Projecto de optimização de componentes e processos do
conjunto porta-luvas do Volkswagen Golf A05
Daniel Machado Gomes Pinto
Relatório do Projecto Final / Dissertação do MIEM
Orientador na Inplás: Eng.º José Teixeira Orientador na FEUP: Doutora Ana Reis
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Mestrado Integrado em Engenharia MecânicaResumo
O conjunto de peças vulgarmente conhecido como Porta-luvas que equipa o interior da grande maioria dos veículos existentes, é constituído por vários componentes. Para a sua obtenção é necessário recorrer a diferentes processos de fabrico e atravessa várias fases de montagem. O actual projecto focou-se na optimização desses processos e teve lugar dentro das instalações da empresa Inplás.
A optimização de componentes atravessou três áreas de actuação diferentes as quais têm como objectivo comum o melhoramento do produto final. A área de aperfeiçoamento de zonas técnicas de funcionamento envolveu uma alteração do formato de dois componentes essenciais para o bom funcionamento do conjunto. O bom aspecto final sendo considerado um dos requisitos exigidos pelo cliente, foi outra das áreas focadas no presente relatório.
A forte concorrência presente no ramo automóvel exige dos produtores um constante esforço de melhoramento de todos os processos inerentes ao fabrico de componentes. A outra área referida apresenta soluções de optimização de processos para que dessa forma se possam evitar os eventuais erros existentes durante a produção e oferecer o preço mais competitivo.
A evolução constante de ferramentas e processos permite a cada dia encontrar novas soluções de optimização. As melhorias aqui descritas permitiram reduzir custos, custos de reclamações e aumentar produtividades assim como satisfazer as exigências impostas pelo cliente.
Abstract
The set of pieces usually known as glove box compartment that can be found in the interior of most vehicles is formed by several components. In order to obtain them it is necessary to resort to different manufacturing processes and go through several assembly phases. The current project focused on the optimization of those phases and took place at the Inplas facilities.
The components’ optimization passed through three different areas of operation which have as common goal the improvement of the final product. Changes have been carried out in these technical functioning zones and led to the modification of two main pieces which are crucial to the well functioning of the assembly. The good visual appearance of the assembly is one of the requirements demanded by the customer, and was one of the areas of operation mentioned in this project.
Another area mentioned presents solutions to minimize the possible errors occurring in the production, and allows offering the most competitive price.
Nowadays the strong competition between car parts manufacturers requires making a strong effort to improve all the operations implied in the production process.
The constant evolution of the tools allows to find a new way of improving the manufacturing process every day. The optimizations hereby described allowed to reduce the costs and increase productivity as well as to satisfy the demandings imposed by our customers.
Agradecimentos
Agradeço à Eng. Ana Reis da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, pela disponibilidade e capacidade de orientação construtiva.
A todos os colaboradores da Inplás que de alguma forma contribuíram para o enriquecimento deste trabalho.
A todos os meus amigos que são uma presença constante na minha vida. À Rita pelo incentivo e pela motivação.
Aos meus pais e irmã por todo o apoio que me deram durante toda a minha formação.
Índice de conteúdos
1. Introdução ... 12
1.1. Descrição da Inplás ... 13
1.1.1. Sistemas internos e organizacionais ... 17
1.1.2. Grupo de trabalho... 18
2. Apresentação do conjunto Porta-luvas ... 20
2.1. Descrição geral... 20
2.1.1. Pré-série, vida-série e pós-venda... 23
2.1.2. Fases de vida do conjunto do PL ... 24
2.1.3. Processos inerentes ao fabrico do PL... 26
2.1.4. Funcionamento da linha de montagem do PL ... 28
2.1.5. Descrição das fases da linha de montagem do PL ... 30
2.2. Defeitos habitualmente encontrados em peças plásticas de injecção. ... 30
2.3. Especificações e normas a que o PL é sujeito. ... 32
3. Modificações efectuadas em componentes do PL ... 33
3.1. Tiras do PL ... 33
3.1.1.Criar rampas e alargar ... 35
3.1.2. Rebarbas e queimados nas extremidades ... 38
