BR102016008562A2 - METHOD FOR MANUFACTURING A PART, VEHICLE PART AND A PART MANUFACTURING SYSTEM - Google Patents

Abstract

resumo processo de fabricação de peça, peça de veículo e sistema para fabricação de peça a presente invenção descreve um processo e um sistema para fabricação de peças. especificamente, a presente invenção compreende um processo automatizado para fabricação de peças em material compósito realizado por robô com a utilização de pistolas pulverizadoras. a presente invenção se situa nos campos da engenharia mecânica e de materiais.Abstract Part Manufacturing Process, Vehicle Part and Part Manufacturing System The present invention describes a part manufacturing process and system. Specifically, the present invention comprises an automated process for fabricating parts made of robot composite material using spray guns. The present invention is in the fields of mechanical and materials engineering.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção Processo de Fabricação de Peça, Peça de Veículo e Sistema Para Fabricação De Peça Camoo da Invenção [0001] A presente invenção descreve um processo automatizado de fabricação de peças. A presente invenção se situa nos campos da engenharia mecânica e de materiais.Inventory Patent Report Part Manufacturing Process, Vehicle Part and System For Invention Camoo Part Manufacturing The present invention describes an automated part manufacturing process. The present invention is in the fields of mechanical and materials engineering.

Antecedentes da Invenção [0002] Um grande foco para a área automobilística é a redução de peso dos veículos, pois assim sua eficiência é aumentada e consumo diminuído, para isto recorrer à engenharia de materiais é imprescindível, pois com a alteração dos materiais usados para fabricação dos componentes do veículo se obtém a redução de peso, porém está alteração deve ser bem estudada, pois os materiais substituídos devem resistir aos mesmos esforços mecânicos.BACKGROUND OF THE INVENTION A major focus for the automotive area is the weight reduction of vehicles, as their efficiency is increased and their consumption is reduced. Material engineering is therefore essential because of the change in materials used for manufacturing. The weight of the vehicle components is reduced, but this change should be carefully studied, as the replaced materials must withstand the same mechanical stresses.

[0003] Essa necessidade é maior ainda quando se pensa em veículos de grande porte, como ônibus, pois estes veículos possuem uma maior gama de componentes internos de acabamento.This need is even greater when thinking of large vehicles such as buses, as these vehicles have a wider range of internal trim components.

[0004] A solução utilizada em ônibus é a utilização de polímeros ou materiais compósitos, que são leves, resistentes e possuem certa facilidade para confecção de geometria mais complexas. Porém a produção de alguns materiais poliméricos necessita de uma ou mais etapas de cura, o que aumenta os custos e tempo do processo.The solution used in buses is the use of polymers or composite materials, which are lightweight, resistant and easy to make more complex geometry. However, the production of some polymeric materials requires one or more curing steps, which increases the costs and process time.

[0005] O processo atual para a confecção destas peças é realizado manualmente com a utilização de pistolas pulverizadoras e requer um total de 17 ou mais pessoas, o que requer muita mão de obra e tempo de processo, pois as operações de aplicação do material devem ser intercaladas por etapas de cura, uma alternativa para otimizar o tempo de processo gera altos custos pois requer uma área para que o operário possa trabalhar em uma peça em quanto outras estão em etapa de cura. O processo utilizado atualmente é denominado “Spray Up”, que é um compósito de poliéster com fibra de vidro. Outro inconveniente do processo manual é a dependência de habilidade do operador, pois pode ocorrer a variação de espessura ao decorrer da peça.[0005] The actual process for making these parts is done manually using spray guns and requires a total of 17 or more people, which requires a lot of manpower and processing time as material application operations must Being interspersed with curing steps, an alternative to optimizing process time generates high costs as it requires an area for the worker to work on one part while others are curing. The process currently used is called “Spray Up”, which is a fiberglass polyester composite. Another drawback of the manual process is the operator's dependence on skill, as it may vary in thickness throughout the workpiece.

