Método multicriterial para seleção de processos de fundição de metais

Abstract

O objetivo principal da tese foi desenvolver um método multicriterial de seleção de processos de fundição de metais (MMSPF) para fabricação de componentes, considerando-se critérios técnicos, ambientais e econômicos para ser aplicado nas fases iniciais do desenvolvimento do componente. O MMSPF é constituído pelos módulos de seleção técnica e econômica. O módulo de seleção técnica é destinado a antecipar as atividades de seleção de processos, a serem desenvolvidas na fase de projeto preliminar, enquanto o módulo de seleção econômica é destinado a antecipar as atividades de seleção de processos, necessárias à fase de projeto detalhado. O MMSPF realiza a seleção de processos de forma sequencial. Inicialmente, avaliando aspectos técnicos e, posteriormente, considerando aspectos econômicos. O MMSPF contempla as seis classes de ligas metálicas mais utilizadas na produção de componentes fundidos: aços, ferros fundidos, ligas de alumínio, ligas de cobre, ligas de magnésio e ligas de zinco, apropriadas aos processos de fundição de metais destinados à produção de peças. O MMSPF contempla os quinze principais processos de fundição de metais destinados a produção de peças: areia verde – manual (P1), areia verde – mecanizada (P2), areia verde – automatizada (P3), areia silicato - CO2 (P4), areia com resina – cura frio (P5), areia com resina – shell molding (P6), processo molde de gesso – plaster molding (P7), processo molde cerâmico (P8), investment casting (P9), molde cheio - lost foam (P10), fundição centrífuga - molde metálico (P11), molde permanente – gravidade (P12), molde permanente - baixa pressão (P13), fundição sob pressão - die casting (P14) e squeeze casting (P15) como conjunto solução da seleção. As inovações propostas pelo MMSPF foram: (i) consolidação das diferentes fontes de informação dos processos a serem utilizadas no MMSPF, por meio de uma função de agregação; (ii) utilização de aspectos ambientais como critérios para seleção de processos de fundição de metais; (iii) consideração da estimação de custos de fabricação para realizar a seleção de processos de fundição de metais a partir de um índice de custo de fabricação, relativo ao desempenho técnico. Também foi desenvolvido um aplicativo computacional para implementar o MMSPF composto por três elementos principais: um software de planilha eletrônica (Microsoft Excel), no qual são realizadas todas as operações matemáticas necessárias ao desenvolvimento das etapas operacionais do MMSPF; um banco de dados, o software livre SQLite, responsável por armazenar as informações utilizadas no aplicativo computacional do MMSPF; e a interface gráfica do usuário, que atua como elemento de conexão entre o banco de dados, o software de planilha eletrônica e o usuário.

The main objective of this thesis was to develop a Multi-criteria Method for metal Casting Process Selection (MMCPS) to manufacturing components, considering technical criteria, environmental and economic to be applied in the early stages of design of the component. The MMCPS consists modules for the technical and economic selection. The technique selection module is designed to anticipate the activities of processes selection to be developed in the embodiment design, while the economic selection module is designed to anticipate selection process activities, necessary the detailed design phase. The MMCPS conducts the selection process sequentially. Initially, evaluating technical aspects and, subsequently, considering economic aspects. The MMCPS includes the six classes of metal alloys more used in the production of cast components: steel, cast iron, aluminum alloys, copper alloys, magnesium alloys and zinc alloys, suitable for metal shape casting processes. The MMCPS covers the fifteen main metal shape casting processes: green sand – hand molding (P1), green sand – mechanized molding (P2), green sand - automatic molding (P3), silicate-CO2 (P4), air-set/nobake (P5), shell molding (P6), plaster molding (P7), ceramic mold (P8), investment casting (P9), lost foam (P10), centrifugal casting – metallic mold (P11), permanent mold-gravity (P12), permanent mold-low pressure (P13), die casting (P14) and squeeze casting (P15) as the set solution for the selection process. The innovations proposed by MMCPS were: (i) consolidation of different sources of information processes to be used in MMCPS through an aggregation function; (ii) use of environmental aspects as criteria for selection of metal casting processes; (iii) consideration of the cost estimation of manufacturing to make the metal casting process selection from an index of manufacturing cost on the technical performance. Also developed a computational tool to implement the MMCPS composed of three main elements: a spreadsheet software (Microsoft Excel), which are held every mathematical operations necessary for the development of operational steps MMCPS; a database, freeware SQLite, responsible for storing information used in the application of computational MMCPS, and the graphical user interface, which acts as a link between the database, the spreadsheet software and the user.