3.2. Problemas no encaixe dos Buchse Aberto... 42
4. Modificações efectuadas no Ski-Slope ... 48
4.1. Ski-Slope ... 49
4.1.1. Modificações nos pontos de injecção ... 50
Índice de Figuras
Figura 1 – Destaque de alguns componentes do conjunto Porta-luvas do
Volkswagen Golf A05. ... 12
Figura 2 – Imagem da entrada principal da Inplás. ... 13
Figura 3 – Turnover total da Inplás para o ano de 2010. ... 14
Figura 4 – Linha de montagem do front-end e máquina de injecção de 500 ton à esquerda... 15
Figura 5 – Veículo de abastecimento e carga do pull system. ... 16
Figura 6 – Etapas necessárias para validar uma modificação ou alteração... 19
Figura 7 – Versão LHD e RHD do porta-luvas Golf A05. ... 20
Figura 8 – Tabela de bordo do Porta-Luvas Golf A05... 21
Figura 9 – Peças do conjunto Porta-luvas cuja numeração corresponde à existente na tabela de bordo... 22
Figura 10 – Descrição da evolução das fases de vida do conjunto Porta-luvas Golf A05... 25
Figura 11 – Tampa flocada com Buchas montadas. ... 26
Figura 12 – Processo de soldadura por ultra-som do Aro com a Caixa. ... 27
Figura 13 – Processo de soldadura por lâmina quente da Tampa Interior com a Tampa Exterior. ... 28
Figura 14 – Lay-out da linha de montagem do Porta-luvas. ... 29
Figura 15 – Tira Dir. ... 34
Figura 16 – Tira Esq.. ... 34
Figura 17 – Tampa Interior com as tiras montadas, em destaque zona de interferência. ... 35
FFigura 19 – Pormenor da rampa a 45º. ... 37
Figura 20 – Pormenor do aumento de espaço. ... 37
Figura 21 – Pormenor de desgaste do molde provocado pela fuga de gases. ... 38
Figura 22 – Corte dos postiços do molde das Tiras... 39
Figura 23 – Pormenor da zona onde irão ser colocadas as válvulas de escape na cavidade. ... 40
Figura 24 – Pormenor da zona onde irão ser colocadas as válvulas de escape nos postiços... 40
Figura 25 – Pormenor da rebarba presente nas tiras. ... 41
Figura 26– Buchse Aberto Esq. e Buchse Aberto Dir. ... 42
Figura 27 – Tampa Interior onde são montados o Buchse Aberto Esq. e o Buchse Aberto Dir... 43
Figura 28 – Montagem incorrecta do Buchse Aberto Esq. na Tampa Interior. 44 Figura 29 – Montagem incorrecta do Buchse Aberto Dir. na Tampa Interior. . 44
Figura 30 – Montagem incorrectado Buchse Aberto Dir. na Tampa Interior... 45
Figura 31 – Maqueta de poka-yoke proposto... 47
Figura 32 – Ski-Slope LHD. ... 49
Figura 33 – Simulação em MoldFlow do Ski-Slope com injecção directa... 51
Figura 34 - Simulação de enchimento (Escala vs tempo enchimento). ... 51
Figura 35 - Simlação em Moldflow do Ski-Slope com injecção dupla... 52
Figura 36 - Simulação de enchimento (Escala vs tempo enchimento). ... 52
Índice de tabelas
Tabela 1 – Descrição das fases da linha de montagem do Porta-luvas... 30 Tabela 2 – Problemas habitualmente encontrados em peças plásticas de injecção e respectivas causas prováveis. ... 31 Tabela 3 – Vantagens e desvantagens das alterações a efectuar nas Tiras do PL. ... 37 Tabela 4 – Vantagens e desvantagens das alterações a efectuar no molde das Tiras do PL. ... 41 Tabela 5 – Descrição das fases da proposta do poka-yoke... 46
Abreviaturas
ABS Acrylonitrile butadiene styrene Acrilonitrila butadieno estireno.
Coating Camada de tinta ou verniz protector.
Gito Quantidade de plástico que faz a ligação de MP
entre o canal de alimentação e a peça injectada. Kanban Palavra de origem Japonesa que significa registo ou
placa visivel.
LHD Left hand drive Condução à esquerda. Lean
Production
Metodologia de linha de montagem desenvolvida pela Toyota.
OF Ordem de fabrico
PBT Polybutylene Terephthalate Polibuteno tereftalato
EPDM Terpolímero de etileno-propilenodieno
PL Porta-luvas
PC Polycarbonate Policarbonato.
Pull System Sistema de produção “puxado” Método de controlo de produção.
Poka-yoke Dispositivo que impede a ocorrência de erros em processos de fabricação.
POM Polyoxymethylene Poliacetal.
PP Polypropylene Polipropileno.
RHD Right hand drive Condução à direita.
Revenido Tratamento que consiste em reaquecer a peça
temperada a uma temperatura inferior à da têmpera. Tempera
Tratamente que consiste em variações de
temperatura do material a temperar para promover alterações estruturais.
1. Introdução
A presente dissertação tem como título “Projecto de optimização de componentes e processos, do conjunto porta-luvas do Volkswagen Golf A05” e insere-se no âmbito do projecto de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica no ramo de Projecto e Desenvolvimento em Engenharia Automóvel da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.
