Tópicos 1) Definição de modelo 2) Classificação dos modelos 3) Tipos de modelos e construção 4) Inovações do setor de fundição 5) Bibliografia 1) Definição de modelo Para definirmos o modelo inicialmente vamos falar um pouco sobre Fundição: É o processo de fabricação de peças metálicas, que consiste em vazar com metal líquido a cavidade de um molde com o formato e medidas da peça a ser fabricada, sua principal vantagem é a construção de forma econômica e praticamente definitiva de peças com geometria complexa, pode ser fabricado com materiais ferrosos ou não, exemplos: aço, ferro fundido, alumínio, cobre, zinco entre outros, para a fabricação dessas peças é necessário a utilização do MODELO que é a cópia fiel da peça a ser fundida, a confecção do modelo deverá ser confeccionado a partir de um projeto de seu respectivo desenho técnico, o modelo terá seu formato modelado por areias de fundição adequadas a fim de se obter um molde da peça a ser fabricada, o modelo deverá ainda prever em suas dimensões a contração volumétrica do metal, isto é, a compensação em termos de volume já que o aço irá contrair a medida que for solidificando, medidas excedentes no modelo são usadas para a formação do sobre-metal, uma adição extra de metal que posteriormente após solidificação será usinado na peça final para um melhor acabamento superficial, o modelo deverá ter um ângulo de saída
para que este não fique preso no molde com cerca de 2º a 4º graus de ângulo de abertura não sendo aceitos modelos com 90º ou menos, se este estiver fora desse padrão haverá contra saída, a impossibilidade de retirada do modelo do molde. Se uma peça possuir detalhes internos como cavidades por exemplo deverá ser usado um macho, os machos são utilizados para preencher cavidades ou passagens da peça. O macho é colocado no molde antes do vazamento do metal líquido. Os machos, como os moldes, devem apresentar certa resistência, permeabilidade e devem ser quebradiços para poderem ser retirados com facilidade. Para se obter essas características, os machos são confeccionados a base de areia e aglomerados.fabricado em caixas de macho seu corpo é moldado em areia e colocado numa posição estratégica no molde para que a peça seja produzida com perfeição, poderá ser usado ainda a marcação para macho um local especifico no molde onde o macho será apoiado. Abaixo uma esquematização de um macho no molde em areia.corte transversal. Quando o modelo for colocado no molde este poderá ser fechado através de caixas de moldagem por meio de pinos guia que auxiliam no travamento do modelo e o alinhamento correto entre tampa e fundo do molde, alguns modelos são partidos mas podem ser juntados e encaixados através de cavilhas que são pequenos machos que se encaixam em fêmeas encontrados nas placas dos modelos ou no fundo deles se forem bipartidos. 1,1) Características de um modelo usado em fundição A caracteristica do modelo a ser usado no processo de fundição depende da peça e do processo em que será fabricada, exemplo o tamanho da peça, se é de alta ou baixa produção, peça única, peça de grande porte etc, assim determinamos qual será o tipo de material do qual o modelo será construído, 1,2) Pinturas dos modelos: Os modelos ainda deverão ser pintados para que possa se identificar o material do qual a peça será fabricada e melhorar o acabamento exemplos: Azul aço, vermelho ferro fundido, preto marcações para machos, amarelo área a ser usinada ou bronze, amarelo e preto reforço estrutural ou falsa nervura.
2) Classificação do modelo Os modelos podem ser classificados quanto a sua forma construtiva: * Manual, emplacado ou caixa-placa. A) Manual: Não fixado em uma placa, manualmente conseguimos acessar todas as suas partes, pode ser bi-partido ou não, pode ter macho ou não, se houver detalhes internos poderá ter marcações para machos. É mais trabalhoso o uso desse tipo de modelo porque podem ocorrer falhas na hora da moldagem já que esse modelo é solto não emplacado. Podem ser usados para fabricação de peças de diferentes tamanhos, podem ter alto grau de complexidade quanto a geometria da peça ou não, podem ser confeccionadas por diferentes tipos de materiais. B) Emplacado: No modelo emplacado a figura da peça está fixada em uma placa essa poderá conter mais de uma figura, a placa poderá ser rebaixada assegurando um ótimo encaixe na hora do fechamento do molde assegurando o encaixe entre tampa e fundo. É usado para fabricação de peças em série já que pode haver vários modelos fixados em sua placa.
