O projeto TOOLING 4G é um projeto mobilizador que corporiza uma dinâmica coletiva e estratégica do cluster Engineering & Tooling, ao agregar empresas e entidades do sistema científico e tecnológico em torno de um objetivo comum que procura antecipar e acelerar capacidade e conhecimento perante os novos desafios da INDÚSTRIA 4.0, da DIGITALIZAÇÃO DA INDÚSTRIA, e em especial, da “Fabricação-Zero defeitos”.
O projeto TOOLING 4G foi desenhado para gerar efeitos positivos em cinco dimensões competitivas do cluster Engineering & Tooling:

• no custo do tooling entendido de uma forma alargada de ciclo de vida e de determinação do custo dos componentes finais;
• no tempo para mercado;
• na qualidade atendendo à conformidade com requisitos e satisfação de expectativas;
• na inovação ao nível das soluções de engenharia integrando novas tecnologias;
• na produtividade não apenas considerando o processo de fabrico dos moldes e ferramentas;
• na produtividade induzida nos sistemas produtivos utilizadores desses moldes e ferramentas.

Empresas
O consórcio é constituído por 20 empresas, entre as quais 15 empresas de moldes, 2 empresas fornecedoras de peças e componentes injetados, 2 empresas desenvolvedoras e fornecedoras de sistemas e software, e uma empresa desenvolvedora de sistemas de manipulação, automação e robótica.

Entidades não empresariais do Sistema I&I
O consórcio envolve 10 Entidades Não Empresariais do Sistema de Investigação e Inovação (ENE SI&I), nomeadamente instituições do ensino superior, entre as quais 4 universidades e um instituto politécnico, e 5 instituições de interface tecnológica.

 

O projeto encontra-se estruturado em sete PPS que abordam temáticas complementares e concorrentes para os objetivos do projeto.

 

O PPS1 propõe o desenvolvimento de soluções construtivas híbridas para a produção industrial de cavidades moldantes, explorando a integração de tecnologias aditivas de metal com técnicas subtrativas de maquinagem CNC.
Serão testadas as tecnologias de Directed Energy Deposition (DED) e Selective Laser Melting (SLM), com objetivo de validar o comportamento de diferentes tecnologias e materiais em termos das funcionalidades e requisitos inerentes a cavidades moldantes.
Será estuda e otimizada a ligação entre diferentes materiais, assim como estudada a viabilidade e a sustentabilidade das melhores práticas disponíveis para preparação da matéria-prima (pós).
Serão efetuados estudos e simulações por elementos finitos de comportamento mecânico e transferência de calor, e serão produzidos provetes com vista à realização de ensaios mecânicos e de caracterização térmica.
Serão estudados e testados novos sistemas de aquecimento/arrefecimento de moldes (permitidos pelas tecnologias aditivas), mais eficazes e eficientes, no que diz respeito à otimização dos ciclos de injeção e às características de qualidade das peças finais.

 

No PPS3 o consórcio propõe-se desenvolver uma nova tipologia de molde (ferramenta moldante) caracterizada pela sensorização da sua superfície moldante. A tipologia de molde está vocacionada para moldação de séries longas de peças de pequena dimensão ou peças com pormenores de pequena dimensão.
A solução final permitirá um controlo direto e eficaz dos parâmetros da máquina de injeção e consequentemente contribuirá para a qualidade da peça, que é tanto mais difícil de atingir quanto menor são as suas dimensões e maior o seu grau de complexidade geométrica.
Serão criados diferentes sistemas complexos que funcionarão de forma integrada na ferramenta/ molde e permitirão a comunicação entre as ferramentas, a máquina e a envolvente. A existência de sistemas eficientes integrados na ferramenta permitirá um controlo preciso da qualidade das peças e sobre o tempo total de ciclo, sendo por isso mais vantajosos. A utilização destes sistemas avançados, possível pelo desenvolvimento de revestimentos multifuncionais, sensores não convencionais e matrizes flexíveis de sensores, são avanços tecnológicos que colocarão as ferramentas do cluster E&T um passo à frente da concorrência.

