Desenvolvimento de metodologias produtivas e implementação de novos materiais na produção de componente automóvel com recurso a soluções multimaterial

Abstract

O setor automóvel encontra-se numa fase de total reinveição e revolução tecnológica. A utilização de compósitos tem vindo a ganhar maior preponderância, havendo uma tentativa de os incorporar ao máximo em todos os veículos, uma vez que, são usados com o propósito de tornar os veículos mais seguros, leves e económicos. Estas mudanças determinam alterações significativas na oferta de componentes em termos de design, funcionalidade, resistência, leveza, durabilidade, qualidade e custo, o que naturalmente está relacionado com temas como a inovação tecnológica e a eficiência produtiva, energética e ambiental. Com a tendência que o mercado apresenta, surge esta dissertação inserida no âmbito do projeto MultiMat que propõe realizar o redesign e a produção de uma guia de vidro automóvel tendo por base a utilização de compósitos termoplásticos com abordagem multimaterial e multi-processo, assim como o estudo de uma solução economicamente mais atrativa e tecnologicamente mais viável. Assim, afigurou-se como essencial a investigação e o desenvolvimento em torno de tecnologias, materiais e processos implementados atualmente na indústria automóvel. Os materiais selecionados foram caracterizados e validados recorrendo a ensaios mecânicos, físicos e reológicos. O estudo do redesign do produto orientado aos novos materiais e processos de fabrico compreendeu várias análises estruturais e de processo, nas quais se fez variar a geometria, até se obter uma solução que cumprisse os requisitos definidos de forma otimizada. O trabalho desenvolvido permitiu alcançar uma solução mais ecológica, que cumpre todos os requisitos estruturais, de processamento e geométricos impostos pelos stakeholders. A solução ainda mostrou os ganhos com o redesign da peça, uma vez que parâmetros importantes como a massa dos componentes, o tempo de ciclo, o número de operários e o custo total da peça foram substancialmente reduzidos. Com a implementação desta solução, ainda se aferiu, que nos anos de duração do projeto (4 anos) é possível uma redução dos custos diretos de 4800 €.

The automotive sector is in total reinvention and technological revolution. The use of composites has gained greater preponderance, with an attempt to incorporate them as much as possible in all vehicles, since they are used with the purpose of making vehicles safer, lighter and more economical. These changes determine significant modifications in the supply of components in terms of design, functionality, resistance, lightness, durability, quality and cost, which is naturally related to themes such as technological innovation and productive efficiency, energetic and environmental. With the trend that the market presents, this dissertation comes within the scope of the MultiMat project, which proposes to carry out the redesign and production of a window guide rail based on the use of thermoplastic composites with a multimaterial and multi-process approach, as well as the study of an economically more attractive and technologically more viable solution. Thus, research and development around technologies, materials and processes currently implemented in the automotive industry seemed to be essential. The selected materials were characterized and validated using mechanical, physical and rheological tests. The study of the redesign of the product oriented to new materials and manufacturing processes included several structural and process analyses, in which the geometry was varied, until a solution was obtained that optimally fulfilled the defined requirements. The work carried out allowed us to reach a more ecological solution, which meets all the structural, processing and geometric requirements imposed by the stakeholders. The solution also showed the gains with the redesign of the part, since important parameters such as the mass of the components, the cycle time, the number of workers and also the total cost of the part were substantially reduced. With the implementation of this solution, it was also verified that in the years the project lasts (4 years) it is possible to save € 4800.