04 maio 2021

Rota 2030 - Aços de Alta Resistência e Conformabilidade Live no Youtube

 A live, “Aços de alta resistência e conformabilidade”, é uma ação que integra o programa Rota 2030 que faz parte de uma estratégia do governo federal, tendo como intuito promover o desenvolvimento do setor automotivo no país.

O projeto visa desenvolver um aço que apresenta uma combinação específica de propriedades mecânicas, fazendo dele um produto de altíssimo nível tecnológico para aplicação em painéis externos de veículos automotivos. Assim, os aços utilizados para essa aplicação precisam combinar boa estampabilidade, para permitir formas cada vez mais sofisticadas ,com resistência mecânica e tenacidade, para contribuir com a segurança dos passageiros do veículo.


O evento contará com representantes da FIEMG, da ArcelorMittal, da CBMM e da Stellantis.

Mais informações, acesse: https://bit.ly/33exlyk

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08 janeiro 2021

O uso de Digital Twins (gêmeos digitais) na fabricação de estampados automotivos

Artigo de autoria de Christoph Weber - Gerente Geral da Autoform China. Tradução e publicação autorizados. Veja o artigo completo original em: https://www.linkedin.com/pulse/digital-twins-agility-car-body-stamping-christoph-weber/


Desenvolver um produto é uma tarefa que envolve uma certa complexidade, pois trata-se de criar um fluxo de informações que devem passar da teoria à prática através de diferentes equipes e áreas da empresa. Pessoas com diferentes tipos e níveis de conhecimento e experiência precisam trabalhar de forma coordenada e complementar, o que não é uma tarefa das mais simples. Ferramentas digitais e metodologias ágeis podem contribuir muito para que o conhecimento da equipe possa fluir de forma ótima durante o projeto. Um exemplo muito interessante é mostrado no artigo abaixo, que trata do uso de Digital Twins no desenvolvimento e fabricação de conjuntos estampados.




Nos últimos meses, várias montadoras anunciaram iniciativas agressivas de corte de custos para se preparar para o mercado volátil e alocar recursos suficientes para tecnologias emergentes. Agora é a hora de superar o atrito organizacional e capturar o potencial inexplorado da transformação digital?

As empresas automotivas têm se transformado em empresas ágeis em vendas e desenvolvimento de software. Este artigo explora como um gêmeo digital impulsionado pela física permite a agilidade na disciplina tradicional de estampagem de carroceria. Leia como gerar ROI eliminando desperdícios e aumentando a velocidade e a confiabilidade neste ambiente volátil.



Os OEMs automotivos precisam investir em tecnologias emergentes - novos trens de força, direção automatizada, conectividade - enquanto reduzem os custos para se ajustar ao novo mercado normal. A Nissan anunciou um corte de 20% nos custos até 2023 em seu último plano de revitalização. Outro OEM japonês pretende reduzir até 24% os custos no mesmo período, entre outros, por meio de digitalização e tecnologia de simulação.


A questão é: você pode espremer de cinco a dez por cento os custos de sua operação e fornecedores, isso é possível. Mas se você deseja economizar 20-30%, você precisa transformar fundamentalmente a maneira como opera.


Essa pressão econômica pode permitir que as montadoras superem o atrito organizacional para capturar o potencial inexplorado da transformação digital. Este artigo explora a oportunidade de implementar um conceito Digital Twin direcionado à física para Agilidade na estampagem de carrocerias de automóveis. Primeiro, identificamos os desafios organizacionais, técnicos e culturais nos projetos de fabricação de carrocerias hoje. A seguir, traçamos nossa visão de gerenciamento de projeto Agile habilitado por meio de um modelo de processo Digital Twin consistente em uma plataforma compartilhada. Apontamos os aspectos mais vitais desse conceito e compartilhamos vários exemplos do que as principais empresas automotivas fazem hoje. Um cálculo de retorno sobre o investimento para uma montadora representativa na China revela a economia de custos tangível. Por último, um cronograma de projeto de implementação descreve como abordar este tópico como um OEM automotivo.


