Estudos de caso

Simulação de processo tem um papel crescente na indústria de fundição, sendo considerada uma ferramenta essencial pela maioria das fundições que tem por objetivo o desenvolvimento de sistemas que entreguem peças de qualidade, com o maior rendimento metálico e menor taxa de refugo possíveis. Os desafios da realização de simulações de fundição como parte do projeto construtivo de moldes permanentes são apresentados aqui. Cronogramas reais de ferramentarias são analisados e seus gargalos explorados. Usando conceitos do gerenciamento de projetos ágil e o framework Scrum aplicado ao produto fundido, foi possível verificar que a integração entre a construção da ferramenta e a simulação pode aumentar a qualidade e robustez com impacto zero no tempo de desenvolvimento do produto.

Neste fluxograma, as simulações são realizadas por técnicos de fundição experientes e os seus resultados refletem, portanto, a experiência, as considerações e o know-how desses técnicos. Cada simulação individual é comparável a uma experiência virtual e, com base nos seus resultados, estes engenheiros avaliam, por exemplo, se um sistema de fundição escolhido ou a configuração de parâmetros de processo conduz a uma qualidade aceitável do fundido com custos aceitáveis e propondo, ao final, alterações para encontrar soluções melhoradas [2].

À medida que os consumidores de fundidos evoluem, em particular a indústria automobilística, o mesmo acontece com as especificações para suas peças fundidas [3] .  A fim de alcançar propriedades mecânicas mais elevadas em peças mais leves com prazos de entrega mais reduzidos, a tarefa de otimizar manualmente as peças fundidas utilizando a tentativa e erro virtual também precisa de evoluir.

Para incorporar a simulação no seu processo de produtivo, toda empresa precisará de três componentes principais: hardware, software, e 'human-ware' [4]. Nesta secção, falaremos sobre o terceiro.

Para operar um software de simulação de fundição, o usuário precisará:

1. Conhecimentos básicos em modelação CAD, ou trabalhar numa empresa que tenha outras opções para modelação de geometrias em 3D;
2. Ser totalmente treinado no software que irá operar;
3. Ter algum nível de conhecimento e experiência no processo de fundição que será estudado para que possam avaliar os resultados da simulação, compará-los com os ensaios, e depois propor alterações que possam resolver os defeitos observados na simulação;
4. Tempo.

Os 3 primeiros não são particularmente difíceis de administrar, especialmente para as fundições modernas. O quarto, no entanto, geralmente apresentará um desafio.

Embora existam várias maneiras de utilizar a simulação de fundição para diferentes objetivos [1] a [6] , existem certas preocupações que cada usuário de simulação de fundição tem (em maior ou menor grau) sempre que recebe uma peça nova para desenvolver seu sistema de fundição.

Cada novo projeto vem com um prazo, por vezes mesmo antes de as especificações e critérios terem sido estabelecidos. Este prazo refere-se geralmente a um calendário de projeto maior (outras peças, montagem, lançamento final do produto etc.) em vez da complexidade da peça e do número de ensaios virtuais necessários para obter uma peça sem defeitos sob os custos desejados.

A maioria dos projetos de simulação de fundição são trabalhos de uma só pessoa, a saber o usuário, que geralmente não tem muitos colegas com quem discutir os resultados observados. Mesmo quando esse usuário trabalha num projeto ou departamento de engenharia, o comum é que apenas o usuário tenha conhecimento de análise dos resultados de simulação.

Não importa o tamanho do desafio apresentado pelo projeto, o usuário, como guardião da ferramenta de simulação, é entendido como tendo tudo o que é necessário para resolver o problema, mesmo que alguns problemas só possam ser resolvidos por uma mudança radical das condições de contorno do projeto.

Embora o usuário normalmente tenha (ou desenvolva ao longo do tempo) experiência em como trabalhar com projetos de simulação de peças fundidas, as constantes mudanças necessárias para desenvolver peças que estejam de acordo com as crescentes exigências, criam um novo desafio todos os dias, ao ponto de não ser uma tarefa pequena determinar por onde é melhor começar a análise ou mesmo, quais potenciais problemas deve-se otimizar primeiro.

É possível visualizar que o nível de rechupes não diminuiu desde a simulação de base até ao 14º teste. Considerando que cada simulação levou aproximadamente 4 horas, o usuário investiu quase 70 horas somente de tempo computacional, sem se aproximar do seu objetivo. Embora tenha sido possível resolver o problema no final, a avaliação deste gráfico (e de muitos outros como este) levanta a questão de haver ou não uma melhor forma de conduzir projetos de fundição auxiliados pela simulação.

Os atuais requisitos para o desenvolvimento de uma peça fundida e o correspondente processo de fundição exigem metodologias e ferramentas que permitam uma maximização da robustez e rentabilidade do processo o mais cedo possível [2] . No entanto, há pouco escrito sobre gestão de projetos em projetos de fundição, com ou sem simulação.

Técnicas de gestão de projetos foram propostas por fornecedores de software de simulação [7]  para auxiliar os usuários na melhor forma de utilizar o seu poder de simulação. No entanto, como dito anteriormente, o projeto de simulação do processo de fundição é sempre uma pequena parte de um desenvolvimento muito maior, o que significa que uma melhor gestão do projeto de simulação da peça fundida não é suficiente para assegurar o prazo alvo para a produção da peça.

Pouco tem sido escrito sobre os métodos e técnicas de gestão de projetos aplicados desde o início do desenvolvimento que integram os estudos de simulação de fundição com a construção de moldes.

Uma primeira possível tentativa seria utilizar a gestão convencional (ou linear) de projetos, tal como proposto pelo Project Management Institute (PMI), para organizar os estudos de simulação necessários para obter uma peça sã dentro do período desejado. Em outras palavras, criar uma estrutura analítica de projeto (EAP) que permitirá ao usuário decompor o projeto em partes menores e mais manejáveis [5]. Uma EAP proposta para projetos de simulação HPDC (Fundição sob alta pressão) e uma para projetos de GDC podem ser observadas na Figura 4.