Este trabalho busca alternativas para fabricação de coletores solares planos aplicando técnicas inovadoras em conformação de chapas metálicas. O objetivo é desenvolver um processo de fabricação flexível para placa absorvedora, empregando a técnica da Estampagem Incremental. Esta técnica utiliza uma matriz de suporte de PU, um prensa-chapas e um pequeno punção em conjunto com um centro de usinagem CNC. A Ferramenta utilizada consiste um punção de ponta esférica de fácil fabricação que "desenha" o canal de passagem da água diretamente na chapa, promovendo uma deformação pontual e progressiva. Para compor o canal utilizou-se a técnica de solda por atrito (Friction Stir Welding) com uma ferramenta simples que aproveita o mesmo ferramental da estampagem incremental em um “set-up” rápido da CNC. Foram utilizadas chapas de alumínio de 1mm de espessura. O novo coletor apresenta uma eficiência aprimorada em comparação aos fabricados pelo método tradicional, com uma geometria que favoreça a área de contato com a água. Este processo permite uma formidável flexibilização, viabilizando a produção de pequenos lotes e tornando possível produzir uma enorme variedade de produtos e componentes de geometrias complexas a partir de um ferramental simples e tempos de “set-up” reduzidos. / This work searches alternatives for solar energy collectors manufacture, applying new technologies of sheet metal forming. The objective is to develop a flexible fabrication process for the absorber sheet, using Incremental Sheet Forming. It consists in a PU support die, a blank holder and a small tool, applied in a CNC machine Center. The tool consists in a spherical edge punch of easy fabrication that “draws” the water channel directly into the sheet, promoting a punctual and progressive deformation. To compose the channel, it was used a second sheet jointed by Friction Stir Welding technique, with a simple tool that uses the same tooling of the Incremental Forming in a quick setup of the CNC. Aluminum sheets of 1mm tick were used. It is expected that this new collector panel should improve the thermal efficiency when compared to the traditionally fabricated, and with a geometry that benefits the contact area with the water. This process allows a formidable flexibilization, making the low volume production feasible, allowing the production of a great variety of products and components with complex geometries from simple tooling and reduced setup times.

O presente trabalho possui o objetivo de avaliar a aplicabilidade da metrologia em uma ferramenta de estampagem incremental de chapas. Para o estudo foi confeccionada uma ferramenta de estampagem com rebaixos em seu corpo cilíndrico para a fixação dos sensores que mediram a deformação relativa. As análises apresentadas nesta pesquisa representam os cuidados e processos necessários ao uso de extensômetros aliado a um processo de fabricação mecânica. No presente estudo define-se a calibração de um sistema de medição da deformação superficial da ferramenta de estampagem com auxílio da Extensometria. Para validar os resultados obtidos pelos métodos da instrumentação das medidas das deformações e forças no processo de estampagem incremental foram utilizados os métodos de Cálculos Analíticos e Simulação Numérica por meio de softwares de Elementos Finitos. No método de medida se considerou parâmetros que podem comprometer os valores medidos tais como a medida da temperatura utilizando equipamentos termovisor. Além disso, foram realizados 04 (quatro) ensaios preliminares com o intuito de avaliar a medição de forma satisfatória nos eixos X e Y do processo de estampagem incremental, efetuando análises das forças nesses eixos em tração e compressão. A estampagem incremental ocorreu por meio de um total de 09 (nove) Ensaios variando-se ângulo de parede (ψ) e espessura das chapas (s0). Os experimentos baseiam-se na variante de estampagem incremental denominada Estampagem Incremental de Ponto Simples (SPIF – Single Point Incremental Forming). Para a execução dos testes práticos foram utilizados recursos de hardware como Ponte Wheatstone, extensômetros, Termovisor, Centro de Usinagem CNC, matriz incremental, ferramenta de estampagem incremental e um dispositivo prensa