ESTG - Mestrado em Engenharia Mecânica - Produção Industrial
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- Desenvolvimento e análise de uma nova linha produtivaPublication . Esteves, André Miguel de Matos; Vasco, Joel Oliveira Correia; Ferreira, Irene Sofia CarvalhoNesta tese foi analisada e monitorizada a produção de um novo produto no seio de uma empresa recente. Esta empresa dedica-se à produção de componentes metálicos usados em condutas de extracção de petróleo, sendo que o produto em questão é uma válvula de emergência usada neste tipo de extração. Com o desenvolvimento deste trabalho os objetivos passaram por, conceber um layout capaz de acomodar todos os postos de trabalho de forma eficaz, desenvolver equipamentos que facilitassem e reduzissem os tempos de setup de algumas máquinas, desenvolver documentação de controlo para a gestão dos stocks de materiais consumíveis usados em todas as produções da unidade fabril, produzir documentação técnica relativa a esta produção e por fim depois de realizados os restantes objetivos, controlar e analisar a produção em termos de tempo e custos associados (para análise das operações que mais recursos necessitam no processo). Para atingir estes objetivos foram utilizadas algumas metodologias importantes, tais como, o SMED (Single minute exchange of die), o SLP (Systematic layout planning) e o MTM (Methods Time Measurement). Estas metodologias foram utilizadas na elaboração de um layout funcional para reduzir as movimentações de peças e apoiaram uma análise mais técnica do processo de produção e das melhorias introduzidas, comprovando os seus resultados através da implementação no terreno. Os resultados finais obtidos são analisados sob duas vertentes distintas, uma versando os custos de produção e outra os tempos de produção, que revelaram quais os processos mais críticos nesta produção e em quais se deve fazer incidir uma análise mais detalhada para reduzir os custos e tempos associados. Por fim, foi criada documentação para gestão em tempo real do material consumível com o objetivo de evitar rupturas de stock assim como documentação técnica relativa aos processos de corte por arranque de apara para um controlo dos parâmetros de produção usados para cada tipo de material.
- Abordagem LEAN aplicada aos processos de maquinação na indústria de moldesPublication . Martins, Joana de Sousa; Ferreira, Irene Sofia Carvalho; Órfão, Nuno Manuel Rosa dos SantosO principal objetivo deste estudo prendeu-se com a análise do processo produtivo de uma organização que fábrica moldes para a injeção de plásticos: a Geocam Maquinação e Moldes, Lda, com o intuito de identificar melhorias a nível da eficácia produtiva tendo por base a metodologia LEAN. Para tal, foi realizado um estudo do modo de funcionamento da secção de maquinação CNC, escolhida pela organização como a mais indicada a intervir. Neste estudo, verificou-se que a redução do tempo de setup seria uma oportunidade para aumentar o tempo de produtividade das máquinas (avaliado inicialmente por uma taxa de ocupação média de 44%). Tendo como foco a redução dos tempos de setup foram recolhidos, por observação direta, dados detalhados de várias etapas de setup nos equipamentos da seção. Com base nos dados recolhidos foi possível identificar atividades que poderiam ser realizadas quando a máquina se encontra em funcionamento: as atividades de setup externo. Assim, foram propostas diversas melhorias por forma a transformar estas atividades em setup externo conseguindo-se uma redução no tempo de setup de cerca de 24%. Adicionalmente, foram ainda sugeridas melhorias ao nível das atividades de setup interno que podem implicar a redução do tempo de setup em 45%. Ao nível da redução dos tempo de paragem de máquina por outros motivos que não ode mudança de ferramenta, foi ainda efetuada uma análise à atividade de preparação das ferramentas de corte, onde foi possível encontrar aspetos a melhorar de modo a reduzir substancialmente o tempo de paragem. Estas melhorias prendem-se essencialmente com a organização do material e do espaço associado. Por último, e no respeitante à necessidade de maior organização foram também realizados planos de manutenção das máquinas da secção.