Este projecto trata o melhoramento e optimização de componentes e processos, os quais traduzem um conjunto de peças de onde resulta o porta-luvas pertencente ao veículo Volkswagen Golf quinta geração.
1.1. Descrição da Inplás
A Inplás sendo uma empresa pertencente à divisão de plásticos do Grupo Simoldes, iniciou a sua actividade no ano de 1995, e focava-se exclusivamente na injecção de termoplásticos de engenharia para a industria automóvel e electrodomésticos.
Posteriormente implementou nas suas instalações uma inovadora linha de pintura e um processo de impressão por tampografia.
Actualmente possui uma enorme diversidade tecnológica de processos entre os quais se destacam: Injecção convencional, Injecção a baixa pressão sobre tecido,
bi-injecção, sobremoldagem de insertos metálicos, in-mold decoration,
termoformagem de PVC, colagem de chapa / metal, rebitagem metal / plástico, tampografia multicolor, pintura decor e pintura soft touch.
A Inplás destaca-se pela elevada qualidade das suas peças, sendo por esse motivo um forte fornecedor de peças de revestimento interior e exterior pintadas, e módulos frontais tanto no mercado Europeu como no Sul de África e na China.
• Valores registados em 2010
O grupo Simoldes é dos maiores fornecedores europeus de componentes plásticos automóveis. No passado ano de 2010 a Inplás forneceu 16.151.300 peças, carregou 3136 camiões e consumiu 3950 toneladas de matéria prima.
Como principal cliente e atingindo os 54% de fornecimento das peças produzidas destaca-se a Volkswagen.
• Maquinaria
Presentemente a Inplás possui 37 máquinas de injecção e a sua tonelagem varia entre 110 ton até 1100 ton.
Estão activos dentro das instalações 298 moldes. Alem das convencionais máquinas de injecção a Inplás possui máquinas de bi-injecção, injecção com gás, e tem permanentemente instaladas duas linhas de montagem.
Cada máquina de injecção está equipada com robots de extracção de peça(s) assim como uma
máquina de moagem
que faz o
reaproveitamento do gito e de peças rejeitadas.
Figura 4 – Linha de montagem do front-end e máquina de injecção de 500 ton à esquerda.
• Pull system
Para evitar acumulação de material, a Inplás tem instalado um sistema que recolhe o produto final e abastece as zonas de produção sempre que necessário. Esse sistema denominado por pull system, assenta na filosofia “Lean Production”. Quando é emitida uma ordem de fabrico são emitidos cartões que prevêem as necessidades que irão surgir durante a produção. Cada cartão tem informação relativa
Kanban que é um indicador visual que mostra se o processo necessita de mais material ou se está terminado.
Ao longo da produção quando o stock de algum componente começa a baixar, o operador coloca o respectivo cartão num local apropriado para sinalizar essa necessidade. Dessa forma quando o veículo de transporte passar por essa área de produção, recolhe o cartão e trata do reabastecimento. Assim consegue-se manter a área livre o que facilita o trabalho e mantém a organização.
Do mesmo modo existe um circuito onde outras máquinas estão encarregues da recolha das embalagens, sejam elas para armazenamento de stock ou para carregar em camiões.
1.1.1. Sistemas internos e organizacionais
Para que a informação esteja toda organizada e acessível a quem tem permissão, a Inplás possui algumas bases de dados instaladas na sua rede e sistemas que permitem saber toda a informação relativa a qualquer componente de produção interna, assim como componentes adquiridos externamente.
Quando a empresa entra em acordo com o cliente para a produção de uma ou mais peças, é criado um código de projecto que irá identificar a peça ou o conjunto de peças para esse cliente.
Cada uma dessas peças terá especificações diferentes, e por essa razão é considerado importante ter registo de todas as informações. desde a matéria prima (daqui por diante designada por MP) utilizada, a respectiva máquina de produção, até à embalagem e respectivo destino final.
Estes sistemas são também essenciais para o melhor entendimento entre departamentos e são até responsáveis por emitir automaticamente ordens de fabrico e alertar com antecedência para necessidades aprovisionais e encomendas de cliente.
1.1.2. Grupo de trabalho
De entre os vários departamentos existentes na Inplás, fui integrado na equipa de Engenharia do Produto.
Esta equipa tem como objectivo possibilitar as alterações nas respectivas peças, exigidas ou sugeridas pelo cliente assim como alterações propostas internamente. Fazendo o estudo, o planeamento e estabelecendo a ligação entre os restantes departamentos (produção, processo, qualidade e logística), fornecedores e cliente em questão.
