Paulo Renovato Tobo

8/15/2019 Paulo Renovato Tobo

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

PROJETO DE INTERRUPTOR DE PAINEL AUTOMOTIVO

FUNÇÃO PISCA – ALERTA

por

Paulo Renovato Tobo

Monografia apresentada ao Departamentode Engenharia Mecânica da Escola deEngenharia da Universidade Federal do Rio

Grande do Sul, como parte dos requisitospara obtenção do diploma de EngenheiroMecânico.

Porto Alegre, junho de 2007.


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PROJETO DE INTERRUPTOR DE PAINEL AUTOMOTIVO

FUNÇÃO PISCA - ALERTA

por

Paulo Renovato Tobo

ESTA MONOGRAFIA FOI JULGADA ADEQUADA COMO PARTE DOSREQUISITOS PARA A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE

ENGENHEIRO MECÂNICO APROVADA EM SUA FORMA FINAL PELA BANCA EXAMINADORA DO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Prof. Dr. Gilberto Dias da CunhaCoordenador do Curso de Engenharia Mecânica

Área de Concentração: Projeto e Fabricação

Orientador: Prof. Dr. Eng. Vilson João Batista

Comissão de Avaliação:

Prof. Dr. Gilberto Dias da Cunha

Prof. Dr. Eduardo A. Perondi

Porto Alegre, 18 de junho de 2007.

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Escola de Engenharia

Departamento de Engenharia Mecânica


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AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar, agradeço à minha família por todos os ensinamentos passados e que decerta forma permitiram que eu ingressasse e chegasse a conclusão do curso.

A Universidade Federal do Rio Grande do Sul, de modo especial a todos os professores efuncionários do Departamento de Engenharia Mecânica.

Especialmente a minha esposa, Mariana, que esteve ao meu lado ao longo desses anos deestudo, pelo companheirismo e pelo apoio nas dificuldades encontradas durante a realizaçãodesta graduação.

A empresa Ikro Componentes Automotivos Ltda. e colegas de trabalho que me acolheramdurante os últimos três anos de aprendizado contínuo enfrentando diversas dificuldades, o quepermitiu que eu pudesse desenvolver este trabalho e obter sucesso no seu desenvolvimento.


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TOBO, P. R. Projeto de Interruptor de Painel Automotivo – Função Pisca Alerta. 2007. 23folhas. Monografia (Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia Mecânica) –Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, PortoAlegre, 2007.

RESUMO

Este trabalho consiste no desenvolvimento de um novo projeto de produto, um interruptorde painel automotivo. Atualmente já existe um produto com a função na qual este trabalho temcomo objetivo, no entanto, tem-se como meta a evolução tecnológica do mesmo, focando-seos pontos negativos do projeto existente.

Para se obter os melhores resultados, foram levantados dados referentes ao produtoexistente a fim de se conseguir aperfeiçoar ao máximo o projeto e obter uma melhor otimizaçãodo processo de fabricação do produto. Ferramentas de desenho tridimensional por computadorCAD (Computer Aided Design) para elaboração do projeto e análise por cálculo de elementos

finitos por computador CAE (Computer Aided Engineering) para simulação de injeção plásticapermitiram que cada ponto chave do projeto pudesse ser analisado e conseguir melhoresresultados.

Além de um novo conceito de design para este produto, buscou-se o ganho na reduçãode custos com o processo de fabricação.

PALAVRAS-CHAVE: Interruptores automotivos, automóvel, projetos, redução de custos,melhoria funcional.