- Implementação do método 5S numa empresa de metalomecânicaPublication . Sousa, Ana Cristina Braz de
- Estudo do comportamento da resistência de laminado em fibra de carbono submetido a fadiga térmicaPublication . Francisco, Nuno Tiago de Sousa; Pereira, António Mário Henriques; Ferreira, José António MartinsO atual desenvolvimento e aplicação exponencial de materiais compósitos, deve-se em grande parte a indústrias como a automóvel, aeronáutica e desportos de competição que constantemente procuram substituir componentes existentes por outros mais leves e com propriedades mecânicas superiores. Um dos materiais que tem sofrido maior evolução é o laminado de fibra de carbono, por ter características que o tornam favorável às exigências atuais do mercado ao nível da eficiência, segurança, redução dos custos de fabrico, boa capacidade para resistir a produtos químicos corrosivos, temperatura e pressão. Estes são alguns dos fatores que levaram à utilização deste tipo de material para a realização deste estudo. O objetivo fundamental deste trabalho é analisar o comportamento de laminados poliméricos reforçados por fibra de carbono (CFRP), após serem sujeitos a 52 ciclos de fadiga térmica, com uma duração de 16 horas por ciclo com temperaturas entre os - 40˚C e 60˚C. Os provetes submetidos a ensaio foram manufaturados através de impregnação manual com moldação por vácuo. O processo de fadiga térmica foi executado em dois equipamentos, estufa e arca frigorífica. Foram realizados ensaios de tração, flexão em 3 pontos e impacto de baixa velocidade. A tensão de rotura, carga máxima e energia elástica foram os principais parâmetros obtidos. Com estes parâmetros analisou-se o comportamento dos laminados ao longo do processo de fadiga térmica. Os resultados obtidos para a alteração do comportamento não evidenciaram alterações significativas em nenhum dos ensaios, os parâmetros analisados mantiveram-se na mesma gama de valores. Com estes resultados concluiu-se que os laminados de fibra de carbono não sofreram dano detetável nas condições de ensaio impostas.
- Application of LEAN methodology to support projects improvements in a die casting industryPublication . Sousa, Liliana Marina Ferreira de; Ferreira, Irene Sofia Carvalho; Schillig, RainerThe main goal of this project is to define waste, measure and eliminate it, inherent to the production of aluminium die casting parts on the company Schüle Druckguss in Germany. In order to eliminate waste, a set of improvement projects were carried out focusing on the production in the different halls of the company. For that purpose, Lean thinking and tools were used as supporting methodology. It is important to highlight that these projects include issues like the organization of the workplace, the optimization of the workload for the worker, programing transport routes and minimize inventory of raw material and finish goods. Towards to achieve the previous goals, it was necessary to observe operations and procedures, measure time, detect bottlenecks or critical tasks and test different scenarios, aiming to reduce the most wasteful activities. Referring to the workplace organization, the solution achieved consists on the application of a colored marking system on the floor to define the transport way and the place for the material. Regarding the workload of the worker, it was optimized given the worker, in the new procedure, more tasks, mostly due to the introduction of automation of controlling process. About the routes for the truck coming from the daughter company in Slovakia, it was changed and some wasteful activities reduced, obtaining a minimization of 15% of the time spent on these activities per day. Note that human and material resources were also saved with the new proposal. Furthermore, the necessary quantity of inventory referent to one product was calculated the economic quantity order and minimized costs in 34%. For the finish goods it was proposed a new layout for the boxes, in order to be transported more quantities, according with customers demand. Finally, it was studied a product and its variations, that is die casted on the daughter company in Slovakia and machined in Germany, in order to change its production to a continuous line in Germany. Thus, it was included on the Die Casting Island (DCI), three external processes, minimizing the time in transportation and using fewer workers than the actual situation. The current project is focused on continuous improvement, providing a low cost approach and performs the main goal which is to achieve the best practices within the organization.
