Benchmarking Automotivo

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Olá muito boa noite!

Obrigado mais uma vez por visitarem o Blog “Carroceiros” de Plantão para falarmos sobre carrocerias automotivas.

 


Você já teve a sensação de ao abrir o seu carro e já ter visto uma peça de carroceria ou mesmo de acabamento semelhante em outro veículo? Por exemplo, a dobradiça da tampa traseira? Se a resposta é sim, não estranhe, isso é muito mais comum do que você possa imaginar, isso se chama Benchmarking.



Mas o que é de fato Benchmarking? Inicialmente o Benchmarking foi definido como o processo de comparar os processos de negócio de uma empresa com os de outras empresas concorrentes ou não concorrentes e as suas métricas de desempenho; este processo é usado na gestão e gerenciamento estratégico, no qual as organizações avaliam vários aspectos de seus processos em relação aos processos de melhores práticas das empresas concorrentes.


O benchmarking pode ser um evento único, mas é muitas vezes tratado como um processo contínuo em que as organizações procuram continuamente melhorar as suas práticas.

A técnica inicialmente utilizada para comparar estratégias corporativas existentes com o objetivo de alcançar o melhor desempenho possível em novas situações foi recentemente estendida para a comparação de produtos técnicos. Este processo é geralmente chamado de "técnica de benchmarking" ou "avaliação comparativa de produtos." Seu uso é bem difundido dentro da indústria automotiva, onde é vital para projetar novos produtos que correspondam às expectativas do usuário, á um custo mínimo, através da aplicação das melhores tecnologias disponíveis em todo o mundo. Os dados são obtidos através da Engenharia Reversa ou seja com a desmontagem total dos veículos da concorrência e analise minuciosa de seus sistemas (carroceria, painéis de portas, painel central, sistemas de freio, suspensão e etc.).



Tais análises foram inicialmente realizadas em casa pelas próprias montadoras e seus fornecedores, no entanto, como estas análises são caras, eles estão cada vez mais sendo terceirizados para empresas que se especializam nesta área.



A terceirização tem permitido uma redução drástica nos custos de cada empresa (através da partilha de custos) e no desenvolvimento de ferramentas eficientes (padrões, software).



No mundo são poucas as empresas que prestam esse tipo de serviço para as montadoras e o acesso ao resultado do trabalho destas empresas não é de fácil acesso, implica no pagamento de uma assinatura que não é lá muito barata.

Uma essas empresas, bastante conhecida pelas montadoras do mundo todo é a francesa A2Mac1  que atua desde 1997 e á cada ano vem demonstrando uma excelente evolução nos seus trabalhos. 



Então na próxima vez que tiver a impressão de já ter visto uma peça parecida em algum outro veículo, muito provavelmente você estará vendo o resultado do trabalho de Benchmarking.

Parte das fotos desse Post foram retiradas do site da A2Mac1                                  (http://a2mac1.fr/home/automotive-benchmarking.asp)

Tenham todos uma ótima semana e aproveitem bem o seu tempo ao lado daqueles que lhes fazem bem!

O Especialista


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Materiais de Construção Mecânica – Seleção, Uso e Solução (Parte 4)

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Materiais de Construção Mecânica – Seleção, Uso e Solução
Propriedades - Conceitos

Olá a todos que prestigiam o nosso Blog Carroceiros de Plantão.
Dando continuidade ao assunto sobre a escolha de materiais no desenvolvimento do produto, tentarei de uma forma sucinta passar alguns conceitos que determinam as propriedades mecânicas dos materiais.
Mas a partir desse post, mudarei um pouco o enfoque, vou entrar de vez no mundo dos materiais metálicos, materiais que são hoje, os mais difundidos e utilizados na cadeia produtiva de carrocerias na indústria automotiva.
Vamos lá então. Boa leitura a todos.
Metais, em quase toda a totalidade da gama, apresentam características muito parecidas e para diferencia-los precisamos conhecer alguns conceitos importantes sobre a resistência dos materiais.
Vamos iniciar nosso estudo entendo alguns desses  conceitos. Começaremos pelo conceito de Tensão e Deformação;

Tensão

Na mecânica, tensão é uma medida da intensidade das forças internas agindo entre as partículas de uma seção transversal de um corpo de material deformável. Essas forças internas são forças de reação contra as forças externas aplicadas no corpo. A tensão correspondente ao carregamento F pode ser obtida pela simples aplicação do principio do equilíbrio.