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ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................................... 1

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................................................... 1

2.1. PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO...................................................... 1

2.1.1. TIPOS DE PROJETOS DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS................................ 1

2.2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO - MOLDAGEM POR INJEÇÃO......................................... 2

2.2.1 CONDIÇÕES DE MOLDAGEM .......................................................................................... 2

2.2.2 DESEMPENHO E FALHAS DO PROCESSO DE INJEÇÃO ............................................. 3

2.3 HISTÓRICO DO PRODUTO ATUAL ..................................................................................... 4

2.3.1 COMPOSIÇÃO E FUNCIONAMENTO DO INTERRUPTOR.............................................. 4

2.3.2 APLICAÇÃO ....................................................................................................................... 5

3. DESENVOLVIMENTO DO PRODUTO.................................................................................... 5

3.1 APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA ..................................................................................... 5

3.2 ANÁLISE DE PONTOS NEGATIVOS DO ATUAL PROJETO.............................................. 6

3.2.1 BOTÃO FUNÇÃO DE PISCA ALERTA.............................................................................. 6

3.2.2 BOTÃO TAMPA CEGA ...................................................................................................... 6

3.2.3 BASE DE COMPONENTES ............................................................................................... 7

3.2.4 CONJUNTO MONTADO..................................................................................................... 7

3.3 ANÁLISE DE PONTOS NEGATIVOS DO PROCESSO........................................................ 7

4. PROJETO DE PRODUTO PROPOSTO.................................................................................. 8

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES........................................................................................... 11

5.1 VIABILIDADE DE PRODUÇÃO........................................................................................... 11

5.1.1 CÁLCULOS POR ELEMENTOS FINITOS ....................................................................... 11

5.2 GANHOS OBTIDOS ............................................................................................................ 13

5.2.1 COMPARATIVO DO PROJETO ....................................................................................... 14

5.2.2 COMPARATIVO DO PROCESSO.................................................................................... 14

5.2.3 REDUÇÃO DE CUSTOS .................................................................................................. 15

6. CONCLUSÕES FINAIS ......................................................................................................... 16

7. BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................... 17


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1. INTRODUÇÃO

Atualmente, o mercado da indústria automobilística vem crescendo de forma muitosignificativa, e, junto com este crescimento é gerada uma forte concorrência entre os principaisfabricantes de automóveis. Para se manterem cada vez mais competitivos neste mercado, as‘montadoras’ impõem continuamente seus requisitos a serem atendidos aos fornecedores,sendo estes a melhoria contínua da qualidade. O aumento do volume de produção e,principalmente, a redução de custos do produto final.

Para atender a esta demanda, muitas vezes com a redução de custos, não basta apenaso investimento em mão-de-obra, ferramentas ou dispositivos mecânicos para auxiliar e elevar aprodução. A partir do momento em que o processo de produção foi avaliado e definido – sendono layout e na automação da linha de produção - deve-se recorrer a alternativas para alcançartais objetivos. Este cenário leva muitas vezes à necessidade de uma reavaliação do próprioprojeto, estudando-se cada característica chave do mesmo e buscando possíveis pontos quepossam ser aperfeiçoados a partir do projeto original.

Este trabalho consiste no projeto de produto de um interruptor de painel automotivo, apartir de um produto já existente, visando principalmente a redução de custos do produto final.Aliado a esta reformulação do projeto, pretende-se alcançar seu melhor funcionamento e aotimização de todo o processo de manufatura. Será apresentado o estudo do re-projeto decomponentes pertencentes ao interruptor de painel, analisando todas as suas conseqüênciasno projeto, no processo e no custo final.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO

De um modo geral, desenvolver produtos consiste em um conjunto de atividades por

meio das quais se busca, a partir das necessidades do mercado e das possibilidades erestrições tecnológicas, e considerando as estratégias competitivas e de produto da empresa,chegar assistido especificações de projeto de um produto e de seu processo de produção, paraque a manufatura seja capaz de produzi-lo. O desenvolvimento de produto também envolveatividades de acompanhamento do produto após o lançamento para, assim, serem realizadasas eventuais mudanças necessárias nessas especificações, planejada a descontinuidade doproduto no mercado e incorporadas no processo de desenvolvimento das lições aprendidas aolongo do ciclo de vida do produto (AMARAL ,2006).