[0006] A imprecisão do processo manual além de não garantir uma espessura continua gera uma quantidade significativa de rebarbas e imperfeições, necessitando de processos de rebarbar e de acabamento, reduzindo a eficiência do processo, pois o material retirado deve ser descartado.The inaccuracy of the manual process, besides not guaranteeing a continuous thickness, generates a significant amount of burrs and imperfections, necessitating deburring and finishing processes, reducing the process efficiency, since the removed material must be discarded.

[0007] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.Thus, from what is clear from the researched literature, no documents were found anticipating or suggesting the teachings of the present invention, so that the solution proposed here has novelty and inventive activity in relation to the state of the art.

Sumário da Invenção [0008] Dessa forma, a presente invenção tem por objetivo resolver os problemas constantes no estado da técnica a partir da mudança de materiais e equipamentos utilizados, desenvolvendo um processo mais produtivo e com maior qualidade, evitando variações na espessura das peças, reduzindo a alta geração de rebarbas e facilitando a retirada da peça do molde.Thus, the present invention aims to solve the constant problems in the state of the art by changing the materials and equipment used, developing a more productive and higher quality process, avoiding variations in the thickness of the parts, reducing the high generation of burrs and facilitating the removal of the mold part.

[0009] Em um primeiro objeto, a presente invenção possui um processo de fabricação de peça que utiliza um molde e apresenta as seguintes etapas: a. Aplicação de pelo menos uma primeira camada de poliuréia; b. Aplicação de pelo menos uma camada de poliuretano.[0009] In a first object, the present invention has a part manufacturing process that uses a mold and has the following steps: a. Application of at least a first layer of polyurea; B. Application of at least one polyurethane layer.

[0010] Em uma concretização do processo, a dita camada de poliuretano está na forma de um compósito reforçado com fibra de vidro.In one embodiment of the process, said polyurethane layer is in the form of a fiberglass reinforced composite.

[0011] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta uma peça de veículo a qual é produzida pelo processo descrito acima.In a second object, the present invention features a vehicle part which is produced by the process described above.

[0012] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um sistema para fabricação de peça que possui os seguintes componentes: a. pelo menos uma unidade injetora de alta pressão de poliuretano (2); b. pelo menos uma cabine spray compreendendo pelo menos um robô ou equipamento manual possuindo cabeçote de mistura de alta pressão com picotador de fibra de vidro acoplado (3);In a third object, the present invention provides a part fabrication system having the following components: a. at least one high pressure polyurethane injection unit (2); B. at least one spray booth comprising at least one robot or hand held equipment having a high pressure mixing head with a coupled fiberglass perforator (3);

[0013] Em uma concretização, o sistema compreende adicionalmente pelo menos uma unidade de (4).In one embodiment, the system further comprises at least one unit of (4).

[0014] Ainda, o conceito inventivo comum a todos os contextos de proteção reivindicados fazem referência a um processo automatizado para fabricação de peças em material compósito apresentando qualidade elevada e redução significativa de tempo de processo.Furthermore, the inventive concept common to all claimed protection contexts refers to an automated process for manufacturing composite material parts having high quality and significant reduction of process time.

[0015] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.[0015] These and other objects of the invention will be immediately appreciated by those skilled in the art and companies having an interest in the segment, and will be described in sufficient detail for their reproduction in the following description.

Breve Descrição das Figuras [0016] São apresentadas as seguintes figuras: [0017] A figura 1 mostra um possível layout dos mecanismos, unidade de injeção de alta pressão de poliuretano e painel de controle do equipamento (2) e a cabine de spray com robô portando cabeçote de mistura de alta pressão acoplado com picotador de fibra de vidro (3).Brief Description of the Figures [0016] The following figures are shown: [0017] Figure 1 shows a possible layout of the mechanisms, high pressure polyurethane injection unit and equipment control panel (2) and the robot spray booth. carrying high pressure mixing head coupled with fiberglass perforator (3).

[0018] A figura 2 mostra outro possível layout dos mecanismos apresentando a, unidade de controle da injetora de alta pressão (2), cabine spray com robô portanto cabeçote de mistura de alta pressão acoplado com picotados de fibra de vidro (3).Figure 2 shows another possible layout of the mechanisms featuring the high pressure injector control unit (2), spray booth with robot and therefore the high pressure mixing head coupled with perforated fiberglass (3).