C) Modelo caixa-placa: Contém todas as características do modelo emplacado além de ser rebaixado e ter uma moldura nas bordas da caixa fazendo o papel de uma caixa de moldagem é mais vantajoso devido esse fato assim não há necessidade de moldar em caixa de moldagem 3) Tipos de modelos O mercado oferece vários tipos de modelo cada um com suas características, suas vantagens e desvantagens vamos conhecer alguns deles: A) Modelo em cera: usado para fabricação de peças pequenas, confeccionado em cera é usado para fabricação de jóias, peças bem pequenas, custo alto, são usados em moldagens de peças com superfície muito fina e modelagens delicadas,tem a vantagem de não necessitar de macho e baixa necessidade de usinagem. Sua fabricação se dá da seguinte forma, a cera é pressinada em uma matriz que dá a forma do modelo, a cera então é colocada em um canal formando o cacho ou árvore, essa é
revestida com uma lama cerâmica, são realizados diversos banhos nessa mistura para que o molde ganhe resistência mecânica a cera é removida e o molde estará pronto para receber o metal liquido. B) Modelo em madeira: O mais usado no processo de fundição pode ser confeccionado em diferentes tamanhos, por sua facilidade de produção e custo médio é o mais usado e um dos mais eficientes já que possui boa resistência mecânica e, porém têm a desvantagem de ser atacado pela ação do tempo, calor e umidade, seu acabamento não é tão bom, necessita ser armazenado de forma cuidadosa, prolongando sua vida de utilização. Sua fabricação se torna-se algo artesanal a partir do desenho da peça os modeladores fabricam os modelos esculpindo, cortando, lixando, pregando a madeira até que o modelo final seja obtido. Modelo em madeira fase intermediária de construção e fase final de construção
Outros modelos em madeira: (Modelos de médio e grande porte) C ) Modelo em isopor: É utilizado para fabricação de peça única, sua vantagem é que não necessita ser desmoldado já que o aço liquido irá consumir esse modelo durante o processo de fundição, tem baixo custo, fácil de ser transportado, tem acabamento deficiente mas sua principal desvantagem se dá a sua baixa resistência mecânica. O modelo em isopor é fabricado através de moldes onde o isopor (poliestireno) é fundido obtendo o modelo da peça. D) M o d e l o
em resina: São usados para fabricação de peças de média a grande escala tem alta durabilidade e resistência, seu custo é alto, possuem bom acabamento e podem se fixados em placas assim como os modelos em madeira Seu processo de fabricação é como o do isopor a resina é fundida em moldes e após a solidificação se obtêm o modelo da peça desejada. E) Modelos metálicos: São usados para fabricação de peças em série de alta produção, possui excelente resistência mecânica, sua durabilidade é muito boa já que são fabricados de metal duram muitos anos, possuem bom acabamento suas desvantagens são o alto custo de confecção e dificuldade de transporte já que o metal é o mais pesado entre os materiais usados na confecção de modelos. São fabricados a partir de moldes em que o aço é fundido e o modelo é obtido no final do processo
4) Inovações no setor de fundição Devido a alta competitividade e o crescimento do setor de fundição as empresas especializadas em fundição e confecção de modelos investem em pesquisa para desenvolverem produtos e máquinas que atendam o mercado com qualidade, durabilidade e rapidez com isso não introduzidas formas de confecção de modelo mais modernas. Em casos como os modelos de resina, materiais mais resistentes como a resina CIBA considerada de alta qualidade foram desenvolvidas para serem mais duráveis e de rápida solidificação. A prototipagem rápida é uma tecnologia para construir modelos e protótipos tridimensionais físicos moderna, utilizando como referência a matemática de sistemas de desenho, auxiliados por computador (CAD), que constroem protótipos através da superposição de camadas milimétricas de matérias-primas diversas (no caso específico do equipamento Modelmaker II é utilizada a cera de fundição). Os modelos utilizados na fundição em areia aglomerada por resinas são tradicionalmente confeccionados através da usinagem de madeira, plásticos ou metais, estando sujeitos às limitações de complexidade geométrica e tempo de fabricação impostos pelos processos de usinagem. Outro método de fabricação empregado é a fusão de plásticos em moldes de silicone ou madeira, recaindo em limitações no que diz respeito à precisão dimensional inerentes a este método. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo avaliar o uso de modelos produzidos pelatecnologia de Prototipagem Rápida, denominada estereolitografia, na fundição em moldes de areia aglomerada por resinas do tipo caixa fria fenólico-uretano. Uma característica comum aos Processos de Prototipagem Rápida é o fato de que o protótipo é formado não pela remoção de material (cutting processes) como nas fresadoras de alta velocidade, mas pela adição de matéria-prima. O processo necessita, obrigatriamente, de ser iniciado a partir de um arquivo virtual modelado tridimensionalmente ou proveniente de escaneamento tridimensional de modelo pré-existente, o qual é transferido para um software de gerenciamento do equipamento de prototipagem, que fará o fatiamento,
calculando o tempo necessário e a matéria-prima a ser utilizada na montagem dos valores relativos a cada protótipo. Os desenhos realizados à mão (ilustrações, sketches, renderings e vistas ortográficas), depois de aprovados, também podem ser transferidos para o meio virtual, pois os softwares possuem banco de dados relativo às pedras, materiais metálicos e texturas diversas, que facilitam a transposição de imagem. É importante ressaltar o fato de que a plena utilização dos programas de modelagem depende do aprendizado individual do usuário. A liberdade no processo de criação, que ocorre no desenho à mão livre, pode ser complementada ao ser transferida para o meio virtual, onde podem ser geradas informações precisas, ligadas ao dimensionamento (espessuras, peso, concavidades, convexidades, etc), possibilitando assim, a apresentação rápida de alternativas (alterações de cor, superfícies, texturas, elementos decorativos, etc) e de imagens fotorrealistas, com renderizações, (estas possibilidades dependem dos softwares utilizados e das capacidade computacional instalada), que funcionam como ferramentas auxiliares no processo de criação, pois permitem a visualização tridimensional (rotação) e o dimensionamento parametrizado (construção com dados matemáticos) do objeto.
Outra novidade são programas de computador que simulam todo o processo de fundição a ser realizado entre eles se destaca o Virtual Aluminum Castings (denominado simplesmente VAC daqui para a frente) é um conjunto de módulos computacionais desenvolvidos pelo Laboratório de Pesquisas e Engenharia Avançada da Ford Motor Company nos Estados Unidos, em colaboração com diversas universidades ao redor do globo. Esta ferramenta revolucionária integra o projeto do componente e a seleção dos processos de fabricação em um sistema de análise virtual, visando a otimização simultânea das propriedades do material, dos processos de fundição e do tratamento térmico, assim como da geometria do componente durante as primeiras fases de desenvolvimento do produto. Carlos. C. Engler-Pinto Jr.Em colaboração com John V. Lasecki, Mei Li, Xuming Su e John E Allison Ford Research & Advanced Engineering, Ford Motor Company, Dearborn, MI, USA VAC foi especialmente concebido para o desenvolvimento de cabeçotes e blocos de motores fabricados em ligas de alumínio fundido; é baseado em modelos avançados de materiais que fazem a ligação entre os principais fatores que afetam as propriedades finais, desde a escala atômica e nanoestrutural até a escala do componente propriamente dito. A partir da utilização do VAC, blocos e cabeçotes virtuais podem ser concebidos, fabricados, submetidos a tratamentos térmicos, e ter a durabilidade à fadiga avaliada em um computador, muito antes que estes componentes sejam de fato fabricados. VAC foi adotado e implementado com sucesso pela Ford Powertrain nos Estados Unidos, reduzindo significativamente o custo, o tempo de desenvolvimento e o peso final dos motores Ford.