De um modo geral as minhas funções passavam pelo contacto directo com o cliente discutindo pormenores respeitantes à modificação, planear a ausência da ferramenta e custo da modificação. Assim como fornecer a devida informação ou actualizar os respectivos sistemas onde essa alteração pudesse ter impacto (Figura 6).
2. Apresentação do conjunto Porta-luvas
2.1. Descrição geral
O conjunto de peças denominado como Porta-luvas, daqui por diante designado por PL, iniciou a sua produção no ano de 2002 nas instalações da INPLÁS, sendo parte integrante de um projecto, cujas peças produzidas seriam elementos constituintes do veículo Golf A05, pertencente ao grupo Volkswagen.
Esse projecto previa o fabrico de duas versões de PL, para veículos de condução à esquerda, daqui por diante denominada como LHD, e a versão de condução à direita, daqui por diante denominada como RHD. Como é habitual, as diferenças entre as versões LHD e RHD são poucas ou nulas, à excepção de serem “espelhadas” entre si (Figura 7).
A Inplás fornece aproximadamente 90.000 unidades de PL por ano na versão LDH e RHD.
• Componentes
O PL é constituído por 16 elementos dos quais 14, são produzidos internamente e 2 são adquiridos através de fornecedores. Cada um desses elementos possui especificações técnicas específicas e tem de cumprir rígidas normas impostas pelo cliente. Inicialmente em conjunto com o cliente, são definidos parâmetros como MP a utilizar para cada peça, cadência de produção e parâmetros de qualidade a respeitar.
No arranque do projecto foram definidos dois tipos de conjuntos do PL, que tinham como finalidade equipar duas versões de interiores do veículo Golf A05. Esses tipos classificados como, gama alta e gama baixa, daqui por diante designados como tipo SEPARAT e INTEGRIERT respectivamente, cada um deles com cores especificas. A única diferença verificava-se nas peças nº 4 e nº 14, que na peça nº 4 seria necessário, após injecção, colocar um friso de decoração que poderia variar de cor (tipo SEPARAT). A peça nº 14 não sofria qualquer tipo de montagem de componente (tipo INTEGRIERT).
Nota: Os dois componentes não produzidos internamente são os componentes nº 12 e nº 16.
2.1.1. Pré-série, vida-série e pós-venda
Internamente os projectos podem ser designados como pertencentes a três fases distintas da sua “vida”.
Numa primeira fase denominada por Pré-série, são definidos todos os parâmetros desde a matéria prima, passando pelo fabrico dos respectivos moldes, ensaios, controlos de qualidade e validações, até à expedição para entrega ao cliente.
Quando finalmente todos os parâmetros estão acordados com o cliente, o respectivo projecto ganha uma nova designação, vida-série. Nesta fase destinada à produção em série, maioritariamente as intervenções limitam-se a pequenas melhorias propostas pelo cliente ou internamente, sejam elas de MP, processo, evoluções ou simplesmente funcionais. Nesse caso as respectivas peças ou processos que foram alterados, passam novamente pelos mecanismos de validação necessários exigidos internamente ou pela parte do cliente.
A fase de pós-venda garante a entrega de peças após fim de vida do veículo em causa, varia consoante o que foi inicialmente estabelecido com o cliente. Pode ser definido em anos de fornecimento, numero de peças ou ambos.
2.1.2. Fases de vida do conjunto do PL
O conjunto PL do Golf A05 tem vindo a sofrer algumas evoluções ao longo da sua vida-série e foi também aproveitado pelo grupo Volkswagen para integrar outros projectos. Naturalmente é vantajoso para o grupo Volkswagen evitar a concepção de raiz de novos componentes quando pode facilmente prever a integração de peças já existentes em diversos veículos. Como tal, posteriormente ao lançamento do Golf A05, foi apresentado em 2004 o projecto EOS, e em 2006 o projecto Scirocco.
2.1.3. Processos inerentes ao fabrico do PL
Além do processo de injecção que está implícito em todas as peças produzidas pelas Inplás, para que o conjunto do PL esteja pronto para fornecimento ao cliente, atravessa várias fases. De entre as quais podemos destacar o processo de flocagem, o de soldadura por ultra-som e soldadura com lâmina quente.
• Flocagem
Este processo não é efectuado nas instalações da Inplás pois não possui os mecanismos necessários, desse modo este processo é subcontratado a um fornecedor habitual.
O processo de flocagem é efectuado em três dos componentes do PL. Nas Buchas esq./dir. Abertas (peça nº8 e nº9) e na Tampa Interior (peça nº1). A flocagem é efectuada já com as respectivas Buchas Esq./Dir. Abertas já montadas na Tampa Interior.