1) O desafio: gerenciamento de projetos hoje

Vários departamentos e fornecedores precisam trabalhar juntos ao projetar e fabricar uma nova carroceria. No entanto, cada departamento deve atingir seu próprio conjunto de marcos e metas em uma organização em cascata. Cada departamento pode usar diferentes ferramentas de software ou contar com referências históricas e experiência individual para concluir seus conceitos de design e fabricação. Cada uma dessas ferramentas é baseada em um entendimento diferente e em um modelo de processo de fabricação subjacente.

Como resultado dessa desconexão organizacional e técnica, os engenheiros se concentram em seu subconjunto de metas e podem não considerar totalmente as restrições e metas de outros departamentos. Uma parte significativa do andamento do trabalho é desperdiçada, pois as informações e os dados não são totalmente transferidos de um departamento para outro. Loops de feedback automatizados são impossíveis. O gráfico abaixo apresenta modelos de processos comuns por departamento e as consequências dessa desconexão na forma de desperdício e falta de confiabilidade.



O design da carroceria de um carro e de suas peças já define 60-70% de seus custos, não importa o quanto a engenharia e a fabricação tentem espremer mais tarde. Ainda assim, a viabilidade da manufatura em departamentos de projeto depende principalmente do julgamento de regra baseada em modelos de processo de manufatura excessivamente simplificados. Uma análise mais profunda de viabilidade de fabricação normalmente só acontece em um departamento separado depois que os primeiros rascunhos do projeto já estão concluídos e "congelados". Este trabalho é chamado de "Engenharia Simultânea", embora na verdade não aconteça simultaneamente, mas normalmente com a entrega de pacotes de peças em intervalos mensais. Uma vez que ambos os departamentos usam modelos de processos diferentes para viabilização, pouco conhecimento e experiência podem ser trocados e desenvolvidos em qualquer direção. Isso resulta em muitos loops entre os dois departamentos e, em última análise, em designs de produtos mais caros e pesados ​​do que o necessário.

A maioria dos departamentos de engenharia das montadoras conduz simulações abrangentes para previsões virtuais e otimizações de processos de estampagem na oficina de prensagem e processos de soldagem na oficina de carroceria. No entanto, poucos ou nenhum dado de engenharia chega ao chão de fábrica físico e vice-versa, não há fluxo de dados de feedback sistemático do chão de fábrica para a engenharia.


Os departamentos de engenharia podem ignorar as restrições da vida real no chão de fábrica, e os técnicos no chão de fábrica podem não confiar na intenção da engenharia e improvisar com base em sua experiência individual. Isso cria um ciclo vicioso que aumenta a desconexão de informações, confiança e cultura ao longo do tempo. Rompa os silos!


As simulações de engenharia geram uma grande quantidade de dados e normalmente não são repassadas para outros departamentos, embora sejam altamente relevantes para outros departamentos técnicos, comerciais e logísticos. A equipe de Dimensões e Tolerâncias Geométricas (GD&T) geralmente não acessa simulações de estamparia e soldagem e, em vez disso, confia em referências de projetos históricos. Isso resulta em excesso de engenharia ao definir tolerâncias estreitas, não porque seja tecnicamente necessário, mas porque este departamento não conecta os dados existentes para entender como os processos de fabricação subsequentes estão ligados. Os departamentos de Engenharia de Custos e Compras dependem de referências históricas no Excel para controle de custos e negociações com fornecedores, em vez de alavancar o conhecimento interno sobre o processo de fabricação subjacente. Isso os coloca em uma posição de negociação mais fraca e dá aos fornecedores o potencial de economia de projetos e margens.

A Gerência do Programa pode receber informações contraditórias sobre o mesmo assunto, uma vez que diferentes departamentos baseiam suas análises em diferentes modelos de processos. Surpresas e atrasos frequentes são o resultado. Aprender com um projeto para os futuros é dificultado.


2) A solução: Digital Twins for Agility em Car Body Stamping

A solução é compartilhar um modelo de processo em uma plataforma com todos os departamentos e fornecedores. O modelo de processo Digital Twin conecta os mundos virtual e físico e consiste em duas entidades:

O Digital Master (Mestre Digital) é criado primeiro no mundo virtual durante a fase de design e engenharia e representa a intenção da engenharia ou modelo "conforme a engenharia".