chapas. Além de recursos de software CAD/CAM, DAQ (Data Acquisition System), Análise de Elementos Finitos. E recursos de cálculos analíticos como forma comprobatória de resultados. A partir dos procedimentos executados junto com aparato tecnológico foi possível efetuar as análises e medições das forças na ferramenta de estampagem incrementa com referência aos eixos X e Y. Demonstrando neste a aplicabilidade de extensometria para leitura e análise de forças no processo de ISF. / This present work has the objective of assessing the applicability of instrumentation science in an incremental forming tool. For this study was made a tool with recesses on its cylindrical body as a means of fixing the strain sensors. The study presented demonstrate some of the warning and processes required the use of Strain Gages combined with a mechanical manufacturing process. In the present study is defined as an acceptable calibration measuring system with the aid of Extensometry. To validate the results obtained by the methods of instrumentation measurements of the deformations and forces in incremental sheet forming process were used Analytical Calculations and Numerical Simulation using Finite Elements. The measurement method was considered parameters that can compromise the measured values such as temperature measurement devices using thermometer. In addition, we conducted four (04) preliminary tests in order to evaluate the measurement system in satisfactory form with measured variables such as X and Y axes. We analyses the traction and compression forces in both axes. After the preliminary step, was performed a total of nine (09) tests with incremental sheet forming process, varying wall angle (ψ) and the thickness (s0). The experiments are based on the Single Point Incremental Forming - SPIF. For the implementation of the practical tests were used hardware resources such as CNC Machining Center, Wheatstone Bridge, Strain Gauges, Thermal Imager, incremental matrix and incremental forming tool. Besides, we used softwares such as CAD/CAM, DAQ (Data Acquisition System) and Finite Element Analysis. From the technological procedures perform with apparatus was possible do carry out the analyzes and measurement of forces in incremental sheet forming tool increases about to the axes X and Y. Demonstrating the applicability of the extensometry for reading and analyzing forces in the ISF process.

Este trabalho apresenta um estudo sobre o processo de Estampagem Incremental de Chapas, em Latão C-268 de diferentes espessuras (s0: 0.50, 0.70 e 1.00 mm), motivado pela inobservância de pesquisas desta matéria prima neste processo de conformação de chapas. Atualmente, este material tem grande aplicação na confecção de utensílios domésticos (baixelas, travessas, etc) e ferragens para construção civil (espelhos, cubas, etc), instrumentos musicais de sopro e núcleos de radiadores automotivos, tendo assim, um amplo campo de aplicação industrial, e potencial para as aplicações do processo de Estampagem Incremental de Chapas. A pesquisa está pautada na caracterização das matérias primas, para a obtenção de dados como as Curvas de Escoamento, Índices de Anisotropia (r), Curvas Limite de Conformação (CLC) e em experimentos de Estampagem Incremental de Chapas, realizados em uma máquina dedicada a este processo de conformação. Para a realização dos experimentos, foram utilizados Incrementos Verticais com diferentes valores (∆Z: 0.10, 0.50 e 1.00 mm), assim como duas ferramentas de estampagem (DT: Ø10 e Ø15 mm). Foram aplicadas duas formas geométricas diferentes: Tronco de Cone e Tronco de Pirâmide, ambos com perfil radial das paredes verticais. Ao todo, foram realizados 15 experimentos diferentes na modalidade SPIF. Os experimentos foram realizados em uma máquina dedicada ao processo, capaz da aquisição dos valores de Força (FX, FY e FZ) durante a realização dos testes. Com a realização dos experimentos SPIF, foi possível a elaboração da Linha Limite de Fratura – LFC da chapa latão C-268 nas três espessuras investigadas, onde os resultados apontam para valores maiores de deformação verdadeira (1 vs 2), quando comparados aos valores da CLC. Adicionalmente, a LFC das três espessuras de chapas analisadas, apontam