Seleo de material polimrico para substituio de ... ?o-de-material... material de alumnio

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  • BRASILTEC 2014, 24 e 25 de setembro de 2014, Rio de Janeiro, Brasil - 1 -

    Seleo de material polimrico para substituio de material

    metlico em um bagageiro externo de motocicleta

    Anderson Guedes Francisco1,2

    e Marcos Lopes Dias1

    1 Instituto de Macromolculas Professora Eloisa Mano (IMA), Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Av.

    Horcio Macedo, 2030-Centro de Tecnologia. Bloco J, Rio de Janeiro, RJ, Brasil 2 Semcon do Brasil, Rua Renato Monteiro, 8005. Polo Urbo Agro Industrial. Porto Real, Rio de Janeiro, RJ, Brasil

    * e-mail: Anderson.Francisco@volkswagen.com.br

    Abstract O presente trabalho abordou a rea de desenvolvimento de produto no setor de autopeas, tendo foco na substituio de material de alumnio por um plstico em um bagageiro externo de motocicleta do modelo Honda Lead. O principal objetivo foi apontar os critrios necessrios que um engenheiro do produto deve atentar quando desenvolve uma pea estrutural de material polimrico. Alm disso, mostra consideraes sobre design de componentes plsticos e seu clculo estrutural. Para uma escolha inicial foi utilizado ferramenta sugerida por DORNELES (2009) atravs de pontuao para cada propriedade dos materiais envolvidos. Por fim, foi feita uma comparao dos resultados encontrados na pea nova de plstico e na pea atual, de alumnio.

    Palavras-chave: Moldflow, autopea, plstico, motocicleta, bagageiro.

    1 INTRODUO

    Com o crescente aumento da produo de veculos e o surgimento quase que mensal de novas concorrncias, principalmente de origem oriental, a indstria automobilstica brasileira tem visto a necessidade de evoluir ininterruptamente para se manter competitiva. Alm do fator competitividade, o produto tem sido obrigado, ano aps ano, a se adequar s novas leis ambientais, de segurana e at mesmo ao perfil cada vez mais consciente e exigente do consumidor. Para que todos esses pontos possam ser alcanados, o investimento em pesquisas que diminuem o peso dos veculos, aumentam sua autonomia e os tornam cada vez mais sustentveis do ponto de vista ambiental tem sido uma busca incansvel de quem deseja continuar no mercado. Considerando esses aspectos, no presente estudo foi analisada a possibilidade de substituio de material metlico de um bagageiro de motocicleta Honda modelo Lead, por material plstico.

    2 MATERIAIS E MTODOS

    A seleo do material foi realizada por meio de matriz de deciso elaborada por DORNELES (2009), sendo proposta uma nova pea, que foi redesenhada de modo a compensar a substituio do material. Alm disso, a pea nova passou por anlise estrutural por elementos finitos, anlise de comportamento no processo por Moldflow e foi por fim comparada pea anterior a fim de verificar se a proposta atendia ou no pelo menos os requisitos mnimos estipulados. Para a tabela de funes foram selecionadas como mais importantes: suportar cargas (30%), resistir riscos (25%), prover beleza (15%), reduzir custos (15%), prover leveza (10%) e facilidade de metalizar, cromar e soldar (5%).

    3 RESULTADOS E DISCUSSES

    A pea estudada parte de uma motocicleta urbana

    de porte baixo, do tipo scooter, de 110 cilindradas com

    baixa capacidade de carga.

    O componente estudado o bagageiro externo da

    motocicleta, projetado para suportar cargas e servir

    ocasionalmente como ala pelo passageiro, mesmo

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    no sendo esta a sua funo da pea (Figura 1). Alm

    disso, a pea atende hoje esteticamente, pois tem

    design que se encaixa bem a todo o conjunto. fixada

    por meio de parafusos em trs pontos de apoio no

    corpo rgido do veculo. Em relao ao processo,

    trata-se de uma pea inteiria de alumnio fundido que

    recebe polimento e pintura eletrosttica para dar seu

    aspecto liso e prateado. Seu peso atual de 1,916

    Kg.

    A Figura 2 mostra a representao 3D do objeto de

    estudo.

    Figura 1: Bagageiro Traseiro da Honda Lead

    Figura 2: Representao 3D do objeto de estudo

    Para a criao da pea proposta, fatores intrnsecos a

    elaborao de componentes polimricos foram

    considerados, de maneira que a proposta pudesse

    atender tanto especificaes de uso quanto de

    processo. Entretanto, como se trata de uma anlise

    primria de design com eventual simulao em

    software de clculo estrutural, em passos posteriores

    como anlise de ferramental e teste de bancada e de

    qualidade, poder sofrer atualizaes at entrada

    definitiva em um processo fabril.

    Para que o componente pudesse ser facilmente

    utilizado como pea de reposio no mercado, as

    principais cotas foram mantidas, tornando-a

    intercambivel. Alm disso, sua aparncia geomtrica

    externa, casca, tambm foi preservada, pois a

    mesma por se tratar de uma opo, no pode interferir

    esteticamente. O contrrio poderia provocar

    estranheza na viso do cliente. A relevncia do fator

    esttico j foi constatada na tabela criada pelo mtodo

    analtico, que considerou essa a terceira propriedade

    mais importante. As Figuras 3 e 4 mostram as

    caractersticas da nova pea proposta.

    Figura 3: Caracterstica frontal de Design da pea

    proposta

    Figura 4: Caractersticas de Design da pea proposta

    Com base do diagrama propriedade-funes do

    mtodo de Dornelles, foi escolhido Nylons reforados.

    Entre o Nylon 6 com 33% de Fibra de vidro (PA 6

    33FG) e o Nylon 6.6 com mesma porcentagem de

    reforo, foi utilizado o de maior resistncia a fluncia.

    Portanto, para o estudo foi o escolhido o PA 6. Para

    parmetros de anlise, foram utilizadas as

    caractersticas tcnicas de um PA 6.6 33FG utilizado

    comercialmente, o Zytel 70G33HS1L NC010, da

    Dupont.

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    A pesar de o material utilizado ser carregado com fibra

    de vidro e receber uma resistncia extra em

    comparao a sua verso pura, o PA 6 33FG ainda

    tem uma rigidez em torno de 6 vezes menor que o

    alumnio utilizado originalmente, o que no

    possibilitaria sua plena utilizao somente se o

    material fosse substitudo.

    A Figura 5 monstra que quando aplicada a fora de

    1297N na condio de ala para o passageiro, a pea

    em liga de alumnio apresenta ponto de tenso

    mxima de 0,40 MPa, enquanto a polimrica

    apresenta 1,54 MPa, valor que mesmo muito maior

    que o da primeira, no ultrapassa o limite de

    escoamento da pea, que na pior condio, de 200

    MPa.

    Figura 5: Condio de veculo com piloto e passageiro

    4 CONCLUSES

    O presente trabalho focou principalmente nos passos

    necessrios para fechamento do design de uma pea

    e suas diferenas que devem ser estudadas quando

    proveniente de troca de material, visto que por

    questes intrnsecas do polmero, algumas tarefas

    devem ser seguidas para o melhor aproveitamento.

    A pea proposta, apesar de suas limitaes

    construtivas e sua rigidez muito menor, atendeu aos

    requisitos de montagem e uso, suportando com folga

    os esforos aplicados em simulao computacional.

    Alm disso, a mesma proporcionou uma reduo de

    mais de 16% na massa quando comparada a de liga

    de alumnio, o que para aplicao automotiva

    considerado um resultado excelente. importante

    ressaltar que esses valores foram encontrados

    apenas utilizando recursos virtuais, sendo necessrios

    outros testes fsicos e de processo para indicar

    categoricamente se a mesma realmente atenderia a

    aplicao. Por se tratar de polmero, importante

    saber o comportamento da mesma em diferentes

    temperaturas e nveis de umidade. Alm disso, saber

    at que ponto de seu envelhecimento a pea se

    comporta com a mesma performance.

    5 AGRADECIMENTOS

    Os autores agradecem a empresa (Semcom do Brasil), ao Instituto de Macromolculas Professora Eloisa Mano da Universidade Federal do Rio de Janeiro e ao Curso de Especializao em Processamento de Plsticos e Borrachas IMA/UFRJ pelo apoio e suporte.

    6 REFERNCIAS

    MANO, E. B. Introduo a polmeros, Rio de Janeiro: EDITORA EDGARD B, 1999. DORNELES FILHO, A. M. L., Plsticos de Engenharia - Seleo Eletrnica no Caso Automotivo. Editora ARTLIBER/ 2009. Canevarolo Junior, Sebastio V.. Tcnicas de caracterizao de polmeros. Editora ARTLIBER/ 2003. Bretas, R. E. S. et al. Reologia de Polmeros Fundidos , Editora Edufiscar/ 2010. De Paoli, M. A.. Degradao e Estabilizao de Polmeros - , Editora ARTLIBER, 2006. DORNELES FILHO, A. M. L., Trabalho de curso (Mestrado Profissionalizante em Engenharia Automotiva) - Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. Critrios na seleo de plsticos de engenharia para aplicaes em veculos populares no Brasil, So Paulo, 2006. SITE: WWW.SOBREMOTOS.COM.BR. Honda Lead 110: Espaosa, Confortvel e Econmica para o Dia-a-Dia Urbano, http://sobremotos.solupress.com/sobremotos/news/article.asp?articleid=3499, acessado dia 04 de setembro de 2014. HONDA MOTORS BRASIL. Manual do Proprietrio Honda Lead 110 - Honda Motors Brasil - 2012

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