[0019] A figura 3 mostra o interior de uma cabine spray (3) apresentando uma mesa giratória (3.1), um molde (3.2) e um robô (3.3).Figure 3 shows the interior of a spray booth (3) featuring a turntable (3.1), a mold (3.2) and a robot (3.3).

[0020] A figura 4 mostra uma comparação entre o processo do estado da técnica e o processo da presente invenção ressaltando a economia em mão-de-obra e no número de etapas para a confecção de uma peça.Figure 4 shows a comparison between the state of the art process and the process of the present invention highlighting the labor saving and the number of steps for making a part.

Descrição Detalhada da Invenção [0021] As descrições que seguem são apresentadas a título de exemplo e não limitativas ao escopo da invenção e farão compreender de forma mais clara o objeto do presente pedido de patente.Detailed Description of the Invention The following descriptions are given by way of example and not limiting the scope of the invention and will more clearly understand the subject matter of the present patent application.

[0022] Em um primeiro objeto, a presente invenção possui um processo de fabricação de peças que utiliza um molde e apresenta as seguintes etapas: a. Aplicação de pelo menos uma primeira camada de poliuréia; b. Aplicação de pelo menos uma camada de poliuretano.[0022] In a first object, the present invention has a parts manufacturing process that uses a mold and has the following steps: a. Application of at least a first layer of polyurea; B. Application of at least one polyurethane layer.

[0023] Em uma concretização, a dita camada de poliuretano está na forma de um compósito reforçado com fibra de vidro.In one embodiment, said polyurethane layer is in the form of a fiberglass reinforced composite.

[0024] Em uma concretização, a presente invenção apresenta um processo para fabricação de peças em material polimérico ou compósito que são utilizadas em ônibus.[0024] In one embodiment, the present invention provides a process for manufacturing polymeric or composite material parts that are used in buses.

[0025] As peças podem possuir diversas geometrias, o que determinara este fator é o formato do molde usado durante o processo, sendo que cada molde possui uma programação específica. O molde pode ser confeccionado a partir que qualquer material, desde que resista às temperaturas envolvidas no processo, não necessitando ter um sistema de aquecimento.[0025] Parts can have several geometries, which will determine this factor is the shape of the mold used during the process, each mold having a specific programming. The mold can be made from any material as long as it resists the temperatures involved in the process and does not need to have a heating system.

[0026] A camada de poliuréia é aplicada antes da camada de poliuretano. De forma que a camada de poliuréia tem a função de agregar acabamento de qualidade, copiando com perfeição a superfície do molde (texturas e formas). Posteriormente é aplicado pelo menos uma camada de poliuretano.The polyurea layer is applied before the polyurethane layer. So the polyurea layer has the function of adding quality finish, perfectly copying the mold surface (textures and shapes). Afterwards at least one polyurethane layer is applied.

[0027] Em uma concretização do processo, a aplicação é realizada por pelo menos um robô ou manualmente) [0028] Em uma concretização do processo, o molde é fixado a uma mesa giratória.In one process embodiment, the application is performed by at least one robot or manually) In one process embodiment, the mold is fixed to a turntable.

[0029] A aplicação das camadas é realizada por robôs através de pistolas pulverizadoras. O molde é fixado a uma mesa giratória automatizada, que realiza movimentos que facilitam a ação do robô. Em uma concretização, é utilizado apenas um robô.Layers are applied by robots through spray guns. The mold is attached to an automated turntable, which performs movements that facilitate robot action. In one embodiment, only one robot is used.

[0030] Em uma concretização, o processo compreende adicionalmente pelo menos uma etapa de aplicação de revestimento. Em uma concretização, o dito revestimento é uma tinta.In one embodiment, the process further comprises at least one coating application step. In one embodiment, said coating is a paint.

[0031] Todo o processo pode ser realizado por apenas quatro pessoas que ficam responsáveis por alimentar o robô, retirar as peças dos moldes, realizar a troca dos moldes e rebarbar as peças.[0031] The entire process can be performed by only four people who are responsible for feeding the robot, removing the mold parts, changing the molds and deburring the parts.