os valores das maiores deformações verdadeiras (1) muito próximos, evidenciando neste caso que a diminuição do Incremento Vertical (∆Z) é mais relevante para a estampagem do que o aumento da espessura da chapa. As geometrias Tronco de Cone e Tronco de Pirâmide apresentaram discrepâncias geométricas toleráveis em relação ao perfil projetado, mas diferentes entre si, influenciados pelo retorno elástico diferente de cada geometria. Entretanto, suas fraturas apresentaram o mesmo comportamento, propagação no sentido meridional. Os experimentos SPIF realizados com a ferramenta de estampagem com Ø10mm proporcionaram as maiores profundidades. A medição da espessura final (s1) próximas as regiões fraturadas, comprovou os valores medidos não ultrapassaram os respectivos valores resultantes da expressão matemática Lei do Seno, e ainda, que quanto menor a espessura inicial (s0) da chapa, menor a variação dos valores medidos e calculados. A análise das Forças (FX, FY e FZ) resultantes do processo SPIF mostram que quanto maior o Incremento Vertical (∆Z), maior a espessura inicial (s0) da chapa, e maior do diâmetro (DT) da ferramenta de estampagem, maiores serão as Forças necessárias no SPIF. Adicionalmente, foi possível determinar os valores de Atrito (µ), obtidos em função das Forças (FX, FY e FZ) do processo SPIF. / This paper presents a study of the Incremental Sheet Forming process, in Brass C-268 of different thicknesses (s0: 0.50, 0.70 and 1.00 mm), motivated by non-observance of research of this raw material in this sheet forming process. Currently, this material has great application in the manufacture of household items (plates, platters, etc.) and hardware for building (locks, vats, etc.), wind musical instruments and automotive radiator cores, having thus, a large industrial application field, and potential for the applications of the Incremental Sheet Forming process. The research is based on the characterization of raw materials, to obtain data such as Flow Curves, Anisotropy Indices (r), Forming Limit Curve and in Incremental Sheet Forming experiments, performed on a machine dedicated to this forming process. For the realization of the experiments, Vertical Increments with different values were used (∆Z: 0.10, 0.50 e 1.00 mm), As well as two forming tools (DT: Ø10 e Ø15 mm). Two different geometric forms were applied: Cone Frustum and Pyramid Frustum, both with radial profile of vertical walls. In all, 15 different SPIF experiments were performed. The experiments were carried out in a machine dedicated to the process, able to acquire the values of Force (FX, FY e FZ) during the tests. With the realization of SPIF experiments, it was possible to elaborate the Fracture Forming Line – FFL of Brass C-268 sheet, In the three thicknesses investigated, Where the results indicate higher values of true strain (1 vs 2), when compared to the FLC values. Additionally, the FFL of the three sheet thicknesses analyzed, indicate the values of the highest true deformations (1) very close, evidencing in this case, that the decrease of Vertical Increment (∆Z) is more relevant for the forming than the increase in sheet thickness. The Cone Frustum and Pyramid Frustum geometries presented tolerable geometric discrepancies in relation to the projected profile, more different from each other, influenced by different springback of each geometry. However, their fractures presented the same behavior, meridional direction propagation. The SPIF experiments performed with the forming tool with Ø10mm provided the greatest depths. The final thickness (s1) measurement near the fractured regions, proved the measured values did not exceed the respective values resulting from the mathematical expression Sine Law, and also, that the lower the initial thickness (s0) of sheet, lower the variation of the measured and calculated values. Analysis of Forces (FX, FY e FZ) resulting from the SPIF process, show that the larger the Vertical Increment (∆Z), larger the initial thickness (s0) of the sheet, and larger diameter (DT) of the forming tool, larger will be the necessary forces in SPIF. In addition, it was possible to determine the values of Friction (µ), obtained in function of the SPIF Forces (FX, FY e FZ).