O Real-life Twin (Gêmeo da Vida Real)é a execução física de seu Digital Master no chão de fábrica e fornece dados "conforme fabricados" para fechar o ciclo de feedback e permitir a melhoria contínua.

Um Digital Twin orientado por feedbacks do mundo real é capaz de prever o comportamento já na fase virtual e de autocorrigir desvios na fase de produção física. Isso permite Agilidade na estampagem da carroceria por meio de loops de feedback imediato e foco no resultado final da carroceria em branco.


O que é Agilidade na estampagem de carrocerias? (1) Loops de feedback imediatos pelo Digital Twin e (2) todos se concentram no resultado final do body in white (BIW) para otimizar a qualidade, função, peso, custo e tempo.


O gerenciamento de projetos tradicional segue um processo fluido com várias fases e marcos do projeto, que são concluídos um a um da esquerda para a direita. Por outro lado, em projetos Agile, todos "sentam-se em uma mesa" ou, neste caso, estão conectados a uma plataforma, e o conceito de produto e manufatura é amadurecido em vários ciclos de iteração ao longo do projeto. O gráfico abaixo apresenta um ciclo de projeto ágil desde a concepção do produto até a produção, baseado no conceito Digital Twin em estampagem de carrocerias. No lado direito, o Digital Master é refinado durante a fase de projeto e engenharia. Para qualquer mudança no conceito de design ou manufatura, o Digital Twin fornece feedback imediato a todos os conectados à plataforma sobre o impacto no resultado final do corpo em branco e dados relevantes para cada departamento. Isso permite que todos os departamentos alinhem suas metas para otimizar o corpo em branco em termos de qualidade, função, peso, custo e complexidade para uma linha de tempo realista.



O lado esquerdo representa o Real-life Twin, que é a replicação exata de seu Digital Master no mundo físico. Todos os dados relevantes são fornecidos aos departamentos, como compras e produção, a fim de habilitá-los a executar um Gêmeo da Vida Real correspondente à intenção de engenharia. Os dados reais de fabricação e outros dados obtidos são alimentados no sistema. O modelo baseado no mundo real calcula os desvios entre o Digital Master e os dados reais e fornece orientação para o chão de fábrica sobre como alcançar a congruência. Desta forma, o ciclo de feedback é fechado para sincronizar o Digital Master e seu Real-Life Twin e para enriquecer o modelo de processo ao longo do tempo para melhoria contínua.

Como resultado, os projetos são otimizados para fabricação antecipada para o BIW para reduzir custos, peso e tempo. O departamento de Dimensões e Tolerâncias Geométricas (GD&T) pode aproveitar os dados de processo de soldagem e estamparia virtual para definir tolerâncias o maior possível, garantindo o cumprimento de todas as metas funcionais e de qualidade do BIW. O planejamento de produção pode alocar as linhas de prensa mais econômicas para projetos antecipadamente, com base nos requisitos de tonelagem e dimensão da linha de prensa dos conceitos de manufatura virtual. A equipe de engenharia pode validar e enriquecer seus modelos de processo com base nos dados reais do chão de fábrica, atingindo um novo nível de precisão.


O conceito Digital Twin alavanca dados e conhecimento de toda a cadeia de valor no chão de fábrica.


O tryout de ferramenta pode seguir um mapa de tryout para chegar a um processo de produção robusto da forma mais sistemática. A oficina pode receber boas peças no início da fase piloto e esta base mais sólida permite um aumento mais rápido. Isso corta vários loops de teste físico nas lojas de ferramentas, prensas e carrocerias.

O Gerenciamento de Projetos é atualizado automaticamente sobre o andamento do projeto e qualquer atualização do conceito de design e manufatura. A coordenação entre departamentos é facilitada e as informações tornam-se mais confiáveis, uma vez que todos baseiam seu trabalho em uma plataforma com um modelo de processo consistente. Os ciclos de projeto e as execuções de mudanças tornam-se mais rápidos e ágeis.


3) O processo: do Digital Master ao Real-life Twin e vice-versa ...

