Design for Residual Stress (DRS) na Manufatura de Engrenagens: Uma Abordagem Indústria 4.0

Resumo

Engrenagens surgem como um dos componentes mais influenciados pelas tensões residuais (TR) que se originam da combinação de um complexo estado de tensões gerado pelo perfil evolvente e pela cadeia de manufatura com uma grande variedade de processos. Estudos qualitativos foram conduzidos com o principal objetivo de otimizar a cadeia de manufatura no intuito de obter um estado ideal de TR no fim da manufatura. Para expandir o estado-da-arte de forma quantitativa, o objetivo dessa proposta é desenvolver um modelo preditivo para o de TR em engrenagens induzida pela interação entre processos de fabricação. Esse desenvolvimento orientado da cadeia de manufatura em busca de um estado específico de TR conceitua o Design for Residual Stress (DRS). Esse método de design busca um estado ótimo de tensões residuais, considerando um modo de falha específico para ser evitado e indesejadas saídas de processos de manufatura anteriores. O escopo de projeto propõe abordar a cadeia de fabricação de engrenagens por meio da interação do shot peening e retífica. Para quantificação do efeito de interação entre processos nas TR, o processo de retífica será modelado por meio do método híbrido em elementos finitos, que substitui o contato peça-ferramenta pelos carregamentos (mecânico e térmico) gerados durante a usinagem. Esse projeto é uma importante evolução da filosofia da Indústria 4.0, provendo capacidades de tomada de decisão inteligentes em tempo real para ajuste dos parâmetros de manufatura. A proposta consolida uma linha de pesquisa de uma cooperação acadêmica entre ITA e WZL-RWTH Aachen, Alemanha. Além disso, o escopo representa uma demanda atual da indústria nacional, contribuindo para posicionar o Brasil como liderança global nesse tópico. (AU)