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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 Mecânica

Janeiro de 2011

iii

Resumo

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.

iv

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.

v

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.

vi

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

4.1.2. Tratamento de Teflon para eliminar defeitos visíveis superficiais da peça ............ 54

5. Conclusões ...................................................................................................................... 56

6. Referências e Bibliografia.............................................................................................. 57

7. Anexos ............................................................................................................................ 58

viii

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

Figura 18 – Pormenor das zonas onde se verificavam interferências................. 35

Figura 19 – Destaque da zona da Tira Dir. a sofrer alteração ........................... 36

Figura 20 – Destaque da zona da Tira Esq. a sofrer a alteração........................ 36

ix

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

Figura 37 – Pormenor da zona onde previamente se verificavam chupados. .... 55

x

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

xi

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.

Projecto de optimização de componentes e processos do conjunto porta-luvas do Volkswagen Golf A05

12

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.

Figura 1 – Destaque de alguns componentes do conjunto Porta-luvas do Volkswagen Golf A05.


13

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.

Figura 2 – Imagem da entrada principal da Inplás.


14

• 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.

Figura 3 – Turnover total da Inplás para o ano de 2010.


15

• 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

ao material e à quantidade que irá ser necessária repor. O pull system contem um


16

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.

Figura 5 – Veículo de abastecimento e carga do pull system.


17

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.


18

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).


19

Figura 6 – Etapas necessárias para validar uma modificação ou alteração.


20

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.

Figura 7 – Versão LHD e RHD do porta-luvas Golf A05.


21

• 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.

Figura 8 – Tabela de bordo do Porta-Luvas Golf A05.


22

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.

Figura 9 – Peças do conjunto Porta-luvas cuja numeração corresponde à existente na tabela de bordo.


23

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.


24

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.


25

Figura 10 – Descrição da evolução das fases de vida do conjunto Porta-luvas Golf A05.


26

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.

Figura 11 – Tampa flocada com Buchas montadas.


27

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.

Figura 12 – Processo de soldadura por ultra-som do Aro com a Caixa.


28

• 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

existem dois processos de soldadura, são montados nove componentes e é feita a

verificação de qualidade antes de ser colocado na respectiva embalagem.


29

Figura 14 – Lay-out da linha de montagem do Porta-luvas.


30

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

razão pela qual uma peça plástica apresenta defeitos sem razão aparente, pois nada

foi alterado no seu modo de concepção.


31

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.

- Força de fecho da máquina insuficiente.


32

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.


33

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.


34

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.

Figura 16 – Tira Esq..


35

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.

Figura 18 – Pormenor das zonas onde se verificavam interferências.

1ª Fase

2ª Fase


36

• 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.

Figura 20 – Destaque da zona da Tira Esq. a sofrer a alteração


37

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.

Figura 20 – Pormenor do aumento de espaço.

1ª Fase

2ª Fase


38

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.

Figura 21 – Pormenor de desgaste do molde provocado pela fuga de gases.


39

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.

Figura 22 – Corte dos postiços do molde das Tiras.


40

Figura 23 – Pormenor da zona onde irão ser colocadas as válvulas de escape na cavidade.

Figura 24 – Pormenor da zona onde irão ser colocadas as válvulas de escape nos postiços.


41

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.


42

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.


43

- 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”.

Figura 27 – Tampa Interior onde são montados o Buchse Aberto Esq. e o Buchse Aberto Dir..


44

• 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.

2- Montar o Buchse Aberto Dir. no lado esquerdo;

Figura 29 – Montagem incorrecta do Buchse Aberto Dir. na Tampa Interior.


45

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.


46

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

ferramenta.

1 e ½ semana


47

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.


48

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.


49

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).

Figura 32 – Ski-Slope LHD.


50

4.1.1. Modificações nos pontos de injecção


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.


51

• 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.

Figura 34 - Simulação de enchimento (Escala vs tempo enchimento).


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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.

Figura 36 - Simulação de enchimento (Escala vs tempo enchimento).


53

• 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.

3. Os problemas de aderência de tinta baixaram significativamente.


54

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.


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.


55

• 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.


56

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.


57

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,

- American Welding Society; Welding Handbook


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7. Anexos


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projecto de optimização de componentes e processos do ... · pom polyoxymethylene poliacetal. pp...

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