Este processo consiste na aplicação directa de pequenas fibras têxteis em qualquer substrato onde anteriormente se aplicou um adesivo. Estas fibras são fixadas perpendicularmente à superfície a flocar, através da introdução de um campo electrostático. Tem como objectivo melhorar o aspecto cosmético das superfícies, o tacto e neutralizar ruídos.
• Soldadura por ultra-som
Este processo é utilizado para promover a união da Caixa (peça nº3) com o Aro (peça nº4), assim como a Tampa Interior (peça 1) com o Suporte das Tiras (peça nº7).
A soldadura por ultra-som consiste na transferência de energia vibratória com uma frequência específica para cada material que aliada à pressão exercida pelo dispositivo promove a fusão dos termoplásticos permitindo assim a sua união.
• Soldadura por lâmina quente
A soldadura por lâmina quente permite a junção da Tampa Exterior (peça nº2) com a Tampa Interior (peça nº1).
Este processo é caracterizado pelo aquecimento das zonas que se deseja unir. É efectuado através de contacto directo entre um metal aquecido e a zona plástica a soldar.
Figura 13 – Processo de soldadura por lâmina quente da Tampa Interior com a Tampa Exterior.
2.1.4. Funcionamento da linha de montagem do PL
Presentemente a Inplás tem em funcionamento duas linhas de montagem. Embora alguns dos 16 componentes do PL sejam montados logo após injecção, faz todo o sentido instalar uma linha de montagem para optimizar os processos inerentes a um conjunto de peças desta complexidade. Assim na linha de montagem do PL
2.1.5. Descrição das fases da linha de montagem do PL
Com a excepção de pequenos componentes de borracha (batentes) e lubrificantes, aqui está descrita por fases, a montagem do PL.
Tabela 1 – Descrição das fases da linha de montagem do Porta-luvas.
Fase( Figura
14) Descrição
I Encaixe da Tira esq. e Tira Dir. na Tampa Interior.
II
Soldadura por lâmina quente, da Tampa Interior com a Tampa
Exterior.
III
Soldadura por ultra-som, do Aro com a Caixa e colocação das
Cavilhas.
IV Encaixe do subconjunto II com o subconjunto III.
V Verificação de funcionamento dos componentes e verificação visual.
2.2. Defeitos habitualmente encontrados em peças plásticas de
injecção.
Os defeitos encontrados em peças plásticas de injecção surgem por inúmeras razões. Pequenos factores como a temperatura ambiente ou humidade podem ser a
De todos esses defeitos os que me deparei com maior frequência, e respectivas causas, estão descritos na tabela seguinte.
O grau atribuído varia consoante a frequência de aparecimento desse defeito. (ex: 5 - muitas vezes, 1- poucas ou nenhumas.)
Tabela 2 – Problemas habitualmente encontrados em peças plásticas de injecção e respectivas causas prováveis.
Defeitos Grau Causas habituais
Chupados 3 Aparecem devido à contração térmica não ser compensada por entrada de material.
Brilhos 2
- Ausência de rugosidade superficial.
- Comportamento do fluxo do material diferente em várias zonas do molde.
Queimad
os 3
- Enchimento insuficiente da peça.
- Escoamento insuficiente dos gases formados durante a injecção para o exterior.
Incomple
tos 4
- Escape de ar insuficiente.
- Solidificação prematura do material.
- Pressão de injecção insuficiente.
- Volume de injecção insuficiente.
Rebarbas 5
- Pressões internas do molde demasiado elevadas.
- Viscosidade de material injectado demasiado baixa.
2.3. Especificações e normas a que o PL é sujeito.
Para alem das verificações a que o PL é sujeito imediatamente antes de ser embalado para enviar ao cliente, os seus componentes estão sujeitos a determinadas normas impostas. Essas normas implicam testes que as assegurem no caso de o processo de fabrico ter sido alterado ou no caso de alguma alteração na MP (fornecedor, percentagem de mistura).
Alguns testes efectuados são:
• Combustibilidade;
• Xenotest (simulação de exposição solar prolongada);
• Espectrofotômetro (Cor e brilho);
• Câmara de luz (análise visual);
• Tracção;
• Índice de fluidez da MP.
Num intervalo de tempo previamente definido internamente, que varia de caso para caso, mesmo não havendo reclamações por parte do cliente ou na eventual existência de problemas no processo de concepção, são feitos rigorosos ensaios funcionais. Com a finalidade de garantir a qualidade imposta internamente assim como também pelo cliente.
3. Modificações efectuadas em componentes do PL
Este capitulo tem como objectivo descrever mais aprofundadamente as alterações em que estive envolvido. São apresentadas as propostas de modificação e comentados os resultados, que sejam positivos ou não.