·         Tensão nominal ou tensão de engenharia:   σ = F/A0 [N/mm2]
·          Tensão real:  σ = F/A [N/mm2]


  
                                        Figura 1: Tensão em um corpo assumido como como contínuo.



O conhecimento da tensão real é mais interessante em estudos científicos sobre comportamento mecânico e os mecanismos de deformação envolvidos.

Na engenharia, para projetar estruturas e componentes mecânicos, utilizamos a tensão de engenharia.



Tensão de Escoamento (σe)

É o valor da tensão para a qual o material começa a se deformar plasticamente (deformação plástica). O valor de tensão de escoamento de um metal é uma medida de resistência à deformação plástica.

Alguns materiais (ex. aço, ferro) apresentam um patamar de escoamento bem definido , com limite superior e inferior (Fig.2).

                                                 


Figura 2: Diagrama Tensão (σ) x Deformação (ε) de um metal dúctil.

Limite Elástico (Le)

Quando submetido a uma força de tração o material sofre, inicialmente, apenas deformação elástica até ser alcançado o limite elástico; a partir deste ponto do ensaio começa a ocorrer, além da elástica, a deformação plástica ou permanente.


                                     


Figura 3: Diagrama Tensão (σ) x Deformação (ε) para determinação do Limite de Elástico

Tensão de Escoamento Convencionada (σ0,2)

Quando não apresenta patamar de escoamento claramente definido define-se, por norma, como tensão de escoamento aquela tensão para a qual o material já apresenta 0,2% de deformação permanente e então determina-se graficamente (Fig. 4) esse limite.

                                              


Figura 4: Diagrama Tensão (σ) x Deformação (ε) para Tensão de Escoamento Convencionada



Deformação

A deformação de engenharia é, portanto uma grandeza adimensional e representa um valor médio específico da deformação tomado sobre a extensão do segmento observado. É usual também representar o valor “ε” como percentual. A deformação ocorre quando é aplicada uma tensão ou variação térmica que altera a forma de um corpo.

As deformações por tensão podem ser classificadas basicamente em três tipos: deformação transitória ou elástica, deformação permanente ou plástica e ruptura.

Na deformação elástica, o corpo retorna ao seu estado original após cessar o efeito da tensão. Isso acontece quando o corpo é submetido a uma força que não supere a sua tensão de elasticidade (Lei de hooke).

Na deformação permanente, o corpo não retorna ao seu estado original, permanece deformado permanentemente. Isso acontece quando o corpo é submetido à tensão de plasticidade, que é maior daquela que produz a deformação elástica.

Na deformação por ruptura o corpo rompe-se em duas ou mais partes. A ruptura acontece quando um corpo recebe uma tensão inicialmente maior daquela que produz a deformação plastica; essa tensão tende a diminuir após o início do processo.

Tensão x Deformação

A partir da aplicação da tensão, obtemos uma determinada deformação e a partir desses valores podemos construir um gráfico, muito importante para entender o comportamento de um determinado material.

Tal gráfico é conhecido como Diagrama Tensão x Deformação:

       

Figura 5:  Diagrama Tensão (σ) x Deformação (ε) om os vários estágios de deformação de um metal dúctil.

                                               



Figura 6: Diagrama Tensão (σ) x Deformação (ε). Curva de tração real x deformação em tração
Módulo de Elasticidade (Módulo de Young)

Como vimos no post anterior, o módulo de elasticidade é a inclinação da curva tensão x deformação (σ  x ε) na região elástica.

É uma propriedade muito importante pois representa a rigidez do material, isto é, a sua resistência à deformação
elástica.
                                              




    Figura 7: Diagrama Tensão (σ) x Deformação (ε) para determinação do módulo de elasticidade (Módulo de Young)


Para a maioria dos metais, este módulo varia entre 45 GPa, para o magnésio, até 400 GPa, para o tungstênio. Os polímeros geralmente possuem módulo de elasticidade bem mais baixos, variando entre 0,002 e 4,8 GPa.