[0032] Dentre as vantagens do processo, podemos citar: Automação do processo simplificada;Among the advantages of the process, we can mention: Simplified process automation;

Eliminação do tempo de cura;Elimination of healing time;

Aumento da capacidade produtiva;Increased productive capacity;

Baixo investimento em ferramental (redução do número de ferramentas para atender demanda);Low investment in tooling (reduced number of tools to meet demand);

Utilização dos moldes atuais do processo de spray up (estado da técnica); Várias configurações possíveis de materiais, podendo atender a varias especificações de desempenho;Use of current spray up process molds (state of the art); Various configurations of materials possible and can meet various performance specifications;

Redução de peso das peças;Weight reduction of parts;

Eliminação emissão de estireno;Elimination of styrene emission;

Redução da área necessária para processo;Reduction of area required for process;

Aplicação de isolamento térmico conjunto;Application of thermal insulation joint;

[0033] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta uma peça de veículo a qual é produzida pelo processo descrito acima. Em uma concretização, o veículo é um ônibus.In a second object, the present invention features a vehicle part which is produced by the process described above. In one embodiment, the vehicle is a bus.

[0034] Para fins da presente invenção, o termo “mesa giratória” (este equipamento já existia para aplicações diferentes) faz referência a qualquer mesa que possua pelo menos um eixo de rotação e que seja automatizada seguindo uma programação.For purposes of the present invention, the term "turntable" (this equipment already existed for different applications) refers to any table having at least one axis of rotation and which is automated following a schedule.

[0035] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um sistema para fabricação de peças que possui os seguintes componentes: a. pelo menos uma unidade injetora de alta pressão de poliuretano (2); b. pelo menos uma cabine spray compreendendo pelo menos um robô ou equipamento manual possuindo cabeçote de mistura de alta pressão acoplado com picotador de fibra de vidro (3).In a third object, the present invention features a system for manufacturing parts that has the following components: a. at least one high pressure polyurethane injection unit (2); B. at least one spray booth comprising at least one robot or hand held equipment having a high pressure mixing head coupled with a fiberglass perforator (3).

[0036] Em uma concretização, a presente invenção apresenta um sistema para fabricação de peças em material polimérico ou compósito que são utilizadas em ônibus.In one embodiment, the present invention provides a system for manufacturing polymeric or composite material parts that are used in buses.

[0037] O sistema é composto por pelo menos uma unidade injetora de alta pressão, uma unidade de spray contendo cabeçote de mistura de alta pressão acoplado com picotador de fibra de vidro e uma cabine spray..The system consists of at least one high pressure injection unit, one spray unit containing high pressure mixing head coupled with fiberglass perforator and one spray booth.

[0038] A unidade injetora de alta pressão é responsável por dosar os materiais envolvidos no processo, para que a mistura possua a configuração desejada e enviar o material com alta pressão ao cabeçote de mistura, controlando todos os parâmetros de dosagem, pressão e temperatura, permitindo controle de relatórios de consumo dos materiais.The high pressure injector unit is responsible for dosing the materials involved in the process so that the mixture has the desired configuration and sending the high pressure material to the mixing head, controlling all dosage, pressure and temperature parameters, allowing control of material consumption reports.

[0039] A cabine spray é formada por pelo menos um robô e uma mesa automatizada. A cabine spray é onde ocorre o preenchimento do molde para a formação da peça, o preenchimento é realizado através de um robô programado que utiliza cabeçote de mistura, bico de spray e unidade picotadora de fibra de vidro.[0039] The spray booth consists of at least one robot and an automated table. The spray booth is where the mold filling for part forming takes place, the filling is carried out through a programmed robot using mixing head, spray nozzle and fiberglass shredder unit.

[0040] Os processos já existentes utilizam comumente resina de poliéster. Por outro lado, o sistema e processo desenvolvidos são baseados em poliuretano, o qual possui uma reação mais rápida.Existing processes commonly use polyester resin. On the other hand, the developed system and process are based on polyurethane, which has a faster reaction.

