Caracterização de ferramentas metálicas produzidas por fabrico aditivo: Estudo de durabilidade de facas para corte de platinas de aço na indústria automóvel

Abstract

A indústria automóvel está em constante desenvolvimento, necessitando de ferramen- tas mais resistentes e inovadoras. O processo de estampagem aplicado nesta indústria é complexo e provoca desgaste nos componentes das ferramentas usadas, punções e matri- zes. Assim, é frequente estes serem substituídos por spares, levando a que tenham de ser produzidos novos punções regularmente. Convencionalmente, são produzidos por maquinação, mas esta dissertação de mes- trado pretende estudar a sua produção por Selective Laser Melting (SLM). O objeto de estudo é uma faca de corte, implementada na estampagem de platinas da Autoeuropa para remover material em excesso. Esta foi escolhida especialmente por estar integrada numa ferramenta com um elevado número de quickrepairs provocados pelo desgaste, aumentando a necessidade de se produzirem punções spare. O Tool&Die pretende perceber os benefícios da produção de ferramentas por SLM e concluir se esta pode ser uma alternativa ao método convencional. Para isso, é feita uma caracterização mecânica do material. É abordada a influência da parametrização e da têmpera na qualidade da peça e são apresentados resultados dos testes feitos com um protótipo. É efetuada uma análise dos tempos e custos de fabrico, fatores determinantes nesta indústria. Por fim apresentam-se as conclusões.

The car industry is constantly developing, requiring resistant and innovative tools for vehicle production. The stamping process applied to this industry is quite complex and causes wear on the components of the tools used (punches and dies). These components will often have to be replaced by spares, which means that new punches have to be produced regularly to replace the damaged ones. Conventionally, these punches are produced by machining processes, but this master’s thesis aims to study their production using SLM technology. The object of study is a punch, which is implemented in the stamping process to remove excess material from steel blanks. This particular punch was chosen as it is integrated into a tool with a large number of quickrepairs caused by wear, which increases the need to produce more spare punches. With the proposal of this case study, Tool & Die wants to understand the benefits of SLM in the production of tools and conclude if this technology can be a viable alternative to the conventional machining method. In order to achieve the proposed goals, a mechanical characterization of the material is carried out. The influence of parameter setting and heat treatment on the quality of the printed part is discussed. The results of tests carried out on the production line with a prototype are presented. A comparative analysis is made of manufacturing time and costs, as these are key factors in this industry. Finally, the conclusions are presented.