- Análise e seleção de materiais para moldes de vidro de mesaPublication . Pereira, Dário Filipe Salgueiro; Alves, Maria Leolpodina Mendes Ribeiro de Sousa; Vasco, Joel Oliveira CorreiaO principal objetivo deste projeto visou a análise dos materiais utilizados na produção de moldes de fabricação de vidro de mesa da empresa Crisal, Cristalaria Automática SA, com o propósito de identificar propostas de melhoria no desempenho dos mesmos, conducentes a uma melhoria da qualidade das peças finais de vidro. Para tal, foi realizado um estudo das características exigidas pelo processo de fabrico prensado em moldes de abrir, escolhido pela organização (Crisal), e que foi de entendimento ser a tipologia mais indicada para a intervenção. Neste estudo verificou-se que a execução de moldes no material AISI 314 H525, para encomendas de enormes quantidades ou encomendas onde a máxima qualidade das peças de vidro seja imprescindível para os clientes, é uma vantagem competitiva para a empresa. O material AISI 630 V174, poderá ser uma vantagem, apenas para encomendas de grandes quantidades, uma vez que as peças de vidro não apresentam tanta qualidade como as produzidas em moldes no material AISI 314 H525. Para séries inferiores, a alternativa é continuar a produzir moldes com o material utilizado atualmente, AISI 431 N350, mesmo que a opção seja adquirir esse material noutro fornecedor. A análise incidiu em 16 materiais diferentes, sempre tendo como foco a melhoria da qualidade das peças finais de vidro e o incremento da capacidade do material dos moldes resistir ao desgaste ao longo da sua vida útil através da redução da necessidade de reparação da ferramenta moldante existente ou da execução de novas. Após a seleção desses materiais mediante o método AHP, foram solicitadas a vários fornecedores amostras dos 4 materiais com maior pontuação obtida por esse método. Com essas amostras, realizaram-se ensaios de flexão em 3 pontos e ensaios de análise mecânica dinâmica (DMA). Através desses ensaios conclui-se que o material que apresenta maior resistência à flexão e à tração é o AISI 630 V174. Posteriormente foram produzidos 4 moldes da haste A68 num fornecedor exterior, utilizando cada um dos diferentes materiais selecionados, com vista à realização dos ensaios industriais. Foram realizados três ensaios industriais para execução da haste, tantos quantos permitidos pelo plano anual de encomendas da organização. Durante os ensaios industriais registaram-se as temperaturas em diferentes zonas dos moldes e em diferentes posições da máquina de moldação, bem como a reação dos moldes a ciclos e cadências normais de fabrico, nomeadamente o seu comportamento mecânico, térmico e o desgaste dos moldes. Através destes ensaios verificou-se que existe uma zona da máquina de moldação que apresenta maiores temperaturas que as outras duas e uma zona do molde que apresenta temperaturas mais elevadas em toda a fase do ciclo produtivo. Foram também realizados ensaios de dureza Rockwell antes e após cada ensaio industrial, onde se verificou que o material que consegue manter os valores de dureza mais constantes, ao longo dos vários ensaios industriais a que foi sujeito, é o AISI 431 VAL4. O material AISI 314 H525 apresentou valores de dureza desprezáveis, com valores inferiores a 20 HRC. Foi ainda analisada a qualidade final das peças de vidro através de controlo de defeitos e de pesagem tendo as peças produzidas pelo material AISI 314 H525 apresentado a melhor qualidade final. Adicionalmente foi analisado a cavidade de um molde de iniciar produzido no material utilizado atualmente pela Crisal, o AISI 431 N350, onde se observaram vários defeitos que originam defeitos nas peças finais de vidro.
- Dinâmica de fluidos em microcanais aplicada a dispositivos biomédicos de diagnósticoPublication . Santos, Ricardo José Correia dos; Vaz, Daniela Maria Barroso de Moura Cipreste; Vasco, Joel Oliveira CorreiaA criação de dispositivos de monitorização de parâmetros fisiológicos, numa filosofia point of care (detecção no local), tem sofrido franca expansão nas últimas décadas. A detecção de moléculas biomarcadoras, em fluidos biológicos (saliva, urina, sangue) pelo próprio clínico e/ou utente, na monitorização de estados de saúde, tem-se mostrado ser de extrema relevância na prevenção de situações de emergência, que de outro modo poderiam causar danos irreversíveis. Esta dissertação pretende, através do estudo do escoamento sanguíneo, conceber uma arquitetura de microcanais de distribuição de fluidos biológicos (mais concretamente de um fluido não Newtoniano, o sangue) a utilizar em dispositivos de aplicação clínica ou médica. A investigação realizada compreendeu