Alguns valores do módulo de elasticidade:
·         Metais: varia entre 45 GPa (Mg) e 407 GPa (W);
·         Cerâmica: entre 70 e 500 GPa e Diamante = 1000Gpa
·         Polímeros: entre 0,007 e 4 GPa.

 Resiliência

A resiliência é a capacidade de um material em absorver energia quando ele é deformado elasticamente e depois, com o descarregamento, ter essa energia recuperada.
A propriedade associada é o módulo de resiliência (Ur) que representa a energia de deformação por unidade de volume para tencionar o material até o seu limite elástico. Na tração, é a área abaixo da curva σ x ε até o limite elástico.

        


Figura 8: Diagrama Tensão (σ) x Deformação (ε). Correlação de Resiliência entre material metálico e materiais cerâmicos


 Tenacidade

Tenacidade é a energia mecânica, ou seja, o impacto necessário para levar um material à ruptura. Tenacidade é uma medida de quantidade de energia que um material pode absorver antes de fraturar. Os materiais cerâmicos, por exemplo, têm uma baixa tenacidade.

Segundo a tenacidade um material pode ser:

• Friável (frágil, quebradiço): Que pode ser quebrado ou reduzido a pó com facilidade;

• Maleável: Pode ser transformado facilmente em lâminas;

• Séctil: Pode ser facilmente cortado com uma lâmina;

• Dúctil: Pode ser transformado facilmente em fios;

• Flexível: Pode ser dobrado, mas não recupera a forma anterior;

• Elástico: Pode ser dobrado mas recupera a forma anterior.
Tal energia pode ser calculada através da área num gráfico Tensão x Deformação do material, portanto basta integrar a curva que define o material, da origem até a ruptura (Fig. 9).

Uma confusão comum ao termo é achar que um material duro é também tenaz, como exemplo temos o diamante, que só pode ser riscado por outro diamante (logo, extremamente rígido), mas pode ser quebrado se sofrer uma requisição muito alta como uma martelada.


                              


Figura 9: Diagrama Tensão (σ) x Deformação (ε). Área característica de Tenacidade de Materiais Metálicos


                 


Figura 10: Diagrama Tensão (σ) x Deformação (ε). Áreas característica de Tenacidade de Materiais Cerâmicos e Materiais Metálicos
Para aqueles que acompanham o desenvolvimento do assunto, Materiais de Construção Mecânica, esse post foi bem mais direcionado e específico. Abordamos pontos importantes para a escolha do material mais apropriado ao produto a ser desenvolvido, e suas propriedades. Apresentamos conceitos e propriedades, e focamos num grupo específico, o grupo dos metálicos, o mais utilizado e importante para a construção de carrocerias automotivas.
Abordamos os conceitos de tensão, deformação, seus limites, propriedades como tenacidade e resiliência.
O próximo passo é estudar um evento único e mais complexo, que demanda muito estudo por parte da engenharia mecânica e dos materiais, e muito importante para nós, desenvolvedores do produto: é o efeito da fadiga.
Ficarei muito grato se puderem me dar um feedback sobre meus, aqui mesmo no Blog no campo COMENTÁRIOS.
Desejo a todos um bom fim de semana e até a próxima.









Mauro Chilese Gobbi
CAE Specialist Engineer


Bibliografia
Dieter, G.E. (1991) Engineering Design, A Materials and Processing Approach, 2nd edition, Chapter 5, McGraw-Hill, New York.

CALLISTER, Jr., W.D. Materials Science and Engineering. 7 º ed. New York: John Wiley & Sons, Inc, 2007.
Murnaghan, F. D. (1937): "Finite deformations of an elastic solid", en American Journal of Mathematics, 59, pp. 235-260.
Atkin, Raymond John. 'An introduction to the Theory of Elasticity' (em inglés). [S.l.]: North-Holland (ed.), 1980. ISBN 0-486-44241-1

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