todos os parâmetros relacionados com este processo de fabrico estavam também estudados de forma algo incipiente, pelo que se tornou necessário compreender e dissecar todas as variáveis relacionadas com o processo e implementar sistemas que impedissem o ajuste não controlado dos parâmetros por parte dos operadores. Também os moldes foram alvo de ações de melhoria, com vista a evitar problemas na zona de contacto do bico com o molde. O processo foi analisado em pormenor, permitindo um controlo muito mais apurado do mesmo. Os resultados fizeram sentir-se de forma imediata, graças ao trabalho desenvolvido neste estudo e à abertura demonstrada pela empresa para implementar todas as soluções propostas. O resultado final traduz-se num incremento significativo da segurança para os operadores, num controlo muito mais apurado de todos os parâmetros envolvidos no processo, numa maior garantia da qualidade nos produtos injetados em ZAMAK e em ganhos financeiros significativos para a empresa.

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.

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.

Análise comparativa entre sistemas de resfriamento de injeção de plástico

This study aims to prove the economic feasibility of the installation of mechanical compression chillers on plastic injection molding machines in order to reduce the production cycle time of toothbrush cables in a specific case study. This evidence was confirmed by the comparative analysis of the system replaced and the new system installed. The old system had only one closed loop cooling tower which pumped chilled water to the injection molds, and the new system has the same tower sending cold water to the condensers of individual chillers installed on each injection machine. We conducted an analysis of energy efficiency in each system, showing that in terms of thermal efficiency virtually nothing has changed, but in terms of electricity demand the new system consumes 60.3 kW more. We conducted an analysis of machine productivity for both systems, showing a much higher productivity of the new system due to reduced cycle times caused by the presence of chillers and their greater cooling capacities. Equipped with data such as electricity rates, increases in operating costs and initial investments, the increase in consumption and demand of electricity plus the cycle time reduction were also calculated over so the simple payback 1 year and 2 months was reached

Fresamento de aço para moldes e matrizes em condições criogênicas

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Otimização de injeção sobre tecidos pré-impregnados

A otimização é aplicada constantemente como método de aperfeiçoamento, desde os problemas quotidianos, aos problemas mais complexos de matemática e engenharia. A Natureza há milhões de anos que aplica eficazmente otimização em todos os seus ínfimos sistemas de forma a manter o equilíbrio. Estes processos naturais de aperfeiçoamento serviram de inspiração a diversos autores para o desenvolvimento de algoritmos de otimização. Quatro algoritmos bio-inspirados, na sua forma de otimização mono-objetivo e um algoritmo multi-objetivo são utilizados para efetuar otimização do problema do ciclo de injeção. A indústria dos moldes como conhecida pioneira no desenvolvimento tecnológico, necessita de constante aperfeiçoamento e otimização dos seus processos. A redução do tempo de ciclo é um dos principais focos de otimização pois determina fortemente o custo da peça a produzir. A procura de novos conceitos de injeção, em que se pretende produzir peças com gradientes funcionais, levaram à criação de uma nova ferramenta molde para o processamento de tecidos pré impregnados com polímero (prepreg). A introdução de novas etapas no ciclo de injeção, criaram a necessidade de uma nova formulação, de forma a modelar o processamento dos prepregs. A otimização efetuada pelos algoritmos bio-inspirados à nova formulação pretende minimizar o tempo de ciclo e obter parâmetros de processamento ideais, tais como as dimensões ideais dos canais de alimentação temperaturas e pressões de processamento. A otimização mono-objetivo tem um único objetivo, a minimização do tempo de ciclo. A otimização multi-objetivo tem como objetivos a minimização do tempo de ciclo, da queda de pressão e volume de abastecimento. Para que o princípio da sobre moldação fosse aplicado a esta nova técnica de processamento, são apresentados os métodos existentes, para que se possa criar um paralelismo e prever a adesão do polímero ao tecido. Da mesma forma é apresentado o estudo efetuado sobre a compatibilidade de materiais e as suas condições de processamento. Como resultado final, surge a ferramenta que permite a sobre-moldação, ou seja, o molde projetado, respeitando as dimensões e parâmetros obtidos pelo melhor resultado dos algoritmos mono-objetivo.