O presente trabalho tem como objetivo conhecer o comportamento do aço inoxidável austenítico AISI 304L para o processo de Estampagem Incremental de Chapas (ISF - Incremental Sheet Forming), baseado nos parâmetros: raio da ferramenta RT, ângulo de parede a e passo vertical dz. Os experimentos baseiam-se na variante da Estampagem Incremental denominada Estampagem Incremental com Ponto Simples (SPIF - Single Point Incremental Forming). Foram realizados 29 ensaios, em três ferramentas com raios de 5, 8 e 10 mm. Basicamente, a estrutura empregada foi um dispositivo para fixação da chapa, um centro de usinagem vertical e um software de CAD/CAM. O melhor acabamento da superfície conformada medido através da média da rugosidade Rz foi alcançado com ferramentas de raio de 10 mm. Após a conformação, os corpos de prova apresentaram um significativo encruamento de seus grãos, o que conduziu parte da microestrutura originalmente austenítica a uma transformação martensítica induzida por deformação (efeito TRIP). Pode-se constatar também, que existe uma tendência do aumento do ângulo de parede aumentar a microdureza da região encruada. Os ensaios de Estampagem Incremental nesta pesquisa mostram que os gráficos das deformações exibem a tendência de que o modo como ocorrem as deformações, aproximam-se muito da deformação plana (Q2 0). / The objective of this work is to study the behavior of austenitic stainless steel AISI 304L during the ISF process (Incremental Sheet Forming). The study was based on the following parameters: tool radius RT, wall angle and vertical depth dz. The tests were based on a variation of the ISF process, called SPIF (Single Point Incremental Forming). A total of 29 tests were performed with 5, 8 and 10 mm of tool radius. Basically, the structure used was a rig for attachment of the sheet, a Vertical Machining Center and a CAD/CAM software. The best surface finish formed, measured by parameter RZ, was obtained with 10 mm of tool radius. After the forming, the specimens presented a significant mechanical hardening of the grains, which induced part of the microstructure originally austenitic to a martensitic transformation induced by deformation (TRIP effect). It can also be verified that there is a tendency that the increase of the wall angle increases the micro hardness of the mechanical hardened area. The graphs of strains show a trend: the deformation mode is very close to plane strain conditions (Q2 0).

Este trabalho apresenta um estudo sobre o processo de Estampagem Incremental de Chapas, em Latão C-268 de diferentes espessuras (s0: 0.50, 0.70 e 1.00 mm), motivado pela inobservância de pesquisas desta matéria prima neste processo de conformação de chapas. Atualmente, este material tem grande aplicação na confecção de utensílios domésticos (baixelas, travessas, etc) e ferragens para construção civil (espelhos, cubas, etc), instrumentos musicais de sopro e núcleos de radiadores automotivos, tendo assim, um amplo campo de aplicação industrial, e potencial para as aplicações do processo de Estampagem Incremental de Chapas. A pesquisa está pautada na caracterização das matérias primas, para a obtenção de dados como as Curvas de Escoamento, Índices de Anisotropia (r), Curvas Limite de Conformação (CLC) e em experimentos de Estampagem Incremental de Chapas, realizados em uma máquina dedicada a este processo de conformação. Para a realização dos experimentos, foram utilizados Incrementos Verticais com diferentes valores (∆Z: 0.10, 0.50 e 1.00 mm), assim como duas ferramentas de estampagem (DT: Ø10 e Ø15 mm). Foram aplicadas duas formas geométricas diferentes: Tronco de Cone e Tronco de Pirâmide, ambos com perfil radial das paredes verticais. Ao todo, foram realizados 15 experimentos diferentes na modalidade SPIF. Os experimentos foram realizados em uma máquina dedicada ao processo, capaz da aquisição dos valores de Força (FX, FY e FZ) durante a realização dos testes. Com a realização dos experimentos SPIF, foi possível a elaboração da Linha Limite de Fratura – LFC da chapa latão C-268 nas três espessuras investigadas, onde os resultados apontam para valores maiores de deformação verdadeira (1 vs 2), quando comparados aos valores da CLC. Adicionalmente, a LFC das três espessuras de chapas