DieMould-X: Sistema de Otimização Térmica e Funcional de Moldes para Fundição de Alumínio sob Alta Pressão

PPS.1 – Biblioteca de chill-vents com materiais e geometrias otimizadas (ligado aos OE1 e OE5): O1.1 – Desenvolver uma biblioteca preliminar com, pelo menos, 12 geometrias e 4 materiais a considerar (nomeadamente CuCrZr, Cu-Be, compósitos metálicos e ligas com revestimentos técnicos), cuja eficácia térmica será avaliada por meio de simulações CFD acopladas a modelos térmicos transientes. O1.2 – Verificar se as soluções apresentadas neste projeto têm uma taxa de aplicabilidade igual ou superior a 75%, considerando a diversidade geométrica e funcional dos moldes HPDC analisados no âmbito do projeto. A aplicabilidade será avaliada com base nos critérios de eficácia térmica (melhoria de, pelo menos, 20% no gradiente térmico local) e de eficiência de desgaseificação (melhoria de, pelo menos, 15% na extração de gases), em comparação com as soluções convencionais. PPS.2 – Biblioteca de secções otimizadas para canais de enchimento (ligado aos OE2 e OE5): O2.1 – Estruturar uma biblioteca digital com, pelo menos, 12 variantes geométricas de canais de enchimento, incluindo perfis com secções variáveis e ângulos de entrada otimizados. A eficácia de cada variante será avaliada por meio de simulações multifásicas de CFD (metal + gás) e classificada com base numa matriz de desempenho técnico. As 3 configurações mais promissoras irão ser testadas em moldes instrumentados, de modo a alcançar uma redução da turbulência superior a 25% nas zonas sensíveis. O2.2 – Validar que as configurações selecionadas cobrem, pelo menos, 70% dos casos de utilização identificados, com base nos requisitos geométricos e térmicos dos moldes HPDC analisados. A cobertura será considerada adequada quando os perfis permitirem preencher as zonas críticas com uma precisão igual ou superior a 95%. PPS.3 – Sistema integrado de arrefecimento e desgaseificação (ligado aos OE3 e OE5): O3.1 – Prolongar a vida útil dos moldes HPDC através da implementação coordenada de chill-vents, canais de enchimento e circuitos de arrefecimento otimizados. Após triagem por simulação CFD/FEM e metodologia DoE, as configurações validadas devem atingir uma durabilidade igual ou superior a 120 000 ciclos operacionais, representando um aumento de, pelo menos, 20% face aos moldes convencionais de pequena e média escala, que têm uma durabilidade típica de 80 000 a 100 000 ciclos. A validação será efetuada por meio de ensaios de fadiga térmica cíclica e de instrumentação térmica industrial. O3.2 – O objetivo é assegurar a estabilidade dimensional conforme as tolerâncias da norma EN ISO 8062-3 (Classe DCTG 5–6) nas zonas críticas das peças fundidas por HPDC. Esta meta corresponde a desvios máximos de ±0,15 mm para dimensões até 150 mm e de ±0,30 mm para dimensões até 300 mm e será validada por meio de medições sistemáticas efetuadas com uma máquina de medição coordenada (CMM) e metrologia ótica 3D num ambiente industrial. Pretende-se reduzir as distorções térmicas em pelo menos 20% relativamente aos moldes convencionais, que não dispõem de ventilação nem de arrefecimento integrados. O3.3 – Reduzir a porosidade interna para valores inferiores a 5% nas zonas sensíveis, recorrendo a estratégias de evacuação de gases acopladas ao sistema de controlo térmico. A porosidade será quantificada com base em ensaios de tomografia computorizada industrial (CT scanning) e de ultrassons de alta frequência, recorrendo a peças semelhantes produzidas por moldes convencionais. Estas normalmente apresentam níveis de porosidade entre 10 e 15% nas regiões de solidificação retardada. PPS.4 – Plataforma digital de reconfiguração inteligente baseada em dados operacionais (ligado aos OE4, OE5 e OE6): O4.1 – Desenvolver e validar uma plataforma digital para a reconfiguração de moldes, que integre dados experimentais, simulações e algoritmos de recomendação, e que seja capaz de gerar configurações adaptadas com base em casos de utilização industriais. A eficácia da plataforma será demonstrada através da realização de, pelo menos, três reconfigurações completas de moldes HPDC, com validação dimensional e térmica em ambiente industrial. O4.2 – Contribuir para uma redução de, pelo menos, 10% no tempo de inatividade operacional (medido pelo intervalo médio entre intervenções e pelo tempo de arranque) durante os primeiros 50 000 ciclos de produção dos moldes reconfigurados com base na plataforma. Este impacto será monitorizado conforme o feedback dos utilizadores, mediante inquéritos de satisfação. O4.3 – Aumentar a replicabilidade das boas práticas de moldação em, pelo menos, 15%, medida pela redução da variabilidade entre moldes semelhantes produzidos em séries diferentes, com desvios dimensionais inferiores a ±0,15 mm nas zonas sensíveis. A avaliação será realizada através da comparação de moldes produzidos antes e depois da implementação da plataforma, com base em relatórios de metrologia ótica e CMM.