Um estudo sobre a preparação metalográfica da liga de aluminio AA7075-T6

The increasing technological innovation and demand for materials with better properties boosts research into new materials and new alloys. To do so, aluminum alloys are being developed, among them the AA7075-T6, having many applications in aerospace and military industries, machinery and equipment, molds for plastic injection and structures. To study and understand the properties, characteristics and especially the microstructure of the material, the metallographic preparation is essential. This paper presents new methodologies to achieve the metallography of samples of scrap alloy AA7075-T6, with emphasis on methods of polishing. For the five samples, the best results were those with specific grinding, the samples only going down on the sander. For polishing, the most effective method so far has been using the polishing cloth 16.3, of ATM enterprise, solution of diamond 3 μm, solution of diamond 1 μm, and colloidal solution of OP-S. For the etching, the reactive agent used was phosphoric acid (H3PO4) 85% P.A., as 90% in the proportion of distilled water to 10% acid. The best results were obtained in the attacks of 300 and 240 seconds, revealing the grain boundaries in most areas. Methodologies need more studies and more tests, but the results have proved to be satisfactory

Estudo experimental do uso de rebolos convencionais na usinagem do aço VP-50 utilizado na retificação cilíndrica, por meio de diferentes métodos de lubri-refrigeração

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEB

Estudo de oportunidades de melhoria de eficiência energética na Rectimold

A melhoria de eficiência energética num contexto mundial é, na atualidade, uma área de grande relevância, devido ao constante aumento dos consumos energéticos, por motivo das necessidades de desenvolvimento dos países. A procura de estratégias de melhoria neste âmbito em ambiente industrial tem o potencial de trazer benefícios comerciais e ambientais significativos. Existem uma infinidade de medidas de eficiência energética e racionalização de consumos, que quando devidamente aplicadas aumentam o desempenho das empresas, com a consequente criação de riqueza e um menor impacte ambiental. O presente projeto teve como principal objetivo o estudo de oportunidades de melhoria de eficiência energética na empresa Rectimold. Esta é uma empresa inserida no ramo da indústria de moldes para injeção de plástico. Uma das etapas do trabalho consistiu na análise global dos consumos energéticos através das faturas, referentes aos anos de 2014 e 2015, onde se verificou que a empresa não está abrangida no âmbito do Sistema de Gestão dos Consumos Intensivos de Energia (SGCIE). Seguidamente, foram instalados analisadores de energia para a recolha de informação detalhada sobre os consumos de energia elétrica. A realização da análise energética incidiu sobre as áreas onde o potencial de economia e redução de consumos será maior, nomeadamente na iluminação, na climatização, na instalação de energias renováveis, no tipo de contratualização de energia elétrica e na introdução de um Sistema de Gestão de Energia (SGE). Nesse âmbito, foram apresentadas diversas propostas para elevar o desempenho energético da empresa, cuja implementação representa uma poupança de consumo energético em cerca de 20%.

Resistência à flexão e microestrutura de vidro-cerâmicas feldspáticas processadas por injeção em moldes à alta temperatura

Enquanto os métodos tradicionais de processamento de restaurações cerâmicas tornaram-se notórios por sua complexidade, as técnicas mais modernas vêm privilegiando a simplicidade de execução e a automação. Dentre estas, destaca-se a injeção em moldes, que recentemente, foi associada a métodos CAD-CAM. Estudos anteriores demonstraram a viabilidade de utilização de um vidro feldspático de baixa expansão térmica, Alpha (Vita Zahnfabrik), para injeção, porém, faltam informações quanto às propriedades mecânicas e a microestrutura deste material quando submetido à injeção. Os objetivos deste estudo são: produzir pastilhas vidrocerâmicas para injeção a quente a partir de Alpha e da mistura deste vidro com partículas de alumina e zircônia; avaliar a resistência à flexão dos materiais processados, e compará-la a um material compatível existente no mercado (PM9 - Vita Zahnfabrik); estudar a estrutura microscópica dos materiais e correlacioná-la com suas propriedades mecânicas; identificar por meio de difração de raios X a formação de fases cristalinas durante as diferentes etapas de processamento. A injeção aumentou a resistência do vidro Alpha devido à redução na quantidade e tamanho dos defeitos internos, principalmente porosidades. Apesar de ter sido observada nucleação de cristais nos dois materiais, durante o processamento, não foi possível determinar de que forma este fenômeno afetou as propriedades mecânicas dos materiais. Não foi detectada alteração no padrão de distribuição das fases cristalinas observadas em microscópio eletrônico de varredura antes e depois da injeção. Não foi verificada diferença estatística significante entre a resistência à flexão de Alpha injetado e PM9. A adição de partículas de alumina e zirconia ao vidro Alpha provocou redução da resistência, devido à formação de aglomerados durante a confecção das pastilhas e a incapacidade da injeção em dispersá-los. Tais aglomerados funcionaram como concentradores de tensões, enfraquecendo o material.