O processo de desenvolvimento de produto situa-se na interface entre a empresa e omercado, cabendo a ele identificar - e até mesmo se antecipar - as necessidades do mercado epropor soluções (por meio de projetos de produtos e serviços relacionados) que atendam taisnecessidades. Portanto sua importância estratégica, buscando: identificar as necessidades domercado e dos clientes em todas as fases do ciclo de vida do produto; identificar aspossibilidades tecnológicas; desenvolver um produto no tempo adequado e a um custocompetitivo (AMARAL ,2006).

2.1.1. TIPOS DE PROJETOS DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS

Os projetos de desenvolvimento de produtos podem ser classificados por diversoscritérios, sendo que a classificação mais comum e útil é baseada no grau de mudanças que oprojeto representa em relação a projetos anteriores. Essa classificação depende dasespecificidades do setor.

* Projetos radicais (breakthrough): são os que envolvem modificações no projeto doproduto ou do processo existente, podendo criar uma nova categoria ou família de produtos


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para a empresa. Como, nesse tipo de projeto, são incorporados novas tecnologias e materiais,eles normalmente requerem um processo de manufatura também inovador.

* Projetos de plataforma ou próxima geração: normalmente representam alteraçõessignificativas no projeto do produto e/ou processo, sem a introdução de novas tecnologias oumateriais, mas representando um novo sistema de soluções para o cliente. Esse novo sistemade soluções pode representar uma próxima geração de um produto ou de uma família deprodutos anteriormente existentes. Também pode representar o projeto de uma estrutura oprojeto de uma estrutura básica do produto que seria comum entre os diversos modelos quecompõem uma família de produtos. Para funcionar como plataforma, um projeto deve suportartoda uma geração de produto (ou de processo) e ter ligação com as gerações anteriores eposteriores do produto.

* Projetos incrementais ou derivados: envolvem projetos que criam produtos e processosque são derivados, híbridos ou com pequenas modificações em relação aos projetos jáexistentes. Esses projetos incluem versões de redução de custo de um produto e projetos cominovações incrementais nos produtos e processos. Requerem menos recursos, pois partem dos

produtos ou processos existentes, estendendo a sua aplicabilidade e ciclo de vida (AMARAL,2006).

2.2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO - MOLDAGEM POR INJEÇÃO

O processo de moldagem por injeção consiste essencialmente no amolecimento domaterial num cilindro aquecido e sua conseqüente injeção em alta pressão para o interior deum molde relativamente frio, onde endurece e toma a forma final. O artigo moldado é entãoexpelido do molde por meio dos pinos ejetores, ar comprimido, prato de arranque ou outrosequipamentos auxiliares. (IPIRANGA, 1998). Comparando-se com a extrusão, a moldagem porinjeção apresenta-se como um processo cíclico. Um ciclo completo consiste das seguintesoperações:

1- Dosagem do material plástico granulado no cilindro de injeção;2- Fusão do material até a consistência de injeção;3- Injeção do material plástico fundido no molde fechado;4- Resfriamento do material plástico até a solidificação;5- Extração do produto com o molde aberto.

Figura 2.1. Processo de injeção plástica

2.2.1 CONDIÇÕES DE MOLDAGEM

A moldagem só pode ser satisfatória se houver observância correta da influência dasseguintes variáveis que influem sobre a moldagem por injeção:

- Pressão de injeção: Varia de maneira ampla conforme o tipo de molde ou de máquina.

Em geral, deve-se procurar o uso do mínimo de pressão, para a obtenção de artigos moldados,livres de defeitos internos e superficiais. Um excesso de pressão provoca, em geral, escape dematerial pelas juntas.


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- Temperatura do cilindro: A temperatura é responsável pela plastificação correta ou nãode material, e a temperatura do material depende não só da temperatura do cilindro, comotambém da velocidade com que o material passa através dele. Um aquecimento uniform7e domaterial depende, em suma, de um correto controle da temperatura do cilindro de aquecimentoe do controle rigoroso do tempo e duração do ciclo.

