Estudos De Casos em Macharia

Hoje, a simulação do processo de fundição oferece um banco de testes virtual para a realização de ensaios de fundição com graus de liberdade quase ilimitados e sem riscos econômicos ou de produção significativos. Durante o desenvolvimento da carcaça do motor elétrico "E-Traction" para o VW Golf, a Volkswagen AG decidiu usar sistematicamente o MAGMASOFT® para o design, obtendo assim um produto e processo de produção altamente robustos logo no início do projeto.

A equipe da Volkswagen AG, composta por especialistas em desenvolvimento, design, produção e ferramentais, aplicou o MAGMASOFT® da maneira "clássica", usando a simulação de enchimento e solidificação para analisar a eficácia de diferentes alterações feitas passo a passo. Devido aos rigorosos requisitos técnicos para a fundição e ao tempo extremamente curto disponível, o objetivo era avaliar através da simulação todos os riscos relevantes, minimizá-los e, idealmente, eliminá-los antes de finalizar o projeto do fundido e da ferramenta.

Da otimização clássica ao design de experimentos (DoE) virtual

Com base no caminho de solidificação da carcaça do motor elétrico, os engenheiros da Volkswagen usaram iterativamente o MAGMASOFT® para fazer alterações, otimizando o layout da fundição. Para esse propósito, a equipe analisou sistematicamente medidas para melhor preenchimento por meio de modificações no sistema de canais, bem como investigou alterações nos tamanhos e posições dos massalotes para otimizar a solidificação. Além disso, foram avaliados a influência da integração de caminhos de alimentação adicionais na geometria do fundido e da melhoria do controle de temperatura na matriz na qualidade do fundido.

As alterações que levaram a melhorias foram adotadas para a próxima iteração, enquanto as alterações ineficazes foram descartadas. Em 19 etapas, os engenheiros chegaram a uma versão em conformidade com os critérios de alta qualidade, que foi então usada como base para a usinagem do ferramental e colocada em produção com sucesso.

Preparação metodológica e avaliação estatística

Como Williams et. al. observaram, uma simulação confiável requer dados de materiais para as luvas, porém estes raramente estão disponíveis. Como usuários do MAGMASOFT®, os fundidores da Fundimig têm acesso a extensos bancos de dados de luvas de diferentes fabricantes e podem, portanto, simular seus processos de fundição com diferentes luvas: eficiente em termos de tempo, sem experimentos custosos, mesmo antes da primeira fundição: acertar da primeira vez. Esta vantagem foi usada pelos especialistas: Eles compararam luvas de alimentação (Figura 1) em detalhes com o MAGMASOFT®. Desta forma, eles examinaram o quanto os processos existentes poderiam ser melhorados e se o investimento em diferentes luvas compensaria financeiramente. Os especialistas esperavam que o fundido fosse alimentado de forma mais eficaz mesmo com metal e presumiram que isso poderia melhorar o rendimento metálico: A luva cônica reduz a proporção de metal para o alimentador pela metade.

O uso de áreas de avaliação, que podem ser definidas pelo usuário no MAGMASOFT®, ajuda a focar em áreas funcionais críticas no fundido ou no ferramental. Essa abordagem metodológica garante uma avaliação consistente de áreas de risco potenciais durante o desenvolvimento do projeto, desde o primeiro design conceitual até aprovação do projeto. Ao visualizar e buscar continuamente diferentes critérios de qualidade para todas as áreas críticas do fundido, é possível avaliar facilmente o efeito de uma determinada mudança no sucesso do projeto.

Durante o desenvolvimento de um projeto de fundição complexo, como a carcaça do motor “E-Traction”, o usuário pode facilmente perder o controle das áreas críticas do projeto em uma simulação iterativa clássica. Ao adotar uma abordagem passo a passo, é natural focar apenas em áreas ou problemas individuais e críticos. Portanto, não é fácil dizer como as modificações selecionadas afetam outras áreas do fundido. Em retrospecto, muitas vezes não é possível encontrar respostas concretas para perguntas como: “Quais conclusões foram obtidas com a versão 2?” ou “Quais foram os resultados reais das modificações realizadas na versão 8 e qual foi o efeito que elas tiveram nos custos?” Revisitar essas questões ao longo do projeto costuma ser uma tarefa tediosa. No caso presente, os engenheiros da Volkswagen AG usaram o MAGMASOFT® para poder avaliar e acompanhar a efetividade e o ganho financeiro das melhorias alcançadas por meio das inúmeras mudanças ao longo de todo o projeto.

A perspectiva de avaliação do MAGMASOFT®  permite a combinação  de resultados definida pelo usuário em simulação individuais, projetos virtuais de experimentos (DoE) ou otimizações autônomas. Esses resultados podem vir de um ou vários projetos de desenvolvimento e podem ser comparados com base em diferentes critérios de forma direta. Graças ao uso de métodos estatísticos, a comparação quantitativa de todas as alternativas de projeto importadas produz resultados robustos sem nenhuma influência subjetiva. Com esta ferramenta, soluções e opções adequadas podem ser identificadas e avaliadas de forma rápida e fácil. Essas possibilidades são particularmente úteis não apenas para identificar critérios de qualidade relevantes, mas também como base para decisões financeiras no gerenciamento de projetos.

Isso permitiu uma visualização antecipada e contínua do progresso do projeto de carcaça do motor “E-Traction”, levando a um compromisso otimizado entre qualidade, uso de material e lucratividade. A mudança esperada nos custos de produção devido ao volume reduzido do alimentador e ao aumento do rendimento metáico, resultante de modificações de resfriamento na matriz, pode ser vista claramente a partir da versão 12 (figura abaixo).