Este post é uma tradução livre das partes mais importantes de um artigo de Tim Stephens, de 31/03/2011. Foi retirado do Metal Forming Facts, e explica bem como o advento dos aços de alta resistência impactam a área de ferramentaria.
A nova leva de aços avançados de alta resistência (AHSS) influenciam como as ferramentas de estampagem são usadas para produzir partes automotivas estruturais ou classe A (painéis externos). Estima-se que o uso de AHSS irá no mínimo triplicar nos próximos anos. Qual será o impacto disso sobre as ferramentarias, projetistas de ferramentas e para a técnica de conformação?
Ferramentas de estampagem construídas há 25 anos atrás possuíam estrutura de ferro fundido com paredes espessas, e caros insertos feitos em aço ferramenta em todo o contorno da forma, tanto na parte superior quanto na inferior. Praticamente 100% das ferramentas para painéis externos eram usinadas e posteriormente ajustadas manualmente. Ao final, essas ferramentas eram verdadeiras obras de arte, capazes de produzir milhões de peças e cuja durabilidade era de décadas - mesmo que não fosse necessário. Desde aquela época o mundo da estamparia mudou.
Nos últimos 25 anos a indústria automotiva vivenciou uma redução significativa nos volumes de produção por modelo devido ao crescimento da competição global. Como consequência as ferramentarias foram obrigadas a reduzir os custos de fabricação do ferramental de estampagem. Reduzindo o número de ferramentas necessárias, as horas de usinagem, otimizando a estrutura da ferramenta e fazendo uso de tecnologias digitais de fabricação, os custos dos ferramentais caíram pela metade somente na ultima década.
Menor número de ferramentas, cada uma com menos material e menos horas de usinagem, necessariamente se traduz em menor custo. As ferramentas de hoje são projetadas para trabalhar com chapas padronizadas, e baixa produção. Para esses tipos de chapa e volumes de produção esse tipo de ferramental e suficiente. Nem mais, nem menos. Porem aumente a resistência das chapas ou o volume de produção e essas ferramentas não vão agüentar o tranco. Seria como jogar um alicate dentro da ferramenta enquanto a prensa está fechando.
Metas governamentais de redução de consumo forçam o aumento do uso de aços de alta resistência.
O Tio Sam está na sua estamparia neste momento. Ele está prestes a jogar um grande alicate em 25 anos de trabalho. Se você é uma OEM e quer vender carros e caminhões nos EUA em 2016, seus veículos precisarão satisfazer a exigência federal CAFE (em tradução livre: Economia Media de Combustível para as Corporações) de 30 milhas por galão de combustível. Isso significa um aumento de 40 por cento em relação à situação atual.
Para atender aos padrões da CAFE, as OEM têm duas alternativas:
- parar de fabricar automóveis movidos à gasolina, ou
- fabricar carros mais leves.
Como as energias alternativas ainda não estão suficientemente desenvolvidas, as OEM são forçadas a encontrar saídas para a redução do peso das carrocerias.
Diga olá para os "Super Aços"
Existe uma relação direta entre a massa do veículo e seu consumo de combustível. O desafio é projetar veículos leves mantendo sua integridade estrutural. Peso e resistência são grandezas opostas. A resposta a essa dicotomia é inventar materiais que são super leves e super resistentes. E enquanto os norte-americanos forem viciados em gasolina, as companhias automotivas serão viciadas em aço para fabricar carrocerias.
O mundo está mudando de novo, em consequência dos Super Aços: são os aços avançados de alta resistência (AHSS, advanced high strength steels), com resistência a tração da ordem de 1000 MPa. A única saída para atender as agressivas normas da CAFE é construir veículos feitos com esses super aços. Quem é da área de ferramentaria e sente saudades dos bons e velhos tempos das ferramentas de alta produção e super robustas, sua espera terminou. Fabricar carros mais leves requer ferramentas mais pesadas. Você vai realizar seus desejos, com exceção da alta produtividade.
O uso de AHSS em automóveis deve triplicar nos próximos anos. Qual é o impacto disso na ferramentaria? Esses materiais influenciam como as chapas são conformadas, como as ferramentas são projetadas e quanto essas ferramentas irão custar.
Fator
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Impacto
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Políticas governamentais (nos EUA o CAFE)
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Reduzir o peso dos veículos requer o uso de AHSS
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Uso de AHSS
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- maior retorno elástico
- mais manutenção para eliminar problemas na fabricação
- conformação mais crítica
- maior necessidade de lubrificação e refrigeração
- maior uso de ferramentas de calibrar
- mais ferramentas por linha
- menos utilização de material
- nova arquitetura de ferramenta
- maiores custos de ferramental
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Meio ambiente e saúde ocupacional (nos EUA, EPA e OSHA)
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Decisões quanto à lubrificação e refrigeração mais difíceis
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É interessante notar que o governo americano força o desenvolvimento tecnológico através das políticas de redução de emissões e de aumento da segurança dos veículos. No Brasil o governo não deveria fazer o mesmo? Por que precisamos dirigir veículos menos seguros? Bom se nós pensarmos o quanto está demorando para os airbags serem obrigatórios aqui, vai demorar ainda para que vivamos essa mudança descrita no texto. Mesmo assim, será preciso desenvolver essas tecnologias para podermos no mínimo exportar.