3.1. Tiras do PL
De todos os componentes que formam o PL, as Tiras Esq/Dir. devido à sua geometria e ao material na qual são injectadas, são consideradas peças bastante complexas.
São injectadas em PA6.6 GF20 (poliamida 6.6 com 20% de fibra de vidro) que as torna capazes de suportar cargas a temperaturas elevadas, possuem boa tenacidade, baixo coeficiente de atrito e boa resistência química.
A sua flexibilidade molecular é responsável pela baixa viscosidade do fundido e pela facilidade de processamento. Esta flexibilidade contribui ainda para a elevada lubrificação e baixo atrito com a desvantagem de absorver água o que prejudica a sua estabilidade dimensional.
Figura 15 – Tira Dir.
3.1.1.Criar rampas e alargar
Devido a pequenas variações geométricas não detectáveis visualmente, inerentes ao processo de injecção, sejam elas provocadas por falha momentânea do processo de injecção ou arrefecimento indevido, foram propostos melhoramentos de zonas técnicas. Para facilitar a montagem manual e reduzir a possibilidade de interferência com a Roda dentada e o Suporte Tiras.
Figura 17 – Tampa Interior com as tiras montadas, em destaque zona de interferência.
1ª Fase
• Proposta de modificação
1ª Fase
- Criar rampas a 45º para diminuir a interferência.
Figura 19 – Destaque da zona da Tira Dir. a sofrer alteração
2ª Fase
- Aumentar o espaço que limita o movimento das tiras, sem pôr em causa esses mesmos limites.
Tabela 3 – Vantagens e desvantagens das alterações a efectuar nas Tiras do PL.
Vantagens Desvantagens
Diminuir interferencia Custo da alteração suportada internamente
Satisfação do cliente Possibilidade de insatisfação
Melhor funcionamento do PL Destabilizar processo
Maior facilidade de montagem Impacto no planeamento da produção
• Resultados
Todos os resultados foram positivos. Após ter sido testada esta modificação primariamente no molde de fabrico de peças LHD, avançou-se também com a modificação no RHD. Não foram registadas contra-partidas.
F
Figura 19 – Pormenor da rampa a 45º.
1ª Fase
3.1.2. Rebarbas e queimados nas extremidades
• Descrição do problema.
A degradação do aço dos moldes é um problema inevitável. Essa degradação varia directamente com o tipo de material injectado, a cadencia de produção e os parâmetros de injecção. O molde que produz as Tiras Esq./Dir. LHD possui quatro cavidades e produz em média 240.000 unidades/ano. Devido à sua alta cadência a zona que sofre desgaste em primeiro lugar é a zona por onde os gases “escapam” durante o processo de enchimento das cavidades.
Essa passagem de gases por locais que não estão preparados para tal, provoca um desgaste prematuro do molde devido às suas altas temperaturas. Originando pequenas aberturas as quais durante a injecção são indevidamente preenchidas com MP daí resultando rebarbas.
Quando o molde se encontra a trabalhar a temperaturas elevadas e os gases não conseguem escapar, por norma acumulam-se nas extremidades das peças provocando queimados.
A modificação proposta foi discutida e aprovada internamente e está presentemente a ser executada.
• Proposta
Essa alteração consiste em criar nas quatro cavidades do molde postiços amovíveis com tratamento de revenido, todos eles equipados com válvulas de extracção de ar accionadas a cada injecção. Essas válvulas contêm ar no interior o que as permite permanecer fechadas aquando da injecção. No momento correcto é-lhes extraído o ar, que é substituído pelo ar que se encontrava dentro da cavidade.
Tabela 4 – Vantagens e desvantagens das alterações a efectuar no molde das Tiras do PL.
Vantagens Desvantagen
Possibildade de substituição dos postiços sempre que necessário. Custo da alteração da ferramenta (1.550€) suportado internamente. Permite a fuga de gases. Custos de aprovisionamento para 7 semanas de ausência do molde. Evita a degradação prematura do aço Impacto no planeamento da produção (ferramenta parada) Evita a formação de rebarbas
Custos de manutenção das válvulas.
Evita o retrabalho
das tiras Possibilidade de insucesso
Figura 25 – Pormenor da rebarba presente nas tiras.
• Resultados
Como foi referido anteriormente, esta alteração ainda se encontra em execução e tem como data limite de ausência do molde, a 7ª semana de 2011.
3.2. Problemas no encaixe dos Buchse Aberto
• Descrição do problema
Antes de ser enviada para a linha de montagem do PL, imediatamente após injecção, é feita a respectiva montagem manual dos Buchse Aberto Esq. e Dir. na Tampa Interior.