analisadas, apontam os valores das maiores deformações verdadeiras (1) muito próximos, evidenciando neste caso que a diminuição do Incremento Vertical (∆Z) é mais relevante para a estampagem do que o aumento da espessura da chapa. As geometrias Tronco de Cone e Tronco de Pirâmide apresentaram discrepâncias geométricas toleráveis em relação ao perfil projetado, mas diferentes entre si, influenciados pelo retorno elástico diferente de cada geometria. Entretanto, suas fraturas apresentaram o mesmo comportamento, propagação no sentido meridional. Os experimentos SPIF realizados com a ferramenta de estampagem com Ø10mm proporcionaram as maiores profundidades. A medição da espessura final (s1) próximas as regiões fraturadas, comprovou os valores medidos não ultrapassaram os respectivos valores resultantes da expressão matemática Lei do Seno, e ainda, que quanto menor a espessura inicial (s0) da chapa, menor a variação dos valores medidos e calculados. A análise das Forças (FX, FY e FZ) resultantes do processo SPIF mostram que quanto maior o Incremento Vertical (∆Z), maior a espessura inicial (s0) da chapa, e maior do diâmetro (DT) da ferramenta de estampagem, maiores serão as Forças necessárias no SPIF. Adicionalmente, foi possível determinar os valores de Atrito (µ), obtidos em função das Forças (FX, FY e FZ) do processo SPIF. / This paper presents a study of the Incremental Sheet Forming process, in Brass C-268 of different thicknesses (s0: 0.50, 0.70 and 1.00 mm), motivated by non-observance of research of this raw material in this sheet forming process. Currently, this material has great application in the manufacture of household items (plates, platters, etc.) and hardware for building (locks, vats, etc.), wind musical instruments and automotive radiator cores, having thus, a large industrial application field, and potential for the applications of the Incremental Sheet Forming process. The research is based on the characterization of raw materials, to obtain data such as Flow Curves, Anisotropy Indices (r), Forming Limit Curve and in Incremental Sheet Forming experiments, performed on a machine dedicated to this forming process. For the realization of the experiments, Vertical Increments with different values were used (∆Z: 0.10, 0.50 e 1.00 mm), As well as two forming tools (DT: Ø10 e Ø15 mm). Two different geometric forms were applied: Cone Frustum and Pyramid Frustum, both with radial profile of vertical walls. In all, 15 different SPIF experiments were performed. The experiments were carried out in a machine dedicated to the process, able to acquire the values of Force (FX, FY e FZ) during the tests. With the realization of SPIF experiments, it was possible to elaborate the Fracture Forming Line – FFL of Brass C-268 sheet, In the three thicknesses investigated, Where the results indicate higher values of true strain (1 vs 2), when compared to the FLC values. Additionally, the FFL of the three sheet thicknesses analyzed, indicate the values of the highest true deformations (1) very close, evidencing in this case, that the decrease of Vertical Increment (∆Z) is more relevant for the forming than the increase in sheet thickness. The Cone Frustum and Pyramid Frustum geometries presented tolerable geometric discrepancies in relation to the projected profile, more different from each other, influenced by different springback of each geometry. However, their fractures presented the same behavior, meridional direction propagation. The SPIF experiments performed with the forming tool with Ø10mm provided the greatest depths. The final thickness (s1) measurement near the fractured regions, proved the measured values did not exceed the respective values resulting from the mathematical expression Sine Law, and also, that the lower the initial thickness (s0) of sheet, lower the variation of the measured and calculated values. Analysis of Forces (FX, FY e FZ) resulting from the SPIF process, show that the larger the Vertical Increment (∆Z), larger the initial thickness (s0) of the sheet, and larger diameter (DT) of the forming tool, larger will be the necessary forces in SPIF. In addition, it was possible to determine the values of Friction (µ), obtained in function of the SPIF Forces (FX, FY e FZ).

