Virtual Body: Uma abordagem eficiente para processos de pintura e envase com o STAR-CCM+
- Alvaro Filho
- 10 de jun.
- 5 min de leitura
Apesar das transformações na indústria, certos processos críticos permanecem essenciais –como o revestimento por eletrodeposição.
O que você está vendo no vídeo acima é uma etapa de fabricação fundamentalmente importante na vida de qualquer carro: revestimento de pintura por eletrodeposição da carroceria do carro em branco. "Mas por que eu me importaria?", eu ouço você perguntar. Bem, a última coisa que você quer como proprietário é uma distribuição não homogênea da espessura da tinta em seu carro - pergunte ao revendedor de automóveis quando você revender o carro, pois ele mede a espessura da tinta ao redor da carroceria.
Camadas suaves e derramamentos perfeitos
Ao pintar um carro, cada detalhe importa. O ar preso formado por fendas ou movimento não ideal conforme o carro mergulha pode estragar a distribuição da tinta e levar a bolhas e artefatos feios no que deveria ser uma superfície brilhante. Quando você puxa o carro por uma poça de tinta, a maneira como a tinta flui, sua viscosidade e sua tensão superficial determinam o quão suavemente ela reveste a superfície.
Em última análise, o segredo da qualidade do produto final está na interação entre um corpo sólido em movimento (a carroceria do seu carro) e um fluido complexo (a poça de tinta). Mas isso não é verdade apenas para pintar um carro. Se você olhar cuidadosamente ao seu redor, notará dezenas de exemplos em que o movimento prescrito de um sólido determina os caminhos de um fluido. Veja um exemplo abaixo:
Já se perguntou como o iogurte que você acabou de comer chegou suavemente ao seu copo? Junto com milhares de iogurtes a mais por minuto (a velocidade de enchimento é essencial aqui!). Em qualquer operação de enchimento, a interação entre algum movimento do bico e a dinâmica dos fluidos desempenha um papel crucial. Muita velocidade ou pressão, e o líquido espirra para todo lado; muito pouco, e o copo ou a garrafa não enche rápido o suficiente ou corretamente.
O trabalho que os engenheiros enfrentam é garantir que esses processos de fabricação sejam feitos corretamente e sem tentativas e erros custosos. E se você agora se pergunta como eles fazem isso? A resposta curta é: simulação CFD. E a resposta mais longa vem a seguir.
Método Virtual Body molda trabalhos de pintura e preenchimento de precisão
Para modelar interações complexas entre um corpo sólido em movimento e um fluido circundante, os engenheiros contam com técnicas avançadas de simulação de CFD. Mais especificamente, tecnologias de malha móvel que permitem simular o movimento de um sólido (limite) dentro de seu entorno, pois ele afeta o fluido que o cerca.
Um método estabelecido para atingir isso é a abordagem overset. Essa técnica fornece flexibilidade e precisão ao combinar malhas de fundo e ajustadas ao corpo, mas vem com altos custos computacionais e configurações comparativamente complexas. É aqui que o Método de Limite Imerso (IBM) brilha — oferecendo uma alternativa poderosa e eficiente. Ao incorporar objetos em uma malha de fundo, o IBM simplifica o processo de simulação, mantendo a precisão, reduzindo a sobrecarga computacional e melhorando a escalabilidade.
Agora, pela primeira vez, na nova versão do Simcenter STAR-CCM+ 2502, um sabor especial do IBM, conhecido como Método Virtual Body (VBM), está disponível para lidar com essas aplicações desafiadoras. Do revestimento por eletrodeposição ao enchimento de fluidos de recipientes, bombeamento de fluidos e ar, esse método permite que engenheiros de simulação de CFD peneirem seus principais indicadores de desempenho de forma mais rápida e fácil, reduzindo assim o tempo de resposta.
Como funciona o Método Virtual Body ?
No Método Virtual Body, os centroides de células localizados dentro de um objeto são desativados, similar ao método overset grid. Subsequentemente, os vértices próximos ao limite recém estabelecido são projetados ou encaixados nele (veja a imagem abaixo).
Este método é altamente adaptável para atender a requisitos de precisão variáveis. Ao selecionar superfícies de entrada que definem o corpo virtual (como mostrado na imagem acima), o refinamento de malha adaptável pode ser empregado para atingir o nível desejado de precisão. Para níveis de refinamento mais baixos, esta abordagem permite a produção de resultados CFD rápidos e de menor fidelidade, úteis nas fases iniciais do projeto, como o estágio de projeto conceitual ou avaliações preliminares.
Alternativamente, um limite pode ser colocado ao redor da geometria de entrada (ilustrada pela caixa azul na imagem acima, à esquerda) para representar o corpo virtual. Dentro desse limite, uma malha ajustada ao corpo pode ser gerada, permitindo aos usuários flexibilidade significativa para criar malhas de alta fidelidade, incluindo camadas de prisma. Essa abordagem pode produzir resultados altamente precisos. Além disso, o refinamento de malha adaptável pode ser utilizado para refinar precisamente a malha ao longo do limite virtual.
Simulando o revestimento por eletrodeposição de uma carroceria em branco com o Método Virtual Body
Em simulações de revestimento por eletrodeposição, o foco está em entender como o fluxo de fluidos e as interações de superfície afetam a uniformidade do revestimento, a eficiência da cobertura, a qualidade da superfície pós-revestimento, etc. O Método Virtual Body é o método ideal para essas aplicações, pois pode oferecer resultados altamente precisos com escalabilidade superior e tempo de computação reduzido.
Desempenho de simulação para imersão de tinta aproveitando o Método Virtual Body
Virtual Body – simulando envase
Simular aplicações de enchimento é tudo sobre capturar a interação delicada do fluido e do recipiente. Desde garantir fluxo consistente até evitar respingos e bolhas de ar, essas simulações ajudam engenheiros a otimizar eficiência, precisão e qualidade em linhas de produção de alta velocidade.
A notável escalabilidade oferecida pelo Método Virtual Body permite iterações de design significativamente mais rápidas e otimização de processo mais eficiente para aplicações de envase de garrafas e iogurtes. Ao otimizar a produção e aumentar a adaptabilidade, esse método dá aos fabricantes uma vantagem competitiva significativa na entrega eficiente de produtos de alta qualidade.
Redefinindo a precisão: A chegada do Método Virtual Body para pintura e envase
Da próxima vez que você admirar o carro recém-pintado enquanto você toma um copo de iogurte, lembre-se: há um mundo de ciência por trás de cada gota! Um mundo onde simulações virtuais e realidade se entrelaçam para criar a perfeição.
A era do Método Virtual Body pode ter começado com tinta e garrafas, mas certamente não se limita a elas. Esta abordagem inovadora no Simcenter STAR-CCM+ abre uma vasta gama de oportunidades em vários setores – para agitá-los e sacudi-los.
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