As modernas simulações computacionais permitem representar digitalmente com precisão os objetos e os impactos a que podem estar sujeitos. Este método encontra excelente aplicação principalmente no desenvolvimento de produtos que, em virtude de sua finalidade, devem possuir alta resistência. Na Knauf Industries, ele é usado diariamente no projeto e desenvolvimento de modernas embalagens de transporte feitas de espuma de plástico EPP e EPS.
Por que usar o design assistido por computador?
A simulação por computador envolve copiar objetos e sistemas inteiros e estudar seu comportamento sob diferentes condições. No processo de simulação das cargas muito variadas a que um produto pode ser submetido, é muito fácil eliminar seus pontos fracos e fazer ajustes. Tudo é feito no espaço virtual, o que, do ponto de vista do design, significa eliminar qualquer desperdício de matéria-prima e economizar tempo, pois as alterações podem ser feitas com um único clique. Mesmo modificações muito completas podem ser feitas repetidamente no modelo 3D digital, e o protótipo final está quase pronto para produção. Acima de tudo, no entanto, a simulação numérica torna possível implementar até inovações muito ousadas e personalizar com precisão recipientes e embalagens personalizados sem incorrer em custos adicionais.
Sistemas CAD – como usá-los de forma eficaz?
CAD é a abreviação de Computer Aided Design. Normalmente, esse nome é usado não apenas para o software Autodesk AutoCad , mas também para toda uma gama de diferentes ferramentas CAD, CAE (Computer Aided Engineering) e CAM (Computer Aided Manufacturing), que são usadas por engenheiros, por exemplo, ao calcular os parâmetros de resistência de uma estrutura e depois no processo de fabricação como parte do Design for Manufacturing (DFM). No passado, eles existiam como programas separados, mas hoje as fronteiras entre eles estão se confundindo, já que os sistemas CAD tradicionais estão sendo complementados com módulos CAM e CAE. É assim que uma plataforma de design unificada é criada, mas ainda assim cada um desses módulos encontra sua aplicação específica em um determinado setor.
As ferramentas CAE no setor automotivo permitiram acelerar significativamente o desenvolvimento de produtos, reduzir custos e, ao mesmo tempo, melhorar a segurança, o conforto e a durabilidade – tanto das peças automotivas quanto dos próprios veículos. O mesmo se aplica às embalagens utilizadas no transporte. Um papel decisivo, neste caso, é desempenhado pela confiabilidade do mapeamento das cargas e tensões às quais as peças individuais podem ser submetidas em várias situações durante o carregamento, transporte e armazenamento.
Sistemas CAD 2D vs 3D para design de embalagens plásticas retornáveis
Existem dois tipos de sistemas de projeto CAD: 2D e 3D. Os primeiros atuam como uma prancheta de desenho virtual, por isso são frequentemente usados, por exemplo, para esboços conceituais. Muito mais avançados são os programas 3D, onde estruturas complexas podem ser modeladas no espaço, e estes são mais frequentemente usados no projeto de embalagens EPP ou EPS. Ainda mais possibilidades são fornecidas pelo software do tipo CAE, que não só tem a função de realizar cálculos de resistência de vários tipos de objetos, mas também permite verificar seu comportamento sob determinadas cargas, vibrações ou temperatura. Na Knauf Industries, realizamos testes em nossos produtos em condições reais para que possamos então correlacionar os resultados obtidos com a simulação computacional e garantir sua alta confiabilidade. Além disso, nosso software especializado nos permite reproduzir com precisão a forma das peças que estão sendo transportadas e transferi-las diretamente para o molde da embalagem. Se mesmo o cliente não tiver um modelo 3D da peça em questão, podemos fazer um mapeando um produto já existente usando digitalização 3D e tecnologia de engenharia reversa.
Como você pode acelerar o processo de design com o software CAE?
Os programas de projeto auxiliado por computador em uso atualmente já atingiram um grau tão alto de capacidade preditiva que o processo de verificação do projeto é amplamente virtual. As análises realizadas com o software CAE não apenas eliminam a necessidade de preparar outros protótipos, mas também permitem encontrar e corrigir antecipadamente os pontos fracos do projeto. Agora temos ferramentas altamente especializadas com as quais podemos submeter nossas embalagens EPP e EPS a uma variedade de testes mecânicos estáticos e dinâmicos, bem como simulações de transferência de calor. Em condições do mundo real, isso exigiria medições físicas que não fornecem confiabilidade e precisão tão altas. As ferramentas desenvolvidas no IDlab permitem determinar de forma inequívoca o desempenho das embalagens que produzimos a partir de diversos materiais, como EPP, EPS e termoplásticos. A fiabilidade da reprodução de situações reais é crucial neste caso, uma vez que as embalagens utilizadas no transporte por vezes estão sujeitas a cargas extremas, pelo que continuamos a alargar a nossa base de dados.
Exemplos de modelagem tridimensional e simulação computacional de embalagens da Knauf Industries
Um dos testes que utilizamos é uma simulação computacional da queda de uma peça metálica sobre uma embalagem de certa altura. Desta forma, é possível determinar com precisão o nível de resistência da estrutura, o grau de deformação e a capacidade de absorção do material e, assim, verificar a eficácia com que protege o conteúdo contra danos. Tais simulações dinâmicas também podem prever outros cenários, como a queda de um pacote vazio, um pacote com um conteúdo específico e muitos outros casos.
O teste estático, por outro lado, envolve verificar, por exemplo, o quanto uma embalagem se deformará quando outro recipiente com conteúdo for colocado sobre ela. Neste caso, o vetor de forças que atuam sobre o produto é direcionado de cima para baixo, mas também podem ser testadas as forças que atuam sobre um recipiente colocado em cima. A visualização da deformação permite determinar com o cliente um grau de deformação aceitável e fazer possíveis alterações envolvendo, por exemplo, aumento da densidade do material utilizado, espessura da parede ou mesmo substituição do material. A simulação térmica de embalagens também é um estudo extremamente útil. Determinar como as temperaturas se propagam é crítico, especialmente nas indústrias de FMCG ou médicas. Tal teste pode envolver a simulação de um cubo de gelo em uma embalagem, por exemplo.
Design de embalagem auxiliado por computador – parceria com a Knauf Automotive
A gama de testes realizados nos laboratórios da Knauf Industries é muito mais ampla e pode incluir também outras áreas de análise, peças feitas com outros materiais ou até montagens de peças acabadas. Agora podemos estudar a resistência, por exemplo, de um banco traseiro reforçado com uma inserção de alumínio ou aço, ou o comportamento de um apoio para os pés de um carro ou mesmo de um banco inteiro durante um impacto. As simulações numéricas são atualmente uma área intensamente desenvolvida nos negócios da Knauf Industries, pois são o ponto de partida ideal para melhorar sistematicamente nosso portfólio e buscar novas aplicações para nossos materiais e tecnologias nas áreas de segurança, eficiência energética e design. Eles também nos permitem fazer análises meticulosas de viabilidade e custos. Teremos o maior prazer em ajudá-lo individualmente a esse respeito e convidá-lo a criar uma parceria conosco!