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PTDC/EMS-TEC/6400/2014

PTDC


Código da Operação:
POCI-01-0145-FEDER-016876

Acrónimo: Watch4ming

Referência: PTDC/EMS-TEC/6400/2014

Objetivo temático: OT 1 - Reforçar a investigação, o desenvolvimento tecnológico e a inovação

Título: Watch4ming: Monitorização da estampagem de aços de alta resistência

Área Científica: Engenharia Mecânica e Sistemas de Engenharia Tecnologia Mecânica

Síntese do Projeto: A indústria automóvel tem sido continuamente desafiada pela sociedade para melhorar a eficiência em termos de consumo de combustível e de segurança. A redução do peso dos veículos parece ser a estratégia mais simples para reduzir o consumo de combustível. No entanto, ao combinar as restrições de segurança tornase mais complexo garantir a redução de peso. Estimase que a redução de peso de ~10% pode melhorar a eficiência energética entre 3 a 7%, mas o peso médio dos automóveis de passageiros tem aumentado continuamente, graças à introdução de novos sistemas de segurança e de apoio. Por outro lado, a diminuição do consumo específico de combustível tem sido compensada pelo aumento do número de veículos e menor taxa de ocupação. A importância da redução dos gases emitidos por efeito de estufa (GEE) é consensual, sendo que 73% do consumo de energia no setor dos transportes estar associado aos veículos rodoviários (estimase que o sector dos transportes é responsável por 20% das emissões). Assim, a mobilidade sustentável de pessoas exige que o nível de emissões de GEE seja reduzida. Neste contexto, a indústria automóvel tem procurado novas tecnologias motrizes, novos conceitos de transporte, novos conceitos de redução de peso e novos métodos de fabrico. Os painéis e componentes estruturais da carroceria são os que oferecem maiores possibilidades para atingir o compromisso entre redução de peso e comportamento em colisão. A seleção dos materiais utilizados temse focado nos aços de alta resistência (AHSS), graças as são excelentes características mecânicas. O aço é também um material muito eficiente em termos de emissões de GEE, quando se avalia a fase de produção, utilização e final de vida (reciclagem) na "Avaliação do Ciclo de Vida” (ACV). As vantagens dos AHSS são evidentes para diferentes tipos de veículos, uma vez que permitem reduzir peso mantendo as mesmas características de segurança.
Atualmente, o projeto de ferramentas de estampagem é realizada através da conceção virtual, com recurso a códigos de simulação numérica baseado no método dos elementos finitos (MEF). Estes códigos são ferramentas indispensáveis na redução do custo de desenvolvimento e validação de processo de conformação de chapas metálicas. A análise de viabilidade é normalmente realizada com base na curva limite de estampagem (CLE) do material, que atingiu um nível de maturidade elevado para os aços convencionais, para as quais existem muitas orientações para o projeto de ferramentas. No entanto, os AHSS apresentam uma formabilidade imprevisível pela CLE convencional e, consequentemente, pelos códigos FEM. Este facto conduz à adoção de soluções conservativas na indústria automóvel, que não exploram na totalidade as potencialidade dos AHSS, de modo a responder de forma mais assertiva aos desafios societais mencionados, e limitado a sua utilização noutras indústrias. Esta proposta visa melhorar a previsão da formabilidade, com base na análise da influência das condições do processo no aquecimento induzido por deformação e nas condições de contacto. Do ponto de vista científico, é importante caracterizar o comportamento mecânico e tribológico dos AHSS, que apresentam uma microestrutura constituída por diferentes fases. Este conhecimento contribuíra para uma melhor previsão da formabilidade com auxílio de códigos FEM e, consequentemente, para a conceção virtual das ferramentas.
O projeto envolve a realização de um conjunto abrangente de ensaios mecânicos e tribológicos, que permitam caracterizar as condições dominantes nos processo industriais, de modo desenvolver modelos para o comportamento mecânico e tribológico das chapas, incluindo efeitos termomecânicos. Serão realizados ensaios de estampagem de referência para validar os modelos desenvolvidos para os AHSS. As ferramentas de estampagem serão concebidas com recurso a insertos, de modo a testar diferentes tipos de revestimentos. As ferramentas serão instrumentadas com sensores de temperatura/pressão nas zonas dos insertos, de modo a caracterizar as condições de contacto que ocorrem nos processos de estampagem. Estes resultados serão utilizados para desenvolver e validar os modelos desenvolvidos para os códigos FEM, sendo que sua utilização deve ser aceitável para a indústria automóvel europeia. Em resumo, o objetivo desta proposta é compreender a influência das condições de processo no aquecimento induzido por deformação e nas condições de contacto de AHSS, de modo a estabelecer orientações para melhorar a conceção virtual de ferramentas de estampagem. Neste contexto, o projeto enquadrase na àrea “Tecnologias da produção e indústria de produto”, do Eixo 2 da estratégia nacional, prioritária para as regiões Norte e Centro (RIS3).

Investigador Responsável: Doutor Luís Filipe Martins Menezes

Programa de Financiamento: PT2020 – SAICT –PTDC/ICDT

Instituição Financiadora: FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Data de início: 01-05-2016

Data de conclusão: 30-04-2019

Instituições participantes no Projeto: Universidade de Coimbra (proponente); Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial; Universidade de Aveiro; Universidade do Minho

Custo total elegível (EUR): 194.017,00€

Apoio financeiro da UE: 42.491,00€

Apoio financeiro público nacional: 43.769,00€

Técnico do Projeto: Paula Lopes

Contacto: 239247024