- Tempo do ciclo: Deve ser o mínimo do ponto de vista econômico, porém deve estartambém nos limites estabelecidos para a boa qualidade do objeto moldado. A velocidade deinjeção é governada fundamentalmente pela viscosidade do material (logo, pela temperaturainterna), pela pressão do prato e pelo mínimo de restrições oferecidas ao fluxo de material aolongo de seu caminho.

- Temperatura do molde: Uma temperatura constante do molde, abaixo do ponto deamolecimento do material, é o objetivo do produtor, e isto, em geral é obtido por circulação deum fluido em temperatura constante através dos canais do molde.

- Velocidade de injeção: é a velocidade de avanço do pistão da máquina injetora;- Tempo de resfriamento: é o tempo que a máquina permanece parada e, ao mesmo

tempo, água industrial (gelada) ou água normal circula pelo molde;- Pressão de recalque: é a pressão que atua dentro do tempo de recalque. Essa

operação é realizada no processo de moldagem plástica para garantir que todas as cavidadesdo molde sejam completamente preenchidas (IPIRANGA, 1998).

Um bom desenho do molde é um pré-requisito para a produção de artigos moldados deboa qualidade, e nenhum artifício de controle de máquina, por mais original que seja, é capazde melhorar os produtos obtidos com um molde mal desenhado (IPIRANGA, 1998).

2.2.2 DESEMPENHO E FALHAS DO PROCESSO DE INJEÇÃO

O material plástico, injetado, como todo qualquer outro material, (exceto a água)passando do estado líquido (ou pastoso) para o estado sólido, sofre uma contração volumétricaque pode gerar peças defeituosas. Pode-se evitar este inconveniente, mantendo-se elevada

pressão durante o resfriamento. Tal pressão de sustentação é produzida pelo parafuso daextrusora.Desta maneira podem-se obter produtos sem defeitos comumente verificados, tais como

bolhas e contração irregular do material (defeitos na solidificação do material).

Dentre as outras variáveis que influenciam o desempenho do molde, pode-se citar:- Número de cavidades do molde;- Peso do material em cada injeção;- Ciclo de moldagem;- Força de fechamento do molde;- Abertura do molde;- Alimentação;

- Resfriamento;- Aquecimento;- Contração do plástico.

Os principais defeitos que ocorrem nesse processo em razão da variação constante dosparâmetros de controle são: rebarba ou falha, deformação geométrica do componente, errosdimensionais, bolhas de ar, as linhas de encontro do fluxo do polímero aparecem comintensidade e o componente é frágil.

Segundo Cominatto (1997), a falha é decorrente de pouco material injetado no molde.Isso pode ocorrer quando a pressão é insuficiente, o tempo de injeção é pequeno ou o materialnão está totalmente fundido. Por outro lado, quando muito material é injetado no molde, isto é,

o tempo de injeção e a pressão de injeção são elevados, ocorre a rebarba. Os defeitosgeométricos de deformação e os erros dimensionais ocorrem quando o material é injetado auma temperatura elevada e o tempo de resfriamento é pequeno. As bolhas de ar internas


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aparecem quando a pressão de injeção é baixa e a temperatura do cilindro é alta, porque omolde está frio ou o sistema de canais de alimentação é deficiente. Finalmente, o componenteé frágil quando o ciclo de trabalho é irregular, o sistema de alimentação é deficiente ou omaterial não alcançou a temperatura ideal de trabalho.

2.3 HISTÓRICO DO PRODUTO ATUAL

O produto em estudo consiste em um interruptor de painel automotivo, tendo como suafunção principal o acionamento das luzes de pisca alerta do automóvel. Este produto possuisete variações em suas funções, originando sete produtos diferentes (com indicador de alarme,trava e destrava portas, acionamento de aquecedor de bancos) sempre existiu uma grandedificuldade de melhorar e aperfeiçoar as falhas dos itens desta família, de forma a não gerarimpactos negativos no sistema de funcionamento dos mesmos. Na figura 2.2 estão asvariações do produto e suas funções.

Figura 2.2. – Sete variações possíveis do produto: (a) simples com indicador de alarme; (b)simples; (c) aquecedor de bancos com alarme; (d) aquecedor de bancos; (e) destrava portas;

(f) destrava portas com alarme; (g) destrava portas com alarme.