Este trabalho busca alternativas para fabricação de coletores solares planos aplicando técnicas inovadoras em conformação de chapas metálicas. O objetivo é desenvolver um processo de fabricação flexível para placa absorvedora, empregando a técnica da Estampagem Incremental. Esta técnica utiliza uma matriz de suporte de PU, um prensa-chapas e um pequeno punção em conjunto com um centro de usinagem CNC. A Ferramenta utilizada consiste um punção de ponta esférica de fácil fabricação que "desenha" o canal de passagem da água diretamente na chapa, promovendo uma deformação pontual e progressiva. Para compor o canal utilizou-se a técnica de solda por atrito (Friction Stir Welding) com uma ferramenta simples que aproveita o mesmo ferramental da estampagem incremental em um “set-up” rápido da CNC. Foram utilizadas chapas de alumínio de 1mm de espessura. O novo coletor apresenta uma eficiência aprimorada em comparação aos fabricados pelo método tradicional, com uma geometria que favoreça a área de contato com a água. Este processo permite uma formidável flexibilização, viabilizando a produção de pequenos lotes e tornando possível produzir uma enorme variedade de produtos e componentes de geometrias complexas a partir de um ferramental simples e tempos de “set-up” reduzidos. / This work searches alternatives for solar energy collectors manufacture, applying new technologies of sheet metal forming. The objective is to develop a flexible fabrication process for the absorber sheet, using Incremental Sheet Forming. It consists in a PU support die, a blank holder and a small tool, applied in a CNC machine Center. The tool consists in a spherical edge punch of easy fabrication that “draws” the water channel directly into the sheet, promoting a punctual and progressive deformation. To compose the channel, it was used a second sheet jointed by Friction Stir Welding technique, with a simple tool that uses the same tooling of the Incremental Forming in a quick setup of the CNC. Aluminum sheets of 1mm tick were used. It is expected that this new collector panel should improve the thermal efficiency when compared to the traditionally fabricated, and with a geometry that benefits the contact area with the water. This process allows a formidable flexibilization, making the low volume production feasible, allowing the production of a great variety of products and components with complex geometries from simple tooling and reduced setup times.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento da chapa de latão 70/30 para o processo de Estampagem Incremental de Chapas (ISF - Incremental Sheet Forming), baseado nos parâmetros: ângulo de parede (ψ), passo vertical ( Z) e estratégia do caminho da ferramenta. Os experimentos baseiam-se na variante da Estampagem Incremental denominada Estampagem Incremental com Ponto Simples (SPIF - Single Point Incremental Forming). Foram realizados 18 ensaios usando uma ferramenta de estampar com raio (RT) de 5 mm. Para execução dos testes práticos, foram utilizados os recursos: softwares CAD/CAM, centro de usinagem CNC com três eixos, matriz incremental, ferramenta de estampagem incremental e um dispositivo prensa chapas. Além disso, o acabamento da superfície conformada foi medido através do parâmetro de rugosidade RZ nos principais ensaios, bem como a medição das deformações verdadeiras (j) e da espessura (s1). Os testes práticos demonstraram que a estratégia de usinagem espiral proporcionou um maior ângulo de parede, comparado à estratégia paralela de contorno. / This study aims to evaluate the behavior of 70/30 brass plate to the process of Incremental Sheet Forming - ISF, based on the parameters: wall angle (ψ), vertical step ( Z) and tool path strategy. The experiments were based on a variation of the ISF process, called SPIF (Single Point Incremental Forming). Eighteen tests were conducted using a punching tool with a radius (RT) of 5 mm. For the execution of practical tests, the resources were used: CAD / CAM software, CNC machining center with three axis. It was also used an incremental matrix, a tool for incremental forming and a sheet-press device. In addition, the surface finish was measured by RZ roughness parameter in the main tests, the same way the measurement of true strains (φ) and thickness (s1). The practice tests showed that the spiral machining strategy has provided a greater wall angle, compared to the parallel strategy contour.

