O software de design de matrizes ajuda a otimizar a absorção de energia, metas de peso

Software de design de matrizes para redução de peso. Getty Images

A GNS North America é um fornecedor Tier 1 de aço endurecido por pressão (PHS) ou estampado a quente; componentes estampados a frio; e subconjuntos soldados para a indústria automotiva.

Fundada na Coréia em 1971, a empresa emprega aproximadamente 550 pessoas e opera 16 linhas ativas de estampagem PHS, 10 linhas de estampagem a frio e várias células de montagem e solda. Suas fábricas estão na Holanda, Michigan, Canton, Michigan e San Jose Iturbide, México.

A equipe de engenharia da GNS North America enfrentou desafios na produção de peças para atingir a absorção de energia e as metas de peso.

Os desafios diários de produção e cotação da GNS foram:

Peças PHS. Os componentes estão se tornando mais complexos, tanto em sua geometria quanto devido a iniciativas de redução de peso e redução de espessura. Essa combinação apresenta desafios exclusivos para o desenvolvimento de ferramentas e processos. A indústria está constantemente se esforçando para economizar peso, levando a GNS North America a estampar a quente mais peças de PHS ou aço boro-manganês (sBarra lateral do Primer de aço estampado a quente ee).

A estampagem a quente produz componentes livres de tensões residuais, possuindo propriedades de alto rendimento e resistência à tração. No entanto, devido à dureza resultante, furos com tolerância apertada e recursos de ranhura e bordas de corte precisam ser cortados a laser em um processo secundário, o que pode ser caro.

Espaços em branco sob medida. Os clientes também exigem componentes com desempenho de absorção de energia otimizado para metas de segurança, bem como metas de peso. Esses requisitos levaram os projetos GNS a evoluir para componentes com espessura multimaterial e até tipos multimateriais. Três processos usados atualmente que permitem a fabricação desses projetos personalizados são blocos soldados sob medida, blocos laminados sob medida e blocos de remendo personalizados.

Os blanks soldados sob medida (TWB) são feitos de chapas de aço individuais de diferentes espessuras, resistências e revestimentos que são soldados a laser. Este processo posiciona o material com as propriedades certas nos lugares certos (veja a Figura 1).

Os blanks laminados sob medida (TRB) são chapas com uma transição contínua de uma espessura para outra. Eles são feitos em um laminador a frio.

Os patch blanks sob medida são blanks 2D que são reforçados localmente por meio da fixação de blanks 2D menores (remendos) por pontos ou soldagem a laser (consulte a Figura 2). Os patches criam zonas de espessura extra no blank.

Eles exigem um design de ferramenta exclusivo, posicionamento de solda por ponto e deltas de espessura de material. O projetista deve considerar essa variação de espessura e modelar as zonas de transição nas superfícies da cavidade da matriz, onde a espessura do material transita da espessura dupla do material de volta para a espessura simples. Os locais dos pontos de solda que aderem os remendos ao espaço em branco são importantes para evitar a falha da peça, bem como a falha dos próprios pontos de solda.

Esses desafios levaram à necessidade de ferramentas de simulação para ajudar as equipes de projeto e desenvolvimento da GNS North America a prever com confiança a conformabilidade do componente ao projetar o processo e o ferramental.

Após avaliações competitivas, o fabricante de estampagem optou por alugar o AutoForm Simulation Software Suite como sua ferramenta de previsão de processo. Em seguida, a equipe de engenharia poderia calcular os resultados de formabilidade com rapidez e precisão. A GNS também usou o software de simulação para fazer microajustes na velocidade de fechamento da prensa. A equipe também mudou as linhas de acabamento em branco.

Os operadores experientes da fábrica encontraram uma curva de aprendizado baixa com o software. Aqueles que não estavam familiarizados com o software receberam treinamento básico abrangente e alguns fizeram treinamento avançado para estampagem a quente.