 

No PPS4 o projeto propõe-se criar um novo paradigma de ferramenta moldante capaz de realizar outras operações tecnológicas que não só a moldação por injeção. Esta nova solução permitirá obter produtos mais complexos e em diferentes materiais num mesmo ciclo de produção ou combinando diferentes processos tecnológicos na mesma ferramenta (molde), assumindo por isso um carácter de multiprocesso e multifuncional.
As atividades a realizar serão orientadas para o desenvolvimento de novas soluções para:

1. ferramentas multiprocesso para o fabrico de componentes em materiais compósitos de matriz termoplástica;
2. ferramentas multiprocesso para o fabrico de peças multicomponente (envolvendo processamento de polímeros e de metais) num único molde montado numa máquina de injeção;
3. incorporação de soluções de monitorização com base em sensores e parametrização avançada e localizada em zonas críticas das ferramentas. É evidente a valorização atribuída pelas indústrias clientes a esta nova filosofia de moldes/ferramentas, na medida em que elimina a necessidade de operações de logística interna (manuseamento, transporte e armazenamento), e reduz o número de ferramentas e de máquinas ferramenta independentes necessárias à produção de uma peça ou componente.

 

No PS5 o projeto pretende aproximar as empresas do cluster Engineering & Tooling aos conceitos da INDÚSTRIA 4.0 ou quarta revolução industrial intervindo em cinco áreas fundamentais:

• A robótica colaborativa;
• A realidade aumentada;
• A recolha e controlo de dados ao nível do chão de fábrica;
• A localização de produtos;
• A melhoria dos dados de processo reportados pelos equipamentos produtivos.

 

A Realidade Aumentada, outro dos vetores da 4ª revolução industrial, vai permitir uma mais simples e imediata compreensão de tarefas selecionadas mesmo para operadores com menor experiência, minimizando erros e atrasos no fabrico das ferramentas/ moldes e na sua manutenção, garantindo maior previsibilidade na duração de tarefas críticas.
O conhecimento detalhado dos dados do chão de fábrica em tempo real e com grande detalhe é um aspeto fundamental neste cluster, permitindo, não só que equipamentos com maiores níveis de inteligência possam tomar decisões baseadas no estado dos produtos que fabricam, mas para que as decisões sobre o desenrolar do fabrico possam ser tomadas em tempo útil, o que assume uma importância maior neste setor, tendo em conta o valor unitário de uma ferramenta/ molde, sabendo ainda que cada molde é um produto diferente. Neste projeto, está contemplada a construção de uma aplicação que permita a recolha de dados e a sua disponibilização de forma adequada e flexível aos diversos sistemas de informação da empresa, sejam eles da área de produção, do controlo de qualidade ou da gestão.

O PPS6 envolve o aprofundamento do conhecimento relacionado com a frequência de ocorrência e impactos de erros e não conformidades no sistema produtivo característico do cluster Engineering & Tooling. As suas causas e ações de prevenção de ocorrência e de proteção de efeitos serão estudadas, planeadas e avaliadas.
Será desenvolvido trabalho de campo envolvendo um conjunto de empresas representativas. Será ainda desenvolvido um modelo virtual do sistema produtivo com capacidades de simulação para avaliar o impacto global dessas ações e serão igualmente desenvolvidas soluções com vista ao controlo automático da qualidade no posto de trabalho, em tempo quase real e sem interferência no fluxo de produção, com recurso a sistema baseados em visão e processamento de imagem. Partindo da hipótese de que a deteção de erros e não conformidades se verifica essencialmente nas fases finais da cadeia de produção de moldes e ferramentas, e que a sua origem reside essencialmente em fases mais preliminares de design e projeto, a montagem e o ensaio bem como a engenharia virtual do molde e da peça final (processo e produto) serão alvo de desenvolvimentos específicos.

No PPS6 está previsto avaliar os casos de estudo em desenvolvimento em cada um dos PPSs numa perspetiva da análise da sua sustentabilidade do ciclo de vida. Serão consideradas as dimensões económicas (custo), ambiental e social/organizacional por comparação com as soluções convencionais alternativas.
Serão demonstradas no PPS6 soluções de tooling que integrem desenvolvimentos alcançados em todos os PPSs. As soluções a demonstrar em ambiente pré-industrial consubstanciarão o conceito TOOLING 4G e testemunharão a capacidade do cluster de integrar os diferentes desenvolvimentos tecnológicos (e.g. materiais, revestimentos, tecnologias construtivas hibridas, monitorização e controlo, multi-funcionalidade centrada no tooling…) em soluções de Tooling orientadas para a produção zero defeitos de componentes finais.