Por Adam Groseclose e Taylan Altan*

 

Publicado em Corte e Conformação de Metais, edição de maio de 2010.

 

Durante os últimos dois anos, prensas com 2.500 a 3.000 toneladas de capacidade foram desenvolvidas para conformar grandes painéis para aplicações automotivas. A Toyota e a Honda instalaram tais prensas de grande porte para a estampagem de componentes automotivos no Japão. Na Alemanha, a BMW instalou uma grande linha de prensas servoacionadas em sua planta situada na cidade de Dresden.

 

 

Capacidade

 

A figura 1 mostra a diferença entre a movimentação da prensa mecânica e a da servoacionada. Além da flexibilidade decorrente do controle da movimentação no deslizamento, as prensas servoacionadas oferecem consideráveis reduções do consumo de energia, especialmente nos modelos de alta capacidade.

 

 

Fig. 1 – As prensas servoacionadas oferecem a flexibilidade do movimento de deslizamento.

 

Nestes equipamentos, a potência do motor é maior do que nas prensas mecânicas com capacidade semelhante. Contudo, durante uma operação de estampagem (estampagem profunda, corte de blanques, cunhagem) a potência do servomotor é usada apenas quando a prensa está se movendo, uma vez que não há um volante em movimento contínuo, nem um mecanismo de embreagem/freio, como ocorre nas prensas mecânicas convencionais. Além disso, a energia da frenagem é transferida de volta para o sistema de potência durante a operação de frenagem dinâmica dos servomotores.

 

Também é possível instalar um sistema de armazenamento externo para compensar os picos de energia e reduzir a potência nominal demandada da rede local de energia elétrica, caso isso se justifique economicamente. Um exemplo desse armazenamento de energia é mostrado na figura 2.

 

 

Fig. 2 – A potência do motor principal pode ser atendida quase inteiramente pelo sistema de armazenamento de energia ⁽⁴⁾.

 

 

A energia da desaceleração é armazenada em um dispositivo externo e é usada quando a movimentação da prensa requer mais do que 235 hp para cada motor (dois motores, totalizando 470 hp). A energia armazenada – valor máximo de 470 hp – é usada quando são requeridos valores de pico de potência, de forma que a carga do sistema de fornecimento de energia elétrica mantém-se praticamente constante a aproximadamente 70 hp.

 

 

Comparações de produção

 

A melhor maneira de ilustrar a aplicação econômica das prensas servoacionadas modernas é fazer comparações sob condições reais de produção. Em um caso, uma prensa convencional de biela-manivela, de 1.100 toneladas, foi comparada com uma servoprensa com igual capacidade ⁽²⁾. A redução do tempo de ciclo e o aumento da produtividade, ao mesmo tempo em que foi mantida a velocidade de deslizamento durante o processo de deformação, podem ser vistos na figura 3.

 

 

Fig. 3 – Comparação das movimentações de deslizamento de uma prensa mecânica e de uma prensa servoacionada, ambas com capacidade de 1.100 toneladas, sob idênticas velocidades de deslizamento durante a conformação (Schuler-Weingarten).

 

A figura 4 ilustra a redução do tempo de ciclo resultante da redução do comprimento de curso da prensa servoacionada, ao mesmo tempo em que se manteve o mesmo perfil de velocidade de deslizamento durante a deformação. Neste caso, o acionamento da prensa encontra-se no módulo “pêndulo” – ou seja, em vez de fazer uma revolução total em uma direção, o eixo de acionamento roda para trás e para frente.

 

 

Fig. 4 – O tempo de ciclo é diminuído com a redução do comprimento do curso e a operação da servoprensa no modo de “pêndulo” (Schuler-Weingarten).

 

 

A vida do ferramental também pode ser prolongada com a diminuição da velocidade de impacto da ferramenta, ao mesmo tempo em que se reduz o tempo de ciclo (figura 5).

 

Fig. 5 – O tempo de ciclo e a velocidade de impacto são reduzidos quando se usa uma prensa servoacionada (Schuler-Weingarten).

 

 

As prensas servoacionadas podem economizar tempo e dinheiro por meio da redução do tempo de processo e do prolongamento da vida do ferramental. Apresentam um consumo de energia mais eficiente (em relação às prensas mecânicas) e têm ainda a capacidade de armazenar a energia regenerativa produzida durante as desacelerações do motor.

 

Esta é a primeira parte de uma série de dois artigos que trazem uma revisão das aplicações de grandes prensas servoacionadas usadas para a conformação de peças metálicas para automóveis. A segunda parte abordará novas tecnologias para servoprensas e almofadas de matrizes.

 

Referências

 

1) Osborn, J.; Stephan, P.: Servo Press Technology – Drive Design and Performance. Metalforming, ago. 2008, p. 18.

 

2) Bloom, T.: Servo-Drive Presses for the Next Generation Press Shop. Apresentação – Schuler-Weingarten A.G., p. 13.

 

3) Miyoshi, K.: Current Trends in Free Motion Presses. In: Proceedings from the 3^rd Int. Seminar on Precision Forming; Japan Society for Technology of Plasticity (JSTP). Nagoya, Japão, mar. 2004.

 

4) Bloom, T.: Servo-Drive Presses.

 

 

*Este estudo foi preparado por Adam Groseclose, pesquisador graduado associado ao Centro para Conformação de Precisão (CPF) (www.cpforming.org), da Ohio State University (EUA), e por Taylan Altan (www.ercnsm.org), professor e diretor da instituição. Este artigo foi publicado originalmente na seção “R&D Updates” do periódico norte-americano Stamping Journal, edição de junho de 2009, e na edição de maio de 2010 da revista Corte e Conformação de Metais. Tradução e adaptação de Antonio Augusto Gorni. Reprodução autorizada.

 

Tecnologia em conformação

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