Eraldo Jannone da Silva.

A presente proposta trata da criação de um núcleo de pesquisa orientada a problemas (NPOP) de acordo com as demandas da Secretaria de Desenvolvimento Econômico do Estado de São Paulo (SDE) intitulado "Desenvolvimento da cadeia de produção de componentes metálicos por manufatura aditiva". Este núcleo conta com a participação de seis instituições do estado de São Paulo (IPT, ITA, EPUSP, EESC-USP, UFSCar e IPEN) e uma instituição internacional (Fraunhufer-IPK).

In grinding operations, metal working fluids (MWF) are used to minimize the heat-associated problems such as surface cracks, burning, and tensile residual stresses. Filtration, recycling, and disposal of MWFs are additional cost factors. In response to eliminate the use of MWFs, the Brazilian research group has developed a method of dry grinding with precooled parts. In the method, a cryogenic medium is used to precool the part and subjected it to grinding operation without any MWF supply. However, the performance of the precooled parts in dry grinding depends on the shape, size, and dimensions of the part. Hence, in this collaborative project, investigations will be carried out to determine the advantages and disadvantages of the precooled parts in the dry grinding mode with a wide range of variables (different grinding processes, various workpiece dimensions), which were not given an attention so far. The German research group will focus on surface grinding, whereas the Brazilian research group will focus on cylindrical plunge grinding. To investigate the cooling method, both research groups will develop together a selection criteria and heat transfer simulations based on the part geometry, wheel and workpiece thermal properties to classify the suitable workpiece dimensions for a precooling method and in-situ partial precooling method (only a portion of the part is precooled). Based on simulation results, workpieces will be classified as large (not suitable for precooling method) and short (suitable for any cooling method), and accordingly, possible-cooling methods will be applied. A comprehensive knowledge on the capabilities of cryogenic application in grinding can be achieved. Ultimately, unrestricted exchange of the research results will lead to strengthen the relationship of this binational research group.

Produtividade em Pesquisa

Dentre os novos e enormes desafios atuais para a manufatura está a produção econômica e sustentável. A Manufatura Aditiva (MA), capaz de produzir com flexibilidade, total automação e sustentabilidade, surge com uma forte tendência à substituição, ao menos parcial, de processos tradicionais de fundição, forjamento e usinagem. Esta tecnologia foi abordada em workshop no IPT em 2015 com a presença de diretores, pesquisadores e representantes da indústria e de agências de fomento (FAPESP). Dada à relevância do tema foi sugerida a reunião das instituições envolvidas com MA no estado de São Paulo para o alinhamento de esforços no desenvolvimento dessa recente e inovadora tecnologia de Manufatura. Reunida a equipe e montada a presente proposta, em diversas reuniões, constatou-se que os desenvolvimentos futuros desta tecnologia estão, contudo, balizados por vários desafios tecnológicos, alguns destes tratados neste projeto. O acabamento superficial das peças obtidas por MA é um deles, uma vez que pode não atender algumas aplicações de alto desempenho, requerendo o uso de processos subtrativos, como a Usinagem de Alta Velocidade/Retificação (High Speed Machining/Grinding - HSM/G), caracterizando uma nova classe denominada de Processos Híbridos (PrH). Outros desafios que aparecem são o controle sobre a qualidade metalúrgica das peças produzidas e do sobremetal necessário para usinagem por HSM/G. Para isso necessita-se controlar a qualidade do pó e os parâmetros de processo; ambos objetos de estudo neste projeto. Em termos de MA, dois processos serão tratados de forma particular neste estudo: Powder Bed Deposition-PBD e Direct Energy Deposition-DED. O primeiro trata de fundir camadas sequenciais do leito metálico com uso de laser e o segundo envolve o uso concomitante do laser e do pó injetado sobre a superfície da peça. Finalmente, o projeto pretende organizar as pesquisas para a execução de dois produtos particularmente importantes para o setor produtivo: ferramentas para moldagem por injeção de termoplásticos e palhetas de turbina para geração de energia, ambos obtidos pelo uso do PrH. Além de promover o avanço científico e a formação de recursos nesta importante e inovadora área da engenharia de fabricação, o projeto pretende avançar sobre a fabricação de partes reais, as quais possuem forte caráter inovador. Workshops anuais, envolvendo a equipe do Project e o setor produtivo, estão entre as metas previstas, assim como pedidos de patentes de possíveis novos processos, procedimentos e produtos.

Processos abrasivos representam as principais metodologias para obtenção de acabamento e qualidade em peças metálicas. Como características principais, estes processos possuem relativo alto consumo de energia, insumos e, como consequência, alto impacto ambiental associado. Entretanto, as métricas tipicamente utilizadas para avaliação de desempenho destes processos relacionam produtividade e custo de produção. Neste projeto os processos abrasivos principais utilizados pela indústria metalmecânica: retificação e lixamento serão avaliados segundo indicadores mais amplos, direcionados ao monitoramento da sustentabilidade destes. O objetivo é analisar estes processos com métricas de impacto ambiental, financeiro e social. A avaliação será orientada por métricas localizadas em duas macro regiões de estudo e aplicação, os estados de São Paulo Brasil e Califórnia EUA. Desta forma será proposto um mapeamento dos processos frente as particularidades e políticas públicas destas regiões. A metodologia para análise será a aplicação de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV), com inventários coletados diretamente da execução de cenários de aplicação dos processos no laboratório, com a realização de testes de retificação cilíndrica externa com rebolo convencional de alto desempenho e processo de lixamento com lixas tipo flap discs. Por fim, serão propostas ações para melhorar a sustentabilidade dos processos abrasivos e disseminar conceitos sustentáveis na indústria de abrasivos e nas comunidades locais acima mencionadas.

Projeto de Produtividade em Pesquisa

Descrição: Chamada: Universal 14/2011 - Faixa B - de R$20.000,01 a R$50.000,00. Valor concedido: Custeio:R$ 29.703,65 Capital:R$ 10.151,04 Valor Global:R$ 39.854,69.

Research project within the Brazilian German Collaborative Research Initiative in Manufacturing - BRAGECRIM - Research Partners: University of São Paulo USP School of Engineering São Carlos - EESC, Brazil and Technische Universität Kaiserslautern TU Kaiserslautern, Germany.

Convênio Fapesp-DFG. Pesquisa colaborativa entre o Laboratório de Otimização dos Processos de Fabricação - OPF, da Escola de Engenharia de São Carlos - EESC - USP (Brasil) e o Institute of Production Engineering and Machine Tools (IFW) ? Leibniz Universität Hannover (Alemanha). Os objetivos do projeto são o desenvolvimento de novos métodos para produção de superfícies microestruturadas por retificação, bem como a obtenção da melhoria do processo através da utilização de rebolos microestruturados (texturizados).

Repasse de R$10.000,00 em duas parcelas semestrais de R$5.000,00

Projeto de Produtividade em Pesquisa

Desenvolvimento de um equipamento de produção orientado à remanufatura - Coordenação do WP6 - Implementação de um protótipo num ambiente de educação global