[0041] Os processos existentes utilizam pintura no molde, para isso é necessário um molde de alumínio aquecido (o qual apresenta custo elevado) para que a pintura possa curar. No processo desenvolvido, a poliureia faz esta função de dar o acabamento e copiar as texturas do molde, dependendo da aplicação um processo de pintura posterior pode ser aplicado apenas como camada protetiva contra ação da radiação UV- visível.Existing processes use paint in the mold, for this a heated aluminum mold (which is expensive) is required for the paint to cure. In the developed process, the polyurea performs this function of finishing and copying the mold textures, depending on the application a subsequent painting process can be applied only as a protective layer against the action of UV-visible radiation.

[0042] Dentre as vantagens do sistema, podemos citar: Utilização de moldes de baixo custo e sem refrigeração, desta forma havendo a possibilidade de utilizar os moldes já existentes;Among the advantages of the system we can mention: Use of low cost molds and without refrigeration, thus having the possibility of using the existing molds;

Eliminação de etapas de cura (redução de gasto energético); Fabricação do componente em apenas um equipamento; Aplicação do material por robô ou manualmente;Elimination of healing steps (reduction of energy expenditure); Manufacture of the component in only one equipment; Application of the material by robot or manually;

Controle de camada aplicada;Applied layer control;

Controle de dosagem de materiais;Dosage control of materials;

Controle de relatórios gerenciais de consumos de material item a item;Control of management reports of material consumption item by item;

Controle de variáveis de temperatura e pressão;Control of temperature and pressure variables;

Ciclos de limpeza e recirculação de materiais para paradas de produção;Material cleaning and recirculation cycles for production shutdowns;

Alimentação por monovia e mesa com 7o Eixo.Powered by monovia and table with 7th axis.

ReivindicaçõesClaims

Claims (10)

1. Processo de fabricação de peça caracterizado por utilizar um molde e apresentar as seguintes etapas: a. Aplicação de pelo menos uma camada de poliuréia; b. Aplicação de pelo menos uma camada de poliuretano.1. Part manufacturing process characterized by using a mold and having the following steps: a. Application of at least one polyurea layer; B. Application of at least one polyurethane layer. 2. Processo de fabricação de peça, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dita camada de poliuretano estar na forma de um compósito reforçado com fibra de vidro.Workpiece manufacturing process according to claim 1, characterized in that said polyurethane layer is in the form of a fiberglass reinforced composite. 3. Processo de fabricação de peça, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelas peças serem de veículo.Part manufacturing process according to Claim 1 or 2, characterized in that the parts are made of vehicles. 4. Processo de fabricação de peça, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo veículo ser ônibus.Part manufacturing process according to Claim 3, characterized in that the vehicle is a bus. 5. Processo de fabricação de peça, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela aplicação ser realizada por pelo menos um robô e pelo molde ser fixado a uma mesa giratória.Workpiece manufacturing process according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that the application is carried out by at least one robot and the mold is fixed to a turntable. 6. Processo de fabricação de peça, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender adicionalmente pelo menos uma etapa de aplicação de revestimento.Workpiece manufacturing process according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that it further comprises at least one coating application step. 7. Processo de fabricação de peça, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo revestimento ser uma tinta.Workpiece manufacturing process according to Claim 6, characterized in that the coating is a paint. 8. Peça de veículo caracterizada por ser obtida pelo processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.Vehicle part characterized in that it is obtained by the process as defined in any one of claims 1 to 7. 9. Peça de veículo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo veículo ser ônibus.Vehicle part according to Claim 8, characterized in that the vehicle is a bus. 10. Sistema para fabricação de peça, caracterizado por compreender: a. pelo menos uma unidade injetora de alta pressão (1); eb. pelo menos uma cabine spray compreendendo pelo menos um robô ou equipamento manual possuindo cabeçote de mistura de alta pressão com picotador de fibra de vidro acoplado (3).10. Part manufacturing system, comprising: a. at least one high pressure injection unit (1); eb. at least one spray booth comprising at least one robot or hand held equipment having a high pressure mixing head with a fiberglass perforator attached (3).