2.3.1 COMPOSIÇÃO E FUNCIONAMENTO DO INTERRUPTOR

Os produtos são compostos por peças plásticas (botões de acionamento, carcaça

externa), componentes metálicos (molas e terminais elétricos) e peças eletrônicas (resistores,micro-chaves e Led).

Figura 2.3. - Imagem explodida de todo conjunto

Apenas a parte frontal do produto fica visível ao motorista – os botões superior e inferior.Ao se aplicar uma força sobre os botões, deslocam-se os mesmos que ao atingir um curso demovimento horizontal, aciona uma micro-chave eletrônica. Este acionamento ativa o sistemaelétrico que pode resultar no acionamento do sistema de pisca alerta, para o botão superior ouse acionar o sistema de travamento – destravamento das portas do carro, para o botão inferior.

(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)


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Figura 2.4. - Vista do conjunto representando a força e acionamento do produto

2.3.2 APLICAÇÃOToda esta família de produtos é aplicado em um painel automotivo de um modelo em

particular pertencente à montadora General Motors do Brasil. Este está posicionado entre osdois difusores centrais de ar, conforme pode ser visto na figura 2.6.

Figura 2.6. – Foto interna do painel do automóvel destacando o produto em estudo

3. DESENVOLVIMENTO DO PRODUTO3.1 APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA

Para este estudo escolheu-se o modelo mais simples entre os produtos com a funçãoprincipal de acionamento do sistema de pisca alerta e com uma tampa cega. Atualmente, esteproduto é o que possui a maior demanda de fabricação entre todos os modelos, ficando emtorno de 15.000 peças por mês. Dessa forma, buscar uma redução de custos no produto finalgerará uma economia significativa para a empresa.


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Figura 3.1. - Interruptor de pisca alerta

3.2 ANÁLISE DE PONTOS NEGATIVOS DO ATUAL PROJETO

Na busca em determinar os meios de reduzir o custo final do produto, partiu-seinicialmente de uma análise dos principais pontos negativos já evidenciados no projeto doproduto completo, como também dos componentes do qual o interruptor é composto.

Entre as peças do qual o produto em escolha é constituído, definiu-se quatro peçasplásticas para análises: botão função pisca alerta, botão tampa cega, carcaça e base doscomponentes eletrônicos.

Figura 3.2. - Peças do interruptor de pisca alerta

3.2.1 BOTÃO FUNÇÃO DE PISCA ALERTA

O botão função de pisca alerta é uma peça que é usada em todas as sete variações dosprodutos. Uma alteração em alguma parte deste item possivelmente prejudicaria ofuncionamento em algum outro modelo. Desta forma, definiu-se em não re-projetar esta peça.

3.2.2 BOTÃO TAMPA CEGA

O botão tampa cega é uma peça plástica que possui apenas a função de cobrir a parteinferior do produto. É uma peça que não sofre nenhuma ação mecânica acionando algumcomponente eletrônico. Esta deve-se manter fixa resistindo à vibrações e à forças que possamatuar na face visível do botão. Na figura 3.3. está identificada a área útil, de aparência visívelno painel do carro. O restante do botão é apenas responsável para sua fixação na carcaçaplástica.

Já se evidenciaram diversos modos de falha no processo de produção desta peça:excesso de rebarba plástica na linha de fechamento do molde; manchas e má contração domaterial plástico (na solidificação) decorrente do processo de injeção na face visível do botão emá formação da trava de fixação. O botão possui um peso médio de 9,75 gramas, sendo aparte visível e útil correspondendo em apenas 47% do peso total da peça. Na figura 3.3.também está identificado o volume de material plástico sem valor agregado, pois não possuifunção para o conjunto.