Primeiro, os engenheiros constroem e refinam um Mestre Digital do processo de fabricação na fase de projeto e engenharia. O gráfico abaixo mostra o AutoForm Accuracy Footprint, que cobre todos os aspectos críticos para representar e prever com precisão um processo de estampagem: De propriedades de materiais a uma análise de robustez que contabiliza variáveis ​​de ruído. Um modelo de processo significativo forma a base para otimizar e validar virtualmente os conceitos de projeto e manufatura. A precisão aumenta à medida que o modelo de processo Digital Master é enriquecido ao longo de cada projeto e o modelo geral e o software são continuamente aprimorados ao longo do tempo.



Em segundo lugar, todos os dados "conforme a engenharia" do Digital Master são fornecidos ao chão de fábrica em um formato digerível, por exemplo, em um tablet de computador. O software "TryoutAssistant" do AutoForm em um tablet oferece dados de simulação na forma de um mapa de teste interativo e informa sobre o fator de influência dominante ou "causa raiz" de quaisquer problemas de processo. O Real-life Twin é fabricado e os dados de medição reais "conforme fabricado" são retornados à plataforma para fechar o ciclo de feedback. O modelo baseado na física calcula desvios e fornece orientação para o chão de fábrica sobre como alcançar a congruência e, por fim, uma produção robusta da maneira mais sistemática.


Uma cooperação estreita e confiável entre as equipes de engenharia e de chão de fábrica é vital para o sucesso. As equipes de engenharia devem entender as restrições técnicas para projetar processos de fabricação significativos. Os técnicos de chão de fábrica precisam executar a intenção de engenharia com alta diligência e fornecer feedback sobre quaisquer desvios do sistema. Improvisação informal comprometeria o processo e não pode ser tolerado.


Não menos importante, uma lacuna cultural entre o departamento de engenharia com mentalidade acadêmica e a equipe prática do chão de fábrica deve ser superada.

As empresas precisam investir esforços para construir o modelo de processo Digital Master para o primeiro projeto. Nos projetos a seguir, no entanto, pode-se copiar os modelos de processo de projetos anteriores como base inicial. Depois, trata-se principalmente de fazer ajustes e atualizar detalhes. Além disso, o feedback de todas as partes enriquece e melhora o modelo de processo e aumenta a eficácia do Digital Twin ao longo do tempo.


Hoje, a maioria das montadoras está em uma jornada de transformação digital. Até agora, ninguém alcançou uma implementação completa do conceito Digital Twin em toda a cadeia de valor da fabricação de carrocerias. 


Veja o artigo completo original em: https://www.linkedin.com/pulse/digital-twins-agility-car-body-stamping-christoph-weber/


07 janeiro 2021

Concurso Público Magistério Superior – Área: Usinagem e Conformação

 

 

O Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal Fluminense (UFF), Campus Volta Redonda, torna público que no período de 11/01/2021 a 11/02/2021 estarão abertas as inscrições de Concurso Público de Provas e Títulos para o provimento de uma (01) vaga de Professor Adjunto Classe A Nível I, 40 h, Dedicação Exclusiva, na Área de Usinagem e Conformação.


 

A inscrição é feita no endereço https://app.uff.br/cpd, no qual pode ser consultado o edital do concurso. Para maiores informações, entre em contato por e-mail vem.vei@id.uff.br

21 agosto 2020

What is behind Tesla´s new BIW manufacturing concept

Tesla plans to simplify the design of its future transport platforms and achieve greater automation in the manufacturing process, starting with the Model Y.

The Model Y


"We're moving to an aluminum casting instead of a series of stamped pieces. We'll go from 70 parts to 4, then 1 with a reduction in weight, improvement in MBH, reduction in cost, and a significant drop in capital expenditure for all the robots that used to put 70 parts together."


The Patent

The patent title is “Multi-Directional Unibody Casting Machine for a Vehicle Frame and Associated Methods.”

Tesla describes the problems that come with the die casting process in vehicle manufacturing today:

“Typically, in the context of vehicle frame manufacturing and the die casting process, multiple die casting machines are each used to cast different components of a vehicle frame. For example, a single die casting machine cell in a factory may be dedicated to casting a single frame component. These components from each casting machine are then assembled or secured together (e.g., via welding) by factory workers or robotic systems to form a vehicle frame (e.g., a unibody vehicle frame). Because die casting generally involves higher capital costs relative to other casting and manufacturing processes including assembly of many individual components (e.g., due to high costs of casting equipment and metal dies), there remains a need for an improved die casting machine and associated methods thereof, particularly as related to casting a vehicle frame to reduce work required to achieve a final assembled product.”

