MAMTool: Maquinabilidade de componentes produzidos por fabricação aditiva para a indústria dos moldes
O Testemunho de Abílio de Jesus, responsável do projeto MAMTool:
Como responsável do projeto gostava de salientar o impacto do programa COMPETE 2020 teve no MAMTool que se focou na maquinagem de componentes produzidos por fabrico aditivo metálico. Neste projeto foram desenvolvidas ferramentas numéricas preditivas, capazes de simular o corte por arranque de apara, apoiadas em modelos do constitutivos dos materiais identificados através de campanhas experimentais multidisciplinares. O impacto das condições operativas na integridade superficial das superfícies maquinadas, forças de corte, controlo da apara são exemplos de indicadores que influenciam diretamente a produtividade e eficiência energética dos processos de corte, assim como a vida útil das ferramentas.
O projeto foi possível graças à abordagem multidisciplinar de três instituições académicas de referência, o INEGI (UP), o CFisUC e o IDMEC (IST), combinando e complementando as suas competências na área da caracterização dos materiais, ensaios em alta velocidade e simulação numérica. Além disso, a colaboração com empresas fabricantes/utilizadoras de equipamentos de fabrico metálico foi fundamental para o sucesso do projeto.
Para além da indústria dos moldes, uma das principais usuárias desta tecnologia, o projeto teve também um impacto positivo na indústria produtora de ferramentas e corte na medida em que permitiu o desenvolvimento de soluções otimizadas e customizadas para o difícil processamento dos materiais resultantes do fabrico aditivo.
São ainda de realçar as distinções e prémios na First European Conference on Structural Integrity of additively Manufactured Materials (ESIAM 2019), Second European Conference on Structural Integrity of additively Manufactured Materials (ESIAM 2021) e o prémio J.F. Silva Gomes/FREZITE alcançado com uma das teses de mestrado desenvolvida durante o decorrer do projeto.
Entrega do prémio J.F. Silva Gomes/Frezite a Miguel Duro (Novembro 2022)
Enquadramento
O Fabrico Aditivo (FA) é um dos pilares da Indústria 4.0, sendo considerado uma tecnologia de ponta para as Fábricas do Futuro ou Fábricas Inteligentes. Este combina a liberdade de formas com a produção de produtos quase finais reduzindo significativamente desperdícios e permitindo a produção acelerada de peças únicas e complexas. Esta tecnologia está a atrair a atenção da indústria metalomecânica Portuguesa, em particular a indústria dos moldes. O FA metálico tem potencial para aumentar a competitividade da indústria dos moldes através de moldes mais eficientes para a injeção de plásticos.
As tecnologias FA de pós metálicos são baseadas na fusão localizada de pós metálicos por uma fonte de aquecimento móvel, permitindo criar objetos 3D, camada por camada. Campos de temperatura complexos são responsáveis por tensões residuais que levam a distorções que são críticas em peças FA. Além disso, devido à direção de construção camada por camada e alguma sobreposição do caminho da fonte de calor, a refusão parcial ocorre re-alterando as texturas morfológicas e cristalográficas da microestrutura.
Assim, as peças produzidas por esta tecnologia necessitam de acabamento, com a maquinagem (corte) a assumir um papel fundamental na garantia de tolerâncias dimensionais e geométricas. Tensões residuais, heterogeneidades microestruturais e as distorções resultantes, são desafios para as operações de maquinagem, ainda não explorados.
O Projeto
O principal objetivo deste projeto foi desenvolver uma metodologia completa desde a caracterização do material até a simulação do processo de maquinagem de peças metálicas produzidas por tecnologia FA à base de pó metálico.
MAMTool foi um projeto de investigação original e ambicioso focado na maquinagem de componentes produzidos por Fabrico Aditivo com pós metálicos. A singularidade deste projeto residiu no desenvolvimento de ferramentas numéricas preditivas para simular o corte de metal com as especificidades do FA, suportado por um forte programa experimental, indo assim muito além dos poucos estudos empíricos então existentes. O impacto dos parâmetros do processo sobre a integridade das superfícies maquinadas, as forças de corte e o controle das aparas foram os principais resultados esperados da ferramenta preditiva, tendo uma influência direta na produtividade, eficiência energética e vida útil das ferramentas de corte. O MAMTool apresentou-se como fundamental no desenvolvimento de processos híbridos (FA/subtrativo).
A investigação desenvolvida foi possível graças a uma abordagem multidisciplinar, apoiada nas seguintes ações: i) avaliação microestrutural de componentes FA e maquinados, incluindo avaliação de tensões residuais; ii) ensaios mecânicos utilizando provetes produzidos diretamente por FA; iii) modelação constitutiva visando a simulação do corte e desenvolvimento de modelos numéricos; iv) estudos de maquinagem de peças metálicas FA; v) simulação e validação do processo de corte.
O Apoio do COMPETE 2020
O projeto, promovido pelo INEGI, contou com o apoio do COMPETE 2020 no âmbito do Sistema de Apoio à Investigação Cientifica e Tecnológica (Projetos de IC&DT), envolvendo um investimento elegível 209 mil euros o que resultou num incentivo FEDER de cerca de 165 mil euros.
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