Problemas de uniformidade do preto em grandes displays LCD utilizados em cluster de instrumentos de automóveis: caracterização do problema e desenvolvimento de soluções construtivas

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

O interior dos automóveis hoje em dia está a tornar-se cada vez mais automatizado e a conectividade entre o condutor e o veículo assume um papel bastante preponderante. Os displays são a interface que permite essa conetividade, pelo que a clareza com que são transmitidos dados e informações ao condutor são de extrema importância para que seja assegurada uma experiência de condução agradável e segura. É para isso que surgem os estudos do efeito dos problemas do tipo “Mura”, e, no caso deste projeto, da uniformidade do negro (BU) em painéis de instrumentos digitais(cluster) que utilizam ecrãs LCD. A presente dissertação foi realizada em parceria com a Bosch Car Multimédia Portugal, S.A. O objetivo do projeto foi avaliar o efeito do aparafusamento de peças estruturais de um cluster, com defeitos dimensionais devido ao seu empeno e encontrar soluções mecânicas que permitam mitigar esse problema. Primeiramente, foi efetuada uma recolha de possíveis soluções e após essa triagem foram escolhidas as que ofereciam mais vantagens e se enquadravam mais nos objetivos do projeto. Posteriormente foi feita uma modelação das peças em Catia V5 onde foram introduzidas possíveis soluções consideradas na forma de conceitos (features). De modo a avaliar o seu desempenho, criou-se um modelo do futuro protótipo para cada conceito e foram realizadas simulações numéricas no Ansys Mechanical de modo a avaliar a força necessária para a sua deformação e o seu efeito nas tensões e deformações causadas considerando o empeno típico das peças. Através desta análise foi possível determinar qual a conceito mais adequada para prosseguir com os testes, pelo que se procedeu à prototipagem de versões do modelo utilizado para as simulações com/sem conceito e com diferentes casos de empeno simulado. Foi efetuado o aparafusamento destas peças e os resultados, apesar de apenas ter sido usada uma amostra, foram satisfatórios pois revelaram que a força de aperto e a curva de aparafusamento variavam como era pretendido. Por fim, foram apresentadas as conclusões do trabalho e as propostas de trabalho futuro de modo que possam ser aprofundados os resultados obtidos efetuando mais testes de aparafusamento e medindo o BU das peças com esta conceito.

Nowadays, vehicle interiors are becoming more and more automated and because of that the connectivity between driver and vehicle play a very important role. Displays are the interface that allows this connectivity, so the clarity with which data and information are transmitted to the driver is of utmost importance to ensure a pleasant and safe driving experience. Therefore, studies of the effect of “Mura” type problems arise, and, in the case of this project, of black uniformity in digital clusters that use displays. This Master’s Thesis was carried out during an internship at Bosch Car Multimédia, S.A. The objective of this project was to evaluate the effect of screwing structural parts of a cluster, the System Carrier, and Carrier Frame, which are prone to warpage, and find mechanical solutions to mitigate this problem. Firstly, a collection of possible solutions was carried out, after which, those that offered the most advantages and were more in line with the project's objectives were chosen to be studied further. Later, a modeling of the parts in Catia V5 was made, where possible solutions considered in the form of features were introduced. So that an assessment of its performance could be made, a model of the future prototype was created for each feature and numerical simulations were performed in Ansys Mechanical to evaluate the force required for its deformation and its effect on the stresses and strains caused by the tightening of the components considering the typical warpage of the parts. Through this analysis, it was possible to determine which feature was most suitable to proceed with the tests, so the model versions used for simulations with/without features and with different cases of simulated warpage were prototyped. These parts were screwed on and the results, although with only one sample being used, were satisfactory as they revealed that the tightening force and screwing curve varied as intended. Finally, the conclusions of the work and proposals for future work were presented so that the results obtained by carrying out more screwing tests and measuring the Black Uniformity of the parts with this feature can be deepened and a well thought-out assessment of the feature’s performance can be made.