The system that Tesla describes in its patent application fixes this problem with several ejector die portions meeting at a central hub. According to the patent application, it was designed by Matt Kallas, a long time “Mold Making Supervisor” at Tesla who has since left to become a casting toll designer at GF Linamar.

Tesla believes that this design will “reduce build time, operation costs, costs of manufacturing, factory footprint, factory operating costs, tooling costs, and/or quantity of equipment.” The automaker even notes that it will reduce the number of casting machines required to build a vehicle frame and that it could even build “a complete or substantially complete” frame itself.

Below: some drawings from Tesla’s patent application for the giant casting machine





Source: Tesla

Is this the future of body-in-white fabrication? If yes, how long it will take to reach the manufacturing plants? It may apparently take a long time, when we think how different it is from the manufacturing today. But remember, they didn’t take so much to reach space, with a new concept (reusable rockets). They know rocket science...

And actually, there are more reasons to (partially) believe in Tesla's vision of a new era in BIW manufacturing technology. Below I´ve listed a few:

1) Crash management key parts are being cast for luxury models for over a decade.

The idea is not new. Audi already uses aluminum casting nodes combined with extruded aluminum profiles on its ASF concept (Audi Space Frame, see images below). In the Audi A8 vehicles, for example, the front suspension structure in produced with die-cast aluminum for generations, with ten sheet metal parts being combined into one die-cast part. This concept has now been adopted by all premium brands and can even be found in the middle class, e.g. Mercedes-Benz C-Class. The weight saving at Audi was 10.9 kilograms per vehicle.

Audi Space Frame - R8, cast alu in red.


Audi Space Frame - A8


In the bodies of the second and third generation of the Audi A8, one third of the body weight was already made of die-cast aluminum.

This trend can also be found in the Cadillac CT6, as shown in the next picture.

Cadillac CT6


2) Cost savings by means of individual parts reduction.

Regarding cost saving, reducing the number of parts is indeed very worthwhile. The reduction in the number of parts is a very large lever for reducing costs, regardless of the material in consideration. The investment costs for deep drawing tools are much higher than those for die-casting. A medium deep-drawing tool costs a few million euros, a medium die-casting tool a few hundred thousand euros. In addition, fewer clamping fixtures and other assembly devices are required than in sheet metal assembly. Less connections and unions between parts mean less production time. And, last but not least, fewer parts mean fewer assembly stations and fewer logistics, consequently less production space.

3) There is a potential of weight-saving through the use of bionic structures

In principle, geometries with optimal bionic structures could be realized with the new cast parts, whereby force flows could be supported free of bending moments. Tesla have now the challenge of developing aluminum-compatible geometries, which are possible to be manufactured using die-casting and that take advantage of bionic based engineering designs.

4) Manufacturing plants are normally renewed for every new model.

With every model change, production facilities are largely renewed anyway. Modern car bodies are currently material hybrids, the production systems are already set up for flexible material pairings. The alternative drive trains require new interfaces and flexible modularity. The changes to be expected from the popular Tesla body concept should not cause any headaches in the factories.

But, how realistic is Teslas´s ambition?

Designing a complex structure such as a body with extremely different load cases from just one type of material does not correspond to the state of the art in order to achieve the best compromise in functionality and economy. Material hybrid concepts are clearly in demand for this. Therefore, the Tesla body concept will not consist exclusively of cast parts. Every material requires its specific concept. Although it is theoretically possible to reduce the number of stamping parts and with it the manufacturing costs, new structure designs and lots of testing and improvement is needed to reach the performance we have in today's BIW structures.

Instead of being a totally new concept it is, in reality, an improvement of already available technologies. The term “body made from one piece” is certainly a bit exaggerated, since a variety of material concepts is needed to produce a vehicle structure which is both safe and lightweight. It leaves enough space for the use of other materials or semi-finished products and is first and foremost a marketing campaign.









Sources: