A necessidade deste trabalho se fez no setor de Planejamento de Fluxo de Materiais e Embalagens (PFME), que pertence ao departamento de engenharia de manufatura de uma filial de montadora instalada no Brasil. Neste setor existe a necessidade de se obter peças protótipo em um menor espaço de tempo possível para realização dos ensaios estáticos dos protótipos das embalagens especiais, uma vez que as embalagens precisam acondicionar as peças produzidas a partir da fase de preparação da produção em série do automóvel (pré-série ou PVS). Neste trabalho, a partir do estudo das tecnologias de Rapid Prototyping (RP) - Prototipagem Rápida (RP) e Rapid Tooling (RT) Ferramental Rápido (RT) é selecionada a técnica mais adequada para se atender às necessidades deste setor. Para isto, algumas condições de contorno foram consideradas: a aplicação das técnicas de RP e RT foram restringidas às peças externas do carro como portas, tampas dianteiras, traseiras e pára-lama e as fontes fornecedoras consultadas encontram-se no mercado doméstico. Com base em um estudo de caso pode-se validar esta proposta. Os resultados obtidos com a aplicação da técnica de ferramental rápido Vacuum Bagging foram uma redução média de 4,5 meses na obtenção das peças protótipo e uma redução global dos custos de aquisição de aproximadamente R$ 100.000,00. / The need of this work was made in the material flow planning and packing (PFME) section, that belongs to the manufacture engineering department of an assembler company installed in Brazil. In this sector, there is a growing need to obtain prototype parts in the shortest time possible in order to carry out static prototype tests of the special packing, since these racks need to be ready to assist the preparation phase of the series production of the vehicle (pre series or PVS). In this work, beginning from the study of Rapid Prototyping (RP) and Rapid Tooling (RT) technologies is selected the technique more adequate to assist to the needs of this section. For that purpose, some limiting conditions were considered: the application of the RP and RT techniques is limited to the external parts of the vehicle, such as doors, front and back hoods and fenders, and the consulted suppliers should be available in the domestic market. Based in a case study this proposal could be validated. The obtained results with the applied Rapid Tooling Vacuum Bagging technique were a medium reduction of 4,5 months in the prototype parts acquisition and a global reduction in the acquisition costs of approximately R$ 100.000,00.

A necessidade deste trabalho se fez no setor de Planejamento de Fluxo de Materiais e Embalagens (PFME), que pertence ao departamento de engenharia de manufatura de uma filial de montadora instalada no Brasil. Neste setor existe a necessidade de se obter peças protótipo em um menor espaço de tempo possível para realização dos ensaios estáticos dos protótipos das embalagens especiais, uma vez que as embalagens precisam acondicionar as peças produzidas a partir da fase de preparação da produção em série do automóvel (pré-série ou PVS). Neste trabalho, a partir do estudo das tecnologias de Rapid Prototyping (RP) - Prototipagem Rápida (RP) e Rapid Tooling (RT) Ferramental Rápido (RT) é selecionada a técnica mais adequada para se atender às necessidades deste setor. Para isto, algumas condições de contorno foram consideradas: a aplicação das técnicas de RP e RT foram restringidas às peças externas do carro como portas, tampas dianteiras, traseiras e pára-lama e as fontes fornecedoras consultadas encontram-se no mercado doméstico. Com base em um estudo de caso pode-se validar esta proposta. Os resultados obtidos com a aplicação da técnica de ferramental rápido Vacuum Bagging foram uma redução média de 4,5 meses na obtenção das peças protótipo e uma redução global dos custos de aquisição de aproximadamente R$ 100.000,00. / The need of this work was made in the material flow planning and packing (PFME) section, that belongs to the manufacture engineering department of an assembler company installed in Brazil. In this sector, there is a growing need to obtain prototype parts in the shortest time possible in order to carry out static prototype tests of the special packing, since these racks need to be ready to assist the preparation phase of the series production of the vehicle (pre series or PVS). In this work, beginning from the study of Rapid Prototyping (RP) and Rapid Tooling (RT) technologies is selected the technique more adequate to assist to the needs of this section. For that purpose, some limiting conditions were considered: the application of the RP and RT techniques is limited to the external parts of the vehicle, such as doors, front and back hoods and fenders, and the consulted suppliers should be available in the domestic market. Based in a case study this proposal could be validated. The obtained results with the applied Rapid Tooling Vacuum Bagging technique were a medium reduction of 4,5 months in the prototype parts acquisition and a global reduction in the acquisition costs of approximately R$ 100.000,00.

