Referências em Não Ferrosos

G.A. Röders, conhecido por suas peças fundidas sob pressão de alta qualidade, aplicou um plano de experimentos virtual para desenvolver um conceito inovador de canais para carcaças de engrenagens e otimizar o comportamento de fluxo e a eficiência do material. Como resultado, o júri do Concurso Internacional de Fundição de Alumínio (GDA) concedeu a esta nova metodologia, baseada em simulação, seu prêmio "Reconhecimento Especial" de 2014 pela sustentabilidade e eficiência energética.

Para a fundição alemã G.A. Röders, inovação e otimização fazem parte de sua rotina diária. "Cada redução no tempo de entrega é um argumento forte e ajuda a atender às crescentes necessidades dos clientes", diz Gerd Röders, CEO da empresa. "Os requisitos relativos à qualidade superficial, tratamento térmico de componentes estruturais de paredes finas e soldabilidade de peças fundidas sob pressão estão aumentando continuamente. O que conta é o tempo desde a colocação do pedido até a aprovação da amostra, incluindo todas as iterações de desenvolvimento - mantendo-se sempre em conformidade com a qualidade encomendada, é claro". Ao mesmo tempo, o trabalho deve ser eficiente, rápido e econômico para manter uma vantagem competitiva. Neste contexto, a simulação numérica é um fator decisivo. "A simulação permite melhorias já na fase de construção e nos poupa tempo nas iterações de desenvolvimento após a montagem do molde", afirma Gerd Röders.

Otimização é agora a norma para novas peças e matrizes na G.A. Röders. As peças e matrizes já em produção também são reavaliadas para otimização. Por ocasião de uma troca de matrizes, a carcaça de câmbio de alumínio foi selecionada para realização de uma melhoria do sistema de canais.

A intenção era maximizar o rendimento do fundido enquanto ainda satisfazia ou superava as especificações de qualidade do cliente. Modificou-se a geometria do canal de um perfil retangular para circular como abordagem técnica. Dada a mesma seção transversal, um perfil circular possui uma área de superfície menor, reduzindo as perdas térmicas enquanto preserva o desempenho de preenchimento - com menos massa total no sistema de fundição. Peter Kohlmeyer, especialista em desenvolvimento e chefe do departamento de acabamento mecânico da G.A. Röders, reflete: "No início de nosso trabalho, fizemos uma parametrização do sistema completo de fundição e desenvolvemos diferentes versões de canais com base nas variações destes parâmetros".

Especificamente, os projetos de canal e ataque foram muito retrabalhados. No total, mais de 40 variações foram criadas baseadas nesta parametrização e estudadas em um plano experimental virtual usando o MAGMASOFT^® para identificar a melhor solução. A otimização do fluxo foi primordial e especificada através de funções objetivas dentro do software. O volume de canais assim como os resultados do MAGMASOFT^® 'Air_Entrapment', 'AirContact' e 'Porosity' foram escolhidos como critérios de qualidade e seus valores minimizados no projeto final. Os meios convencionais para avaliar os numerosos resultados de enchimento e solidificação de matrizes não foram eficientes ou essencialmente impossíveis de executar, devido à grande quantidade de resultados. Portanto, a capacidade de comparar resultados diretamente dentro do MAGMASOFT^® proporcionou uma ajuda decisiva. Os critérios de qualidade podem ser facilmente exibidos e rapidamente avaliados por meio de diagramas de influência. Desta forma, o melhor compromisso pode ser selecionado após a visualização das diferenças entre as propriedades selecionadas.

As melhores versões foram escolhidas para um maior refinamento em uma segunda rodada de otimização no MAGMASOFT ®. Finalmente, uma variante não convencional foi identificada como o melhor resultado, propondo um conceito de canal assimétrico para o molde de duas cavidades. Esta solução final foi realizada em um novo molde e utilizada na produção real.

A avaliação da qualidade da peça fundida, bem como a economia de material e energia, mostrou resultados positivos. As peças produzidas em massa confirmaram as previsões da simulação em relação à qualidade da peça fundida. Ao mesmo tempo, o peso do sistema de canais foi reduzido em 44%. Com base em uma produção anual de 85.000 peças fundidas, isto equivale a 13% menos metal fundido necessário, para uma economia anual de 24 toneladas de alumínio e uma diminuição de 1,5 toneladas nas perdas de material relacionadas à oxidação. O consumo de energia na fusão também foi significativamente reduzido: G.A. Röders economizará 33.000 kWh de gás a cada ano. No total, a otimização deste produto por si só representa uma economia anual de cerca de 15 toneladas de CO2.