O presente trabalho tem como objetivo conhecer o comportamento do aço inoxidável austenítico AISI 304L para o processo de Estampagem Incremental de Chapas (ISF - Incremental Sheet Forming), baseado nos parâmetros: raio da ferramenta RT, ângulo de parede a e passo vertical dz. Os experimentos baseiam-se na variante da Estampagem Incremental denominada Estampagem Incremental com Ponto Simples (SPIF - Single Point Incremental Forming). Foram realizados 29 ensaios, em três ferramentas com raios de 5, 8 e 10 mm. Basicamente, a estrutura empregada foi um dispositivo para fixação da chapa, um centro de usinagem vertical e um software de CAD/CAM. O melhor acabamento da superfície conformada medido através da média da rugosidade Rz foi alcançado com ferramentas de raio de 10 mm. Após a conformação, os corpos de prova apresentaram um significativo encruamento de seus grãos, o que conduziu parte da microestrutura originalmente austenítica a uma transformação martensítica induzida por deformação (efeito TRIP). Pode-se constatar também, que existe uma tendência do aumento do ângulo de parede aumentar a microdureza da região encruada. Os ensaios de Estampagem Incremental nesta pesquisa mostram que os gráficos das deformações exibem a tendência de que o modo como ocorrem as deformações, aproximam-se muito da deformação plana (Q2 0). / The objective of this work is to study the behavior of austenitic stainless steel AISI 304L during the ISF process (Incremental Sheet Forming). The study was based on the following parameters: tool radius RT, wall angle and vertical depth dz. The tests were based on a variation of the ISF process, called SPIF (Single Point Incremental Forming). A total of 29 tests were performed with 5, 8 and 10 mm of tool radius. Basically, the structure used was a rig for attachment of the sheet, a Vertical Machining Center and a CAD/CAM software. The best surface finish formed, measured by parameter RZ, was obtained with 10 mm of tool radius. After the forming, the specimens presented a significant mechanical hardening of the grains, which induced part of the microstructure originally austenitic to a martensitic transformation induced by deformation (TRIP effect). It can also be verified that there is a tendency that the increase of the wall angle increases the micro hardness of the mechanical hardened area. The graphs of strains show a trend: the deformation mode is very close to plane strain conditions (Q2 0).

Este trabalho busca alternativas para fabricação de coletores solares planos aplicando técnicas inovadoras em conformação de chapas metálicas. O objetivo é desenvolver um processo de fabricação flexível para placa absorvedora, empregando a técnica da Estampagem Incremental. Esta técnica utiliza uma matriz de suporte de PU, um prensa-chapas e um pequeno punção em conjunto com um centro de usinagem CNC. A Ferramenta utilizada consiste um punção de ponta esférica de fácil fabricação que "desenha" o canal de passagem da água diretamente na chapa, promovendo uma deformação pontual e progressiva. Para compor o canal utilizou-se a técnica de solda por atrito (Friction Stir Welding) com uma ferramenta simples que aproveita o mesmo ferramental da estampagem incremental em um “set-up” rápido da CNC. Foram utilizadas chapas de alumínio de 1mm de espessura. O novo coletor apresenta uma eficiência aprimorada em comparação aos fabricados pelo método tradicional, com uma geometria que favoreça a área de contato com a água. Este processo permite uma formidável flexibilização, viabilizando a produção de pequenos lotes e tornando possível produzir uma enorme variedade de produtos e componentes de geometrias complexas a partir de um ferramental simples e tempos de “set-up” reduzidos. / This work searches alternatives for solar energy collectors manufacture, applying new technologies of sheet metal forming. The objective is to develop a flexible fabrication process for the absorber sheet, using Incremental Sheet Forming. It consists in a PU support die, a blank holder and a small tool, applied in a CNC machine Center. The tool consists in a spherical edge punch of easy fabrication that “draws” the water channel directly into the sheet, promoting a punctual and progressive deformation. To compose the channel, it was used a second sheet jointed by Friction Stir Welding technique, with a simple tool that uses the same tooling of the Incremental Forming in a quick setup of the CNC. Aluminum sheets of 1mm tick were used. It is expected that this new collector panel should improve the thermal efficiency when compared to the traditionally fabricated, and with a geometry that benefits the contact area with the water. This process allows a formidable flexibilization, making the low volume production feasible, allowing the production of a great variety of products and components with complex geometries from simple tooling and reduced setup times.

