ESTG - Mestrado em Engenharia Mecânica - Produção Industrial
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- Estudo técnico-económico da viabilidade de adoção de zonas moldantes por SLMPublication . Isidoro, Mariana Gil Marques; Vasco, Joel Oliveira CorreiaO desenvolvimento de peças plásticas de alta precisão é um desafio constante na indústria automóvel, especialmente quando se trata de componentes óticos utilizados em sistemas de iluminação e visibilidade. Este tipo de peça exige um rigoroso controlo de qualidade dimensional e geométrica, dado que qualquer variação pode ter um impacto significativo no seu desempenho ótico. O presente trabalho aborda um caso real de uma empresa, uma lente espessa ótica plástica, que apresenta uma depressão inesperada resultante de um ponto quente no processo de produção. Este defeito está localizado numa face funcional do ponto de vista ótico que deveria possuir um elevado grau de planicidade, o que não se verificando, pode comprometer a funcionalidade ótica da lente Considerando que o molde já existe, a hipótese inicial mais viável para tentar ultrapassar o problema será o reajuste das variáveis do processo de injeção, solução que se verificou não ser suficiente para resolver o problema, considerando-se então a reengenharia do molde com a adoção de canais conformáveis de arrefecimento. A abordagem inicial tanto como a abordagem da reengenharia do molde foi devidamente suportada pela simulação numérica do processo de injeção, observando as condições de fronteira, cargas e materiais inerentes a cada abordagem. A utilização de canais conformáveis é viabilizada com a aplicação da tecnologia SLM em insertos moldantes, cujos custos de produção e lead time são analisados em detalhe para determinar o break-even da sua utilização.
- Gestão de Projetos na cloud – caso de estudo com 3DEXPERIENCEPublication . Honório, João Miguel Fernandes; Vasco, Joel Oliveira CorreiaMais cedo ou mais tarde, as organizações acabam por concluir que é necessário implementar um sistema de gestão de ficheiros e de processos, principalmente à medida que a empresa cresce e que pretende ter um controlo efetivo dos seus processos internos. Com este crescimento, é fundamental ter uma fonte única de informação, sendo que ter um sistema destes que possa ser colocado online, através de um fornecedor cloud, eleva ainda mais as suas capacidades. Existindo várias soluções no mercado, torna-se importante o foco numa específica, daí a utilização da plataforma 3DEXPERIENCE para os casos de estudo. Foram estudadas duas organizações fictícias, com diferentes necessidades, para se perceber se a plataforma 3DEXPERIENCE se adequa às suas necessidades. Em paralelo foram também executados estudos de simulação estrutural e de impacto ambiental aos seus produtos. As conclusões gerais foram de que a plataforma 3DEXPERIENCE corresponde às necessidades das duas organizações, dado que permite a gestão eficiente dos ficheiros, criação e atribuição de tarefas, seguimentos de vários tipos de processos internos das mesmas e comunicação com softwares externos. No entanto, algumas questões relacionadas com a performance e estabilidade foram levantadas, dado que o tempo necessário para efetuar determinadas operações é mais elevado que em softwares locais e sentiram-se alguns problemas a gravar os ficheiros para a cloud privada.
- Estudo Termomecânico de Compósitos de Base OrgânicaPublication . Martins, Inês Marques; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa; Vasco, Joel Oliveira CorreiaA utilização de materiais compósitos tem