duas vertentes, designadamente, a primeira vertente, que consistiu na criação da arquitetura de um dispositivo de microcanais e realização de estudos de simulação virtual de escoamento no modelo desenhado; e uma segunda vertente que consistiu na materialização de um protótipo a partir de um modelo 3D, usado posteriormente na realização de testes experimentais de validação, de modo a identificar possíveis anomalias e efeitos inesperados. O processo de construção e de execução dos ensaios de simulação na arquitetura de microcanais desenvolvida, teve por base as tecnologias BioMEMS (Biomedical microelectromechanical systems) e Lab-on-a-Chip, de modo a que a rede de microcanais desenvolvida apresentasse uma divisão igualitária de caudal, para um total de oito câmaras finais de reação, num circuito fechado. Posteriormente, a rede de microcanais arquitetada foi estudada virtualmente através da utilização do software ANSYS (Simulation Driven Product Development) e reequilibrada num processo iterativo, ou seja, depois de cada teste e análise de dados, são levadas a cabo várias remodelações geométricas, que se submetem posteriormente a nova simulação. Uma vez concluído o processo iterativo e otimizadas a geometria da arquitetura de microcanais, com análise dos diferentes parâmetros sob teste (caudal mássico, escoamento e velocidades de fluxo, entre outros), passou-se à materialização de um protótipo, através de um processo de fabrico de prototipagem rápida, com posterior realização de testes experimentais, que envolveram a determinação de velocidades de fluxo, distribuição de caudais, efeitos de vácuo e volume de amostra. Em termos de simulação, verificou-se que a divisão do caudal é feita de forma equitativa levando a concluir que conseguimos preencher as câmaras de reação com quantidades idênticas e suficientes para a reação. Experimentalmente, pudemos concluir que a divisão equitativa de caudal e distribuição igualitária, se verificam, tal como previsto na simulação computacional. Funcionalmente, será ainda pertinente avaliar no futuro, condições de fronteira e fenómenos de adesão e tensão junto às superfícies/paredes do dispositivo. No que concerne à filtração, enquanto forma de separação do plasma, foram analisadas duas soluções, nomeadamente, a inclusão de membranas porosas de filtração e a adição de geometria ao modelo 3D base, sob a forma de pinos, que propiciasse a retenção das células. Foi observado que a arquitetura com pinos facilitava o escoamento, ou seja, a velocidade foi superior relativamente à utilização de membranas porosas de filtração, que podem causar entupimento devido à baixa velocidade de escoamento observada junto dos poros. O modelo de microfluida proposto, embora apresente já uma boa geometria 3D, pode ainda ser melhorado, no que diz respeito a aspectos da pressão a exercer para a alcançar uma boa mistura sangue-soro, bem como, os efeitos de vácuo e escape de ar aprisionado no módulo.
- Sistema de gestão da qualidade de um laboratório de ensaiosPublication . Veiga, Nuno Filipe Magalhães; Ferreira, Irene Sofia Carvalho; Pereira, António Mário HenriquesCom a crescente importância dos conceitos qualidade e melhoria contínua para conseguir uma maior satisfação dos clientes, surge a necessidade de organização e sistematização de procedimentos levando à criação e implementação de Sistemas de Gestão da Qualidade (SGQ). Na área laboratorial ainda é mais notório a necessidade de existir rigor e garantia dos resultados obtidos. Neste sentido a implementação de um SGQ no laboratório é um processo necessário e natural. A metodologia aplicada baseou-se na constatação e diagnóstico do modelo de gestão implementado num laboratório de ensaios, Laboratório de Materiais do Departamento de Engenharia Mecânica (LM.DEM) da Escola Superior de Tecnologia e Gestão (ESTG) e propor a sua reestruturação com bases normativas. Para isso foram elaborados diversos documentos da qualidade tendo por base a norma NP EN ISO/IEC 17025:2005 – Requisitos gerais de competência para laboratórios de ensaio e calibração. O objetivo principal desta dissertação é de desenvolver um SGQ, com as ferramentas adequadas e de acordo com as normas de referência, para implementação no LM.DEM. Assim, foi pensada a reestruturação do Laboratório de Materiais tanto ao nível de melhoria funcional como melhoria de rentabilidade económica. Adicionalmente foi feito um estudo para a avaliação do impacto económico a conseguir com a implementação do SGQ desenvolvido e de uma futura acreditação do laboratório. Deste estudo verificou-se que existirá uma grande mais-valia para o laboratório de materiais a implementação de um SGQ e a sua acreditação.