O presente trabalho possui o objetivo de avaliar a aplicabilidade da metrologia em uma ferramenta de estampagem incremental de chapas. Para o estudo foi confeccionada uma ferramenta de estampagem com rebaixos em seu corpo cilíndrico para a fixação dos sensores que mediram a deformação relativa. As análises apresentadas nesta pesquisa representam os cuidados e processos necessários ao uso de extensômetros aliado a um processo de fabricação mecânica. No presente estudo define-se a calibração de um sistema de medição da deformação superficial da ferramenta de estampagem com auxílio da Extensometria. Para validar os resultados obtidos pelos métodos da instrumentação das medidas das deformações e forças no processo de estampagem incremental foram utilizados os métodos de Cálculos Analíticos e Simulação Numérica por meio de softwares de Elementos Finitos. No método de medida se considerou parâmetros que podem comprometer os valores medidos tais como a medida da temperatura utilizando equipamentos termovisor. Além disso, foram realizados 04 (quatro) ensaios preliminares com o intuito de avaliar a medição de forma satisfatória nos eixos X e Y do processo de estampagem incremental, efetuando análises das forças nesses eixos em tração e compressão. A estampagem incremental ocorreu por meio de um total de 09 (nove) Ensaios variando-se ângulo de parede (ψ) e espessura das chapas (s0). Os experimentos baseiam-se na variante de estampagem incremental denominada Estampagem Incremental de Ponto Simples (SPIF – Single Point Incremental Forming). Para a execução dos testes práticos foram utilizados recursos de hardware como Ponte Wheatstone, extensômetros, Termovisor, Centro de Usinagem CNC, matriz incremental, ferramenta de estampagem incremental e um dispositivo prensa chapas. Além de recursos de software CAD/CAM, DAQ (Data Acquisition System), Análise de Elementos Finitos. E recursos de cálculos analíticos como forma comprobatória de resultados. A partir dos procedimentos executados junto com aparato tecnológico foi possível efetuar as análises e medições das forças na ferramenta de estampagem incrementa com referência aos eixos X e Y. Demonstrando neste a aplicabilidade de extensometria para leitura e análise de forças no processo de ISF. / This present work has the objective of assessing the applicability of instrumentation science in an incremental forming tool. For this study was made a tool with recesses on its cylindrical body as a means of fixing the strain sensors. The study presented demonstrate some of the warning and processes required the use of Strain Gages combined with a mechanical manufacturing process. In the present study is defined as an acceptable calibration measuring system with the aid of Extensometry. To validate the results obtained by the methods of instrumentation measurements of the deformations and forces in incremental sheet forming process were used Analytical Calculations and Numerical Simulation using Finite Elements. The measurement method was considered parameters that can compromise the measured values such as temperature measurement devices using thermometer. In addition, we conducted four (04) preliminary tests in order to evaluate the measurement system in satisfactory form with measured variables such as X and Y axes. We analyses the traction and compression forces in both axes. After the preliminary step, was performed a total of nine (09) tests with incremental sheet forming process, varying wall angle (ψ) and the thickness (s0). The experiments are based on the Single Point Incremental Forming - SPIF. For the implementation of the practical tests were used hardware resources such as CNC Machining Center, Wheatstone Bridge, Strain Gauges, Thermal Imager, incremental matrix and incremental forming tool. Besides, we used softwares such as CAD/CAM, DAQ (Data Acquisition System) and Finite Element Analysis. From the technological procedures perform with apparatus was possible do carry out the analyzes and measurement of forces in incremental sheet forming tool increases about to the axes X and Y. Demonstrating the applicability of the extensometry for reading and analyzing forces in the ISF process.