Devido à grande semelhança entre o Buchse Aberto Esq. e o Buchse Aberto Dir.. casualmente existem falhas na colocação e são detectadas montagens incorrectas.
Figura 26– Buchse Aberto Esq. e Buchse Aberto Dir.
- A única característica que permite distinguir o Buchse Aberto Esq. do Dir. é a diferença de posicionamento das molas de encaixe. No Buchse Dir. encontram-se desviadas para a direita e no Buchse Esq. desviadas para o lado esquerdo como se demonstra na figura 25.
- Podem ocorrer três erros diferentes de montagem apenas na entrada do lado esquerdo. Na direita não acontece devido a especificações geométricas da Tampa Interior. Como a tampa não é uma peça simétrica, no lado direito a superfície encontra-se de tal forma perto da zona de encaixe do Buchse que impede a montagem incorrecta, “poka-yoke natural”.
• Tipos de montagem incorrecta
1 - Montar o Buchse Aberto Esq. no lado esquerdo e invertido.
Figura 28 – Montagem incorrecta do Buchse Aberto Esq. na Tampa Interior.
3 - Montar o Buchse Aberto Dir. no lado esquerdo e invertido.
Figura 30 – Montagem incorrectado Buchse Aberto Dir. na Tampa Interior.
• A minha proposta
Foi proposto por mim um poka-yoke duplo o qual impede todas as montagens incorrectas acima descritas. O poka-yoke é formado por uma nervura criada na Tampa Interior a qual impede a montagem incorrecta nº 1 e nº3, e criação de um chanfro na abertura de encaixe do Buchse Dir. o qual impede a incorrecta montagem nº2.
Fases da proposta.
Tabela 5 – Descrição das fases da proposta do poka-yoke.
Fase Descrição 1 Procedeu-se à concepção de uma maqueta para ensaio funcional. Figura 30.- 2 Aprovação interna da maqueta. Aprovada 3 Alteração do ficheiro 3D e verificação de interferencia com o Buchse Esq. Inexistência de interfêrencia 4 Foi pedido orçamento ao fornecedor para alteração do molde LHD e RHD. 1600€ - 3 cavidades 5 Aprovação da modificação pelo cliente. Aprovada 6 Prazo para alteração da 1 e ½ semana
Figura 31 – Maqueta de poka-yoke proposto.
• Resultados
- Devido a elevado numero de encomendas e questões de planeamento orçamental a modificação foi agendada para Março de 2011.
4. Modificações efectuadas no Ski-Slope
Neste capítulo são descritas modificações de uma peça não pertencente ao conjunto PL do Volkswagen Golf A05. A peça em questão pertence ao projecto no qual estão integrados vários componentes constituintes do veículo Land Rover L30. Trata-se de uma peça que sofreu várias alterações ao longo da sua vida-série e consequentemente o aparecimento de eventuais problemas derivado dessas modificações e desgaste da respectiva ferramenta de fabrico.
4.1. Ski-Slope
A MP utilizada para fabrico desta peça é um ABS/PC, como grande parte das peças produzidas pela Inplás também existe em duas versões LHD e RHD. É montado um componente após injecção o qual nunca sofreu nenhuma alteração ou evolução e tem um acabamento de pintura de duas camadas (primário + coating).
4.1.1. Modificações nos pontos de injecção
• Descrição do problema
Devido à adição de novas zonas técnicas nestas peças, foi necessário prever um aumento da quantidade de MP a injectar, verificou-se que o tipo de injecção que existia não seria satisfatório.
Por vezes as peças saiam com incompletos e a tensão superficial da peça não era suficiente para que a tinta aderisse conforme as especificações exigidas.
• Proposta
Foi efectuado um estudo usando um sistema de simulação de injecção (Moldflow), para verificar se a alternativa proposta teria impacto positivo. A alternativa consistia em substituir a injecção directa existente por uma injecção dupla em leque.
• Estudo MoldFlow
Simulação 1
Foi simulado o enchimento da cavidade do molde seguindo os parâmetros reais da máquina usados na produção (especificações das condições na pag. 58 em anexo).
Figura 33 – Simulação em MoldFlow do Ski-Slope com injecção directa.
Simulação 2
Foi feita nova simulação do enchimento da cavidade do molde seguindo os parâmetros reais da máquina usados na produção (pag. 58 em anexo).
Figura 35 - Simlação em Moldflow do Ski-Slope com injecção dupla.
• Resultados
Resultados Simulação 1
Verificou-se que as zonas onde a peça tinha problemas de aderência de tinta, seriam as ultimas a receber a MP (zona a vermelho).