Botão funçãopisca alerta

CarcaçaBase dos

componentes

Botãotampacega


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Figura 3.3 - Botão tampa cega

3.2.3 BASE DE COMPONENTES

A base de componentes também é feita de material plástico e é responsável pela fixaçãode uma placa de circuito impresso, na qual estão soldados componentes eletrônicos queativam o sistema de pisca alerta do carro. O modelo em estudo, por possuir apenas uma únicafunção, utiliza uma pequena placa de circuito impresso que não abrange todas as dimensõesda base. Esta peça possui um peso médio de 9,45 gramas e apenas 44% do peso total dapeça possui valor agregado ao produto final, como pode ser visto na figura 3.4. O principalponto negativo deste item é a quantidade de material plástico sendo desperdiçado por peça jáque metade da mesma não é utilizada para este modelo.

Figura 3.4 - Subconjunto base – base com placa de circuito impresso

3.2.4 CONJUNTO MONTADO

Para o conjunto montado, já se evidenciaram problemas de folga excessiva do botãotampa cega montada na carcaça, ocasionando ruído internamente no carro. Há ocorrênciatambém de má formação das travas do botão tampa cega, possibilitando o desprendimento doconjunto montado. No entanto, o excesso de peso com material sem valor agregado para umcomponente sem função para o produto final é o ponto negativo mais significativo.

3.3 ANÁLISE DE PONTOS NEGATIVOS DO PROCESSO

Sob o ponto de vista do processo para produção do produto em estudo, nota-se que otempo para produção (lead time) deste modelo é extremamente alto, considerando-se que esteitem possui apenas uma única função. Na configuração atual, ele é constituído por quatro

peças plásticas, isto é, são necessários quatro moldes de injeção de plástico para se obter aspeças para a montagem (conforme figura 3.5).

a) Área útil deaparência

b) Material plásticosem valor agregado

a) Área útil de fixaçãodos componentes b) Material plástico

sem valor agregado


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O principal ponto negativo identificado, que eleva consideravelmente o custo do produto,é o tempo de processo de injeção para se obter cada uma das peças para montagem. Anecessidade de quatro moldes para produção das peças atrasam o tempo para obtenção doproduto final mesmo sendo produzidas em máquina paralelas devido a alta demandanecessitada. Como mencionado acima, evidenciou-se quantidade excessiva de materialplástico em algumas peças, na base e no botão tampa cega, que conseqüentementeaumentam o tempo de injeção desse material plástico em cada molde. Este trabalho nãopossui um foco na análise do processo, no entanto, este é resultado do projeto do produto.Buscar um novo projeto irá refletir consideravelmente em todo o processo de obtenção doproduto final.

Figura 3.5 – Representação da quantidade de moldes necessários

4. PROJETO DE PRODUTO PROPOSTO

Em virtude do principal ponto negativo do atual projeto, a excessiva quantidade dematerial plástico sem valor agregado à função do produto, partiu-se em projetar um novoconceito para o produto visando reduzir o volume de plástico utilizado e conseqüentementebaixar o custo final da peça.

Em virtude de que a maior quantidade de plástico sendo desperdiçada é na tampa cega,chegou-se à idéia de se integrar a tampa cega com a carcaça do produto. A frente do botão é a

única parte funcional e visível na aplicação do produto no painel, portanto, todo o resto nobotão poderia ser desprezado sem alterar as especificações do cliente (Figura 4.1).

Figura 4.1 – Integração do botão tampa cega com a carcaça.


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Inicialmente foi necessária uma avaliação do ferramental de injeção da carcaça paraverificar a viabilidade de se adaptar o botão tampa cega no molde, obtendo uma única peça emapenas uma etapa de injeção. No entanto, como o ferramental da carcaça não previa algumamodificação desta grandeza, foi inviabilizado modificar as cavidades do molde para comportaresta nova função para o modelo em estudo. A ocorrência de ângulos de face negativos nãopermitindo a extração da peça foi o principal problema encontrado, além da alta concentraçãode material plástico que resultaria em defeitos de injeção, como manchas e deformações napeça.