- Reengenharia do sistema de corte de uma serra de drenoPublication . Cardoso, Filipe Samuel Mendes; Vasco, Joel Oliveira Correia; Pereira, António Mário HenriquesO principal objetivo do trabalho desenvolvido é o de identificar, resolver e/ou otimizar alguns dos problemas existentes num equipamento industrial de corte de tubo corrugado, adiante designado como serra de dreno. É dada uma especial atenção à criação de soluções eficientes e práticas para que o equipamento se torne apto a realizar todas as funções expectáveis a uma serra de dreno. Numa fase inicial foram identificados os vários problemas no equipamento existente, dos quais se evidenciam o aspeto estrutural pesado e ineficiente, o funcionamento ineficaz, a manutenção e troca de ferramentas difícil e morosa, assim como o ruído emitido pelo equipamento, que requer uma redução para cumprimento das regulamentações aplicáveis. Os principais objetivos, deste projeto, passam por encontrar soluções eficazes para os problemas identificados, foram consideradas no processo de reengenharia o aspeto da segurança, o cumprir das exigências normativas para posterior marcação CE, a redução de tempos de funcionamento, a redução de custos, a escolha de materiais e componentes de qualidade, a futura manutenção, entre outras. Para atingir os objetivos que este trabalho se propõe alcançar, foram utilizadas algumas metodologias importantes, tais como, o SMED (Single Minute Exchange of Die), o DFM (Design for manufacturing), DFA (Design for Assembly), DFMA (Design for Manufacture and Assembly), DFSM (Design for Serviceability and Maintainability), DFX (Design for Excellence) e o MTM (Methods Time Measurement). Estas metodologias foram a base para a elaboração funcional de um novo sistema de corte para a serra de dreno, com o objetivo de reduzir tempos de montagem, manutenção e troca de ferramentas, assim como a redução de custos de fabrico e de manutenção. Os resultados finais obtidos, com a implementação das alterações propostas, embora em fase de projeto, revelam potenciais ganhos significativos no fabrico do equipamento, facilidade de montagem, fiabilidade do produto, redução nos tempos de manutenção e como resultante a consequente redução de custos.
- Análise comparativa do uso de tecnologias de fabrico rápido no processo produtivo de elementos moldantes para moldes de injeção de plásticosPublication . Domingues, Liliana Cristina Ferreira; Martinho, Pedro Miguel Gonçalves; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de SousaCom a evolução da indústria e da exigência do mercado, existe cada vez mais a necessidade de dar resposta a essas mesmas exigências, criando uma constante evolução e procura de processos/produtos novos. Uma dessas indústrias é a indústria de injeção de plástico. Inicialmente, as ferramentas utilizadas na injeção plástica eram exclusivamente fabricadas por processos convencionais, contudo, devido ao custo e tempo de entrega das mesmas, tornou-se necessário encontrar alternativas. Estas alternativas têm por base os princípios da prototipagem e fabrico rápido. O uso de moldes híbridos pressupõe a utilização de processos convencionais e de processos alternativos na mesma ferramenta. Este projeto aborda o uso dos processos alternativos para o fabrico de ferramentas para a moldação por injeção e a influência que esses processos alternativos têm nas peças injetadas. Foram projetados blocos moldantes em resina epóxi, carregadas com diferentes percentagens de alumínio, com o intuito de serem utilizadas num molde existente no Laboratório de Tecnologia Mecânica, da Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Leiria. Para tal, a chapa da bucha foi substituída por uma chapa projetada para alojar os blocos moldantes, tendo em conta as dimensões da chapa original. A injeção plástica foi realizada com dois polímeros diferentes, polipropileno e poliestireno. As amostras obtidas foram submetidas a três análises: dimensional, visual e mecânica. A análise dimensional teve como objetivo perceber se existe influência do material do bloco moldante na estabilidade dimensional da peça injetada; a análise visual permitiu identificar os problemas geométricos ocorridos nos provetes; e por fim, a análise mecânica permitiu identificar a influência nos parâmetros mecânicos dos provetes, que cada bloco moldante provocou. As conclusões obtidas neste projeto mostram que apesar dos processo alternativos serem uma alternativa, ainda continuam a ter algumas limitações, as quais foram identificadas neste projeto, tais como, permitir um sistema de refrigeração adequado e proporcionar boas características mecânicas nos componentes, quando comparados com processos convencionais.