Assim teriam menos tempo de arrefecimento no molde, a MP chegaria a essa zona com temperatura mais baixa relativamente a outras zonas, o que resultaria de uma tensão superficial mais baixa. Consequentemente menor adesão de tinta.
Resultados Simulação 2
Verificou-se que o novo ponto de injecção introduziria uma melhoria significativa nas zonas que anteriormente tinham problemas.
Com essa alteração do ponto de injecção, outras zonas acabaram por ser prejudicadas, mas essas zonas não são consideradas criticas pois a sua superfície ficaria encoberta quando a peça fosse montada no veículo
1. Foi verificado que a alteração teria um impacto significativo. 2. A proposta de modificação foi aprovada e executada.
4.1.2. Tratamento de Teflon para eliminar defeitos visíveis
superficiais da peça
Para aumentar a facilidade com que a MP percorre a superfície do molde quando é injectada, pode-se recorrer a várias técnicas e processos.
Um desses processos consiste no tratamento superficial do aço dos moldes com Teflon. É aplicada um fina película de Teflon (sem causar alterações dimensionais das peças) na superfície onde existem dificuldades de progressão da MP pelo aço. Essa película reduz drasticamente o atrito previamente existente, mantém a temperatura mais estável e previne a degradação da superfície.
• Descrição do problema
Com as novas zonas técnicas descritas anteriormente no ponto 4.1.1. surgiram defeitos visuais à superfície, especificamente chupados. Isso deveu-se ao facto de a quantidade de MP a passar naquela zona ser mais elevada. Consequentemente o seu tempo de arrefecimento passou a ser menor, visto o tempo de ciclo não ter sido alterado para não diminuir produtividade e evitar problemas maiores.
• Proposta
Foi proposto um tratamento superficial de Teflon na zona em que se verificavam esses defeitos visuais.
Figura 37 – Pormenor da zona onde previamente se verificavam chupados.
• Resultados
1. Após o tratamento e até presente data, não se registaram mais chupados na zona considerada anteriormente crítica.
2. Verificou-se que o tratamento após vários ciclos (3000 ciclos) não sofreu degradação considerada prematura.
5. Conclusões
As alterações efectuadas nas Tiras resultaram num funcionamento do sistema de abertura do porta-luvas mais aperfeiçoado. As casuais interferências detectadas fossem elas originadas por defeitos de fabrico ou erro humano diminuíram drasticamente.
Prever o número de utilizações da ferramenta é sempre um risco pois como foi verificado neste projecto, o que inicialmente foi concebido para satisfazer as necessidades de produção de um veículo acabou por se estender para mais três veículos diferente. Por esse motivo é necessário encontrar soluções que nos permitam manter os níveis de qualidade assim como conseguir satisfazer os pedidos do cliente.
A modificação presentemente em curso tem grande importância pois as rebarbas nas extremidades exigem um re-trabalho da parte dos operadores o que baixa os níveis de produtividade e prejudica o aspecto visual.
Soluções como a criação do poka-yoke para a montagem dos Buchse e o melhoramento do acabamento superficial do Ski-Slope, são consideradas muito importantes, pois qualquer peça devolvida ou reclamada pelo cliente traduz custos adicionais e principalmente prejudica a imagem da empresa e satisfação do cliente.
A optimização de processos é uma preocupação constante. Qualquer pequena melhoria por mais insignificante que pareça numa peça como o conjunto porta-luvas, que envolve grande quantidade de componentes e processos resulta numa redução de custos de produção muito significativa, o que permite ser mais competitivo no exigente mercado automóvel.
6. Referências e Bibliografia
http://www.ibflock.pt, http://www.moldesinjecaoplasticos.com.br/ http://www.omnexus.com/tc http://kraussmaffei.com/en/site__2 http://blielomatik.com/en/plastic/2329 http://www.iso.org/iso/home.html- F. Beer, E. Johnston, Mechanics of Material, 1982
- Gonçalves, Nuno, Métodos e Processos de Injecção, 2010 - Morais, Simões, Desenho Técnico Básico 3, 2006
- Soares, Pinto, Aços – Características e Tratamentos 2005
- Smith, William F.; Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais. ISBN: 972-8298-68-4
- Jorge Rodrigues, Paulo Martins;Tecnologia Mecânica – Tecnologia da deformação plástica, Escolar Editora , 2005
- Crawford, Roy, J.; Plastics Engineering. ISBN: 0-7506-3764-1
- Ehrenstein, Gottfried W.; Polymeric Materials. ISBN: 1-56990-310-7(US) - Lawrence H. Van Vlack, Principios de Ciência dos Materiais, 1970, ISBN 9788521201212,