Em virtude desses inconvenientes, decidiu-se projetar uma nova carcaça para o produto.A nova carcaça deveria ter as mesmas características de fixação tanto do botão pisca alerta,como também para fixar no painel do carro. As especificações dimensionais de tamanhoexterno deveriam ser o mesmo da atual para não gerar nenhuma interferência ou folga demontagem. O que resultaria em desconforto e insatisfação para o cliente (conforme figura 4.2).

Figura 4.2 - Figura da nova carcaça

Neste novo projeto, já se buscou reduzir em diversos pontos o volume de material semfunção como também eliminar alguns defeitos encontrados no projeto antigo, como folgas e

problemas de encaixe do botão pisca alerta.

O novo ferramental, que irá produzir o equivalente a duas partes do produto em umaúnica peça, foi projetado para produzir dois componentes por ciclo de injeção – comumentechamado de um ferramental com duas cavidades produtivas. Um ferramental para produçãode mais de duas peças por ciclo inviabilizaria o investimento, pois aumentaria o custo final doferramental devido à complexidade do molde (conforme figura 4.4).

Figura 4.3 - Distribuição das peças a serem retiradas por ciclo de injeção


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Figura 4.4 - Novo produto com a nova carcaça e base antiga

Com este novo projeto, estimava-se em reduzir de forma significativa o tempo deprocesso e consequentemente o custo final da peça. Produzir dois componentes em apenasum ciclo de injeção iria resultar em ganho de tempo de processo e economia de material,muitas vezes perdidos pelo setup inicial de cada parte separada. No entanto, analisando a

distribuição das peças na cavidade do molde de injeção, notou-se uma área não utilizada pelomolde (conforme figura 4.5). Esta viabilizou o desenvolvimento de um novo projeto de basepara os componentes eletrônicos, esta menor que a do projeto atual e sem tornar complexa aconfecção deste novo ferramental e, conseqüentemente, não incrementar o custo do mesmo(conforme figura 4.6).

Figura 4.5 - Espaço não utilizado no novo ferramental de injeção

Figura 4.6 - Novo projeto da base dos componentes eletrônicos

Como este novo projeto atende apenas a um modelo da família de produtos, a criação deuma nova base, integrada junto ao mesmo ferramental da carcaça com o botão tampa cega,triplicaria a redução total do processo: em apenas um ciclo de injeção plástica seria obtido oequivalente a três componentes do projeto atual.


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Figura 4.7 - Nova distribuição das peças na ferramenta de injeção

Figura 4.8 - Distribuição final das peças a serem retiradas por ciclo de injeção

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

5.1 VIABILIDADE DE PRODUÇÃO

Para analisar a viabilidade da produção dos novos projetos dos componentes plásticos,buscou-se a realização de uma análise computacional do processo de injeção de materialtermoplástico. O intuito principal é prever se ocorrerão falhas significativas no produto finalcomo manchas, irregularidades na contração do material plástico e distorções na peça demaior volume. A garantia se haverá o completo preenchimento de todas as cavidades é umdado a ser esperado com a simulação, devido ao fato do ferramental produzir duas peças degeometrias, volumes e pesos distintos num mesmo ciclo de injeção.

5.1.1 CÁLCULOS POR ELEMENTOS FINITOS


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A simulação de injeção foi realizada via software comercial de análise de elementosfinitos. O software utilizado foi o Mold Flow, uma conceituada ferramenta computacional quepossibilita a obtenção de dados coerentes no resultado, mediante os corretos parâmetrosfornecidos ao programa.

Para simulação utilizou-se uma injetora padrão com capacidade de 100 toneladas e omaterial plástico utilizado foi poliamida com 30% de fibra (PA6 30FV), o mesmo a ser utilizadonas peças. Esta ferramenta computacional permite relatar diversas informações do processode injeção, como temperaturas, pressões necessárias e tempo de resfriamento. No entanto,para este estudo, as únicas informações a serem levadas em consideradas serão a garantia detotal preenchimento de material plástico nas cavidades do molde e a análise de possíveisdefeitos. O fato do molde produzir duas peças de geometrias e volumes distintos pode resultarem problemas de preenchimento, levando muito tempo para fazê-lo e possivelmente resultarem defeitos nas peças finais. Caso venha a surgir defeitos significativos de formação de cadapeça, um melhor estudo do projeto será necessário.