O uso de componentes injetados de plástico aumentou nos últimos anos na maioria dos segmentos industriais. Como resultado, os processos envolvidos no projeto e na fabricação de moldes de injeção ganharam uma significativa atenção devido a grande complexidade, necessidade de baixo custo e, principalmente, curto tempo de manufatura. O uso de técnicas de Prototipagem e Ferramental Rápido (Rapid Prototyping/Rapid Tooling) surgiram como opções para esse setor, visando à rápida obtenção de peças protótipos. Porém, um dos desafios ainda presente está em garantir que as peças protótipos resultantes dessas técnicas atendam todas as dimensões solicitadas em aplicações reais. Este trabalho aborda a aplicação de materiais alternativos para a fabricação de moldes híbridos de injeção, dentro do conceito de Ferramental Rápido, com o objetivo de contribuir para uma melhor compreensão da influência desses materiais na qualidade final das peças protótipos obtidas. Um molde experimental, instrumentalizado com sensores de temperatura e, com uma das cavidades intercambiável, foi projetado e manufaturado para a injeção de uma peça de referência. As diferentes propriedades dos materiais utilizados na cavidade intercambiável, principalmente as propriedades térmicas, foram analisadas, bem como a influência dessas no produto final. Doze configurações diferentes (material da cavidade temperatura do molde) foram definidas para a obtenção de amostras. O experimento foi definido com o apoio de simulação matemática computacional. As amostras obtidas foram analisadas com relação as suas propriedades mecânicas (resistência ao impacto e à tração), propriedades físicas (dimensionamento, estudo morfológico e de cristalinidade) e propriedades químicas onde o grau de contaminação por metais pesados foi avaliado. As conclusões obtidas nesse trabalho mostram a importância da influência do material da cavidade do molde, e apresentam uma correlação das diferentes variáveis de processo com as propriedades obtidas nas peças protótipos injetadas através de técnica de Ferramental Rápido. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-14T19:23:43Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Deives R Bareta.pdf: 9212045 bytes, checksum: 2808a91c52ab325c093e19f6e0199ed0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-14T19:23:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Deives R Bareta.pdf: 9212045 bytes, checksum: 2808a91c52ab325c093e19f6e0199ed0 (MD5) / The application of plastic components has grown significantly in most of industrial segments during last years. This has attracted considerably attention for the injection mould design and manufacturing processes, which is one of the most expensive phases of injected plastic components development process. Techniques such as Rapid Prototyping/Rapid Tooling have appeared as potential solution in the field. However, one issue not resolved is how the prototypes obtained by these techniques can attend all features demanded by a true prototype. This research explores the application of softer alternative material to hybrid prototype injection moulds within the concept of rapid tooling, providing a better understanding about the influence of these materials in the final properties of plastic injected prototypes. An experimental injection mould, assembled with temperature sensors, and with interchangeability of the moulding blocks (core and cavity) has been designed and manufactured based on a tubular reference component. The different properties of the core materials, in special thermal, have been analyzed, as well as their influence on the reference component. A set of twelve configurations (core material mould temperature) have been defined to obtain the samples. Mathematical computational simulation was used to identify the more appropriate injection moulding parameters. The final samples have been analyzed in terms of mechanical properties (stress-strain and impact), physical properties (dimensions, morphology and crystallinity) and chemical properties. The conclusions show the influence of alternative materials, applied to core injection mould, on the final injected components. Also, a relationship between the different injection moulding parameters and the final prototype component properties are discussed.

O uso de componentes injetados de plástico aumentou nos últimos anos na maioria dos segmentos industriais. Como resultado, os processos envolvidos no projeto e na fabricação de moldes de injeção ganharam uma significativa atenção devido a grande complexidade, necessidade de baixo custo e, principalmente, curto tempo de manufatura. O uso de técnicas de Prototipagem e Ferramental Rápido (Rapid Prototyping/Rapid Tooling) surgiram como opções para esse setor, visando à rápida obtenção de peças protótipos. Porém, um dos desafios ainda presente está em garantir que as peças protótipos resultantes dessas técnicas atendam todas as dimensões solicitadas em aplicações reais. Este trabalho aborda a aplicação de materiais alternativos para a fabricação de moldes híbridos de injeção, dentro do conceito de Ferramental Rápido, com o objetivo de contribuir para uma melhor compreensão da influência desses materiais na qualidade final das peças protótipos obtidas. Um molde experimental, instrumentalizado com sensores de temperatura e, com uma das cavidades intercambiável, foi projetado e manufaturado para a injeção de uma peça de referência. As diferentes propriedades dos materiais utilizados na cavidade intercambiável, principalmente as propriedades térmicas, foram analisadas, bem como a influência dessas no produto final. Doze configurações diferentes (material da cavidade temperatura do molde) foram definidas para a obtenção de amostras. O experimento foi definido com o apoio de simulação matemática computacional. As amostras obtidas foram analisadas com relação as suas propriedades mecânicas (resistência ao impacto e à tração), propriedades físicas (dimensionamento, estudo morfológico e de cristalinidade) e propriedades químicas onde o grau de contaminação por metais pesados foi avaliado. As conclusões obtidas nesse trabalho mostram a importância da influência do material da cavidade do molde, e apresentam uma correlação das diferentes variáveis de processo com as propriedades obtidas nas peças protótipos injetadas através de técnica de Ferramental Rápido. / The application of plastic components has grown significantly in most of industrial segments during last years. This has attracted considerably attention for the injection mould design and manufacturing processes, which is one of the most expensive phases of injected plastic components development process. Techniques such as Rapid Prototyping/Rapid Tooling have appeared as potential solution in the field. However, one issue not resolved is how the prototypes obtained by these techniques can attend all features demanded by a true prototype. This research explores the application of softer alternative material to hybrid prototype injection moulds within the concept of rapid tooling, providing a better understanding about the influence of these materials in the final properties of plastic injected prototypes. An experimental injection mould, assembled with temperature sensors, and with interchangeability of the moulding blocks (core and cavity) has been designed and manufactured based on a tubular reference component. The different properties of the core materials, in special thermal, have been analyzed, as well as their influence on the reference component. A set of twelve configurations (core material mould temperature) have been defined to obtain the samples. Mathematical computational simulation was used to identify the more appropriate injection moulding parameters. The final samples have been analyzed in terms of mechanical properties (stress-strain and impact), physical properties (dimensions, morphology and crystallinity) and chemical properties. The conclusions show the influence of alternative materials, applied to core injection mould, on the final injected components. Also, a relationship between the different injection moulding parameters and the final prototype component properties are discussed.