Otimização da Formação Incremental de Ponto Único de Folhas de Polímero através de FEM

A formação incremental de chapas representa um processo relativamente novo designado para formar chapas de metais puros, ligas, polímeros e compósitos para a fabricação de componentes em áreas onde a produção personalizada em um curto período e a baixo custo são exigidas. Sua variante mais comum, chamada formação incremental de ponto único, é um processo flexível que utiliza ferramentas muito simples; a chapa é fixada ao longo das bordas e uma ferramenta com cabeça hemisférica segue um caminho requerido para deformar a chapa localmente. Dessa forma, uma melhor formabilidade é alcançada sem matrizes dedicadas e com forças de formação baixas, que representam algumas das características atraentes deste processo. No entanto, e com especial referência às chapas termoplásticas, as peças formadas incrementalmente sofrem de defeitos peculiares como torção e rugosidade. Neste trabalho numérico, análises foram conduzidas através de um código comercial de elementos finitos, variando a estratégia do caminho da ferramenta na formação incremental de chapas de policarbonato. A investigação de algumas características, como as forças de formação, os estados de deformação, os níveis de energia e o tempo de formação foi realizada para determinar a estratégia do caminho da ferramenta capaz de otimizar o processo de formação incremental de chapas de polímero. Os resultados das análises numéricas destacam uma redução das forças de formação ao usar caminhos de ferramentas alternando passos diagonais para cima e verticais para baixo e, presumivelmente, um risco reduzido de falhas e defeitos. Além disso, essas soluções de estratégias de caminho de ferramenta também têm um impacto positivo no meio ambiente em termos de energia e não aumentam significativamente o tempo de fabricação.