Estampagem incremental : um novo conceito de produção

Abstract

A estampagem incremental é actualmente um processo promissor no que diz respeito à conformação plástica de materiais em chapa, estando associada a novos campos de aplicação, como o caso da biomecânica e da prototipagem rápida, onde a produção em série de um produto não é a prioridade, mas sim a análise individual da peça a conceber. Este método de deformação plástica distingue-se dos processos convencionais de estampagem por não requerer o uso de uma prensa, punção ou matriz, tendo assim como características principais o baixo custo, simplicidade e flexibilidade de implementação. Apesar dos vários estudos numéricos e experimentais efectuados, a pouca rapidez do processo e a baixa precisão dimensional continuam a ser os principais obstáculos na aplicação desta técnica. O uso da simulação numérica, recorrendo ao Método dos Elementos Finitos como ajuda para uma melhor percepção das particularidades do processo, vêm enfrentando vários obstáculos, principalmente relacionados com a precisão dos elementos finitos utilizados e com a rapidez do processo de solução dadas as grandes não linearidades envolvidas. Este trabalho pretende apresentar uma revisão detalhada do estado da arte nesta área, incluindo os desenvolvimentos mais recentes e os parâmetros mais importantes do processo. Ainda, serão estudados em pormenor casos de simulação numérica do processo recorrendo a elementos finitos sólidos para efeitos de generalidade e esquemas de solução implícitos para efeitos de precisão.

ABSTRACT: Incremental sheet forming is nowadays a promising process to produce small batch components from plastic deformation of sheet materials, which potential application into the field of rapid prototyping, part’s customization or biomechanics. This process differs from conventional stamping processes as not requiring the use of a press, a punch or a die. Doing so, its major features are the low cost, simplicity and flexible implementation. Although many experimental and numerical studies are being carried out recently, the low speed of production and low dimensional precision are the main obstacles in the application of this technique. The use of numerical simulation based on the finite element method as an aid for a better understanding of the process peculiarities has been facing many obstacles, mainly related to the accuracy of the finite element formulations employed and to large CPU times given the high nonlinearities present during simulation. The present work aims to give a detailed start of art on the process including the most recent developments and the most important input parameters. Additionally, special focus will be given to the study of finite element numerical simulation using solid elements for the sake of generality and implicit solution schemes for the sake of accuracy.