Resumen de FMEA, CFD e FEA para otimização do desenvolvimento de produtos com prototipagem 3D em peça mecânica automotiva Aftermarket - Parte A: FMEA

André Luís de Oliveira Cavaignac, Luan Henrique Varão Silva, Rúben Sousa Júnior, Edilson Morais Lima e Silva, Ricardo Jorge Cruz Lima

• English

  The additive manufacturing area emerges as a powerful tool for use in product development projects - PDP, and in small scale and high specificity manufacturing processes. However, factors such as long printing time, the need to rework prototype layouts and the need for new prints show that the PDP process with 3D prototyping still has points to be improved. In this work it was proposed to use failure modes and effects analysis (FMEA) integrated with occupational safety FMEA (OS-FMEA), together with the application of computational fluid dynamics (CFD) and finite elements analysis (FEA), to optimize the process development of an automotive mechanical part for the aftermarket market, manufactured using 3d printing. To this end, the present work used as a test piece an adapter flange to replace carburetors in collection automobiles. From the application of initial PDP tools an initial product concept was conceived and the first model was developed in a CAD (computer-aided design) environment. This initial model served for the application of FMEA / OS-FMEA for the identification and correction of possible flaws in the model. After the improvements applied and the reduction of all risk priority numbers (RPN) obtained, printing was carried out on additive manufacturing of the defined model. Using the FMEA+CFD+FEA methodology, it was possible to obtain a viable part in just one print, showing the efficiency of the method in optimizing prototyping.

• português

  A área de manufatura aditiva surge como ferramenta poderosa para o uso em projetos de desenvolvimento de produtos – PDP, e em processos fabris de pequena escala e alta especificidade. Contudo, fatores como longo tempo de impressão, necessidade de retrabalho em lay-out de protótipos e a necessidade de novas impressões mostram que o processo de PDP com prototipagem 3d ainda tem pontos a serem melhorados. Neste trabalho foi proposto o uso do failure modes and effects analysis (FMEA) integrado com o occupational safety FMEA (OS-FMEA), em conjunto com aplicação de computational fluid dynamics (CFD) e finite elements analysis (FEA), para otimizar o processo de desenvolvimento de uma peça mecânica automotiva para o mercado aftermarket, fabricada através de impressão 3d.  Para tal, o presente trabalho usou como peça-teste uma flange adaptadora para substituição de carburadores em automóveis de coleção. A partir da aplicação de ferramentas inicias de PDP foi concebido um conceito inicial do produto e a elaboração do primeiro modelo em ambiente CAD (computer-aided design). Este modelo inicial serviu para a aplicação do FMEA/OS-FMEA para a identificação e correção de possíveis falhas no modelo. Após as melhorias aplicadas e a redução de todos os risk priority numbers (RPN) obtidos, foi realizada a impressão em manufatura aditiva do modelo definido. A partir do uso da metodologia FMEA+CFD­­+FEA foi possível obter uma peça viável em apenas uma impressão, mostrando a eficiência do método em otimizar a prototipagem.