Uso da análise exploratória de dados na avaliação de modificadores químicos para determinação direta e simultânea de metais em álcool combustível por GFAAS

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Modelagem térmica para avaliação da temperatura no fresamento de aços para moldes e matrizes

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

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.

Remoção de metais pesados de efluentes sintéticos aquosos por nanofiltração

O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção de metais pesados de efluentes sintéticos aquosos através de nanofiltração, com utilização de membrana de poliamida. A membrana utilizada constituída de poliamida apresentou uma boa permeabilidade hidráulica, constatada pela linearidade de fluxo com a variação de pressão de trabalho. Os metais estudados foram cobre, cádmio, zinco, chumbo e níquel com especiação de nitrato e sulfato. O desempenho do sistema foi verificado pela variação dos parâmetros operacionais (pressão e fluxo), associados também com a variação da salinidade e da concentração do metal. Em uma etapa inicial estudou-se a remoção de metais (nitrato e sulfato) isoladamente em uma mesma concentração molar, na pressão de 10 bar, comparando-se as rejeições com e sem agente complexante (EDTA). Em uma segunda etapa, estudou-se o desempenho da membrana, com misturas dos metais (nitrato) e mistura de metais (sulfato), também com e sem agente complexante, os resultados mostraram que a presença de agente complexante melhorou a rejeição dos metais. Nestas misturas estudaram-se os efeitos das concentrações (0,001; 0,0005 e 0,0001mol/L) e das pressões (5; 7; 10 e 12,5 bar) no sistema de remoção, constatou-se que o aumento da concentração e diminuição da pressão afeta a remoção. Em uma terceira etapa, estudou-se a influência da salinidade pela mistura de dois metais de mesma especiação (sulfato), comparando a remoção na pressão de 10 bar. Os resultados atestaram uma rejeição maior que 94 % para todos metais, na pressão de 10 bar, indicando um excelente desempenho e fluxo adequado, daí viabilidade de processo para todas as concentrações testadas. A pertinência do teste se justifica pela adequação do permeado ao atendimento aos padrões ambientais de concentração de metais e confirmam a eficácia do sistema de nanofiltração na remoção de metais pesados

Análise de metais tóxicos em Sardinella brasiliensis (sardinha) no canal Sernambetiba da Lagoa da Tijuca (Rio de Janeiro/RJ)

Elementos-traço, de fontes naturais ou antropogênicas, são despejados continuamente nos rios, fato que acarreta sérios problemas, devido a sua toxicidade, longa persistência, bioacumulação e biomagnificação na cadeia alimentar. O sistema lagunar Tijuca-Jacarepaguá-Marapendi recebe um enorme aporte de nutrientes e poluentes devido aos impactos antrópicos em seus rios. Este estudo tem como objetivo principal avaliar os níveis de cobre, zinco, chumbo e alumínio em músculo e víscera na espécie Sardinella brasiliensis (sardinha), que habita a saída do Canal de Sernambetiba, Barra da Tijuca, Rio de Janeiro (RJ). Ao total foram analisados 44 indivíduos. O cobre em músculo apresentou uma concentração média de 0,5 0,66 mg/Kg e de 1,3 10,13 mg/Kg em víscera. Os valores de zinco em músculo e víscera foram de 5,2 3,69 mg/Kg e 25,6 48,16 mg/Kg, respectivamente. A concentração de chumbo foi de 2,48 3,09 mg/Kg (músculo) e 25,6 48,16 mg/Kg (víscera), enquanto a concentração de alumínio variou de 1,68 3,67 mg/Kg em músculo e 28,72 26,99 mg/Kg em víscera. Dentre as amostras, 56,8% apresentaram valores acima do limite estabelecido para consumo humano pela legislação brasileira para chumbo. Os elementos-traço apresentaram tendências de acumulação diferentes de acordo com o local (músculo ou víscera). As concentrações dos metais em músculo foram menores do que em vísceras. Os valores encontrados devem servir de alerta para uma contaminação da população de Sardinella brasiliensis que habita a saída do canal de Sernambetiba. Concluiu-se que a concentração de chumbo nos peixes encontrados estão acima dos limites permitidos para o consumo humano, e que a região encontra-se impactada