Como resultado da análise do tempo de preenchimento das cavidades, obteve-se um

valor médio de 1,212 segundos por ciclo de injeção, conforme figura 5.1. As cavidades dacarcaça com o botão integrado são as que possuem o maior tempo necessário para o seupreenchimento, por possuir um volume maior e devido a sua geometria ser mais complexa emdetalhes em relação à pequena base de componentes. No entanto a diferença depreenchimento para a base dos componentes não é muito significativa e possíveis problemasde preenchimento não serão esperados na produção normal.

Figura 5.1 – Simulação de injeção – tempo previsto para preenchimento das cavidades

A figura 5.2 representa o resultado da estimativa de marcas virem a surgir na peça. Comoa carcaça é um item de aparência, visível na sua aplicação, todo cuidado para que não surjamdefeitos visíveis deve ser necessário. Nesta simulação buscou-se prever os defeitos na face dobotão integrado como também a formação de dois furos guias internos na carcaça. Estespossuem função de guiar o botão superior ao ser montado na carcaça. No resultado surgiramalgumas deformações e marcas: regiões em azul na face visível do botão e nos orifícios guias.Os pontos em azuis não são significativos e totalmente admissíveis para o processo de injeção.

Nos orifícios onde surgiram regiões de maior grandeza, em cores verdes e levemente amarelassão admissíveis para o projeto, pois os furos possuem tolerância dimensional de 0,1milímetros, especificados em projeto.


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Figura 5.2 – Simulação de injeção – simulação de marcas de injeçãoA configuração final do projeto ficou de acordo com a figura 5.3: botão função pisca

alerta; carcaça (com tampa cega integrada) e base dos componentes eletrônicos.

Figura 5.3 – Configuração final do novo projeto do produto

5.2 GANHOS OBTIDOS

Para avaliação dos resultados obtidos foi realizado um teste de lote piloto do ferramentaldefinitivo do novo projeto. O intuito é verificar as possíveis falhas que possam ocorrer caso

fosse utilizado o novo projeto em produção normal e dessa forma também levantar dados paraanálise do processo, comparando com a situação do projeto atual. Os resultados deste testeserão levados em consideração para avaliar o nível de melhoria que foi obtido.

Botão funçãopisca alerta

Carcaça

Base doscomponentes


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7. BIBLIOGRAFIA

AMARAL, D. C., “Gestão de desenvolvimento de produtos: Uma referência para a melhoria do processo” , Saraiva, 2006.

BERINS, M. L.. “Plastics Engineering Handbook of the Society of the Plastics Industry” , Kluwer Academic Publishers, 5ª Edition, 1991

COMINATTO, A. C., ”Influências das Variáveis do Ciclo no Produto Final” , São Paulo:ASTRA S/A Indústria e Comércio, 1997.

IPIRANGA PETROQUÍMICA, “Moldagem por Injeção” , Edição Jan/98

HAY, E.J. , “Just-in-Time”, Maltese-Norma, 1992

LÁSZLÓ S. L. B., “ Plásticos: Moldes e Matrizes” - Ed. Hemus - Volume I.

SHIGLEY, J.E; MISCHKE, C.R.; BUDYNAS, R.G.; “ Projeto de Engenharia Mecânica” ,Bookman, 7ª Edição, 2005.

GORNI, Antonio Augusto. (2003), “Glossário sobre plásticos”, consultado em 15-05-07,.

KLAMECKi, B. (2007), “ME5221: USE OF MOLDFLOW - IIFinite Elements, Warp Analysis in Moldflow 6.1”, consultado em 20-01-2007,

KLAMECKI, B. (2007), “ ME3221: USE OF MOLDFLOW – Mold Fill ing” , consultado em 20-01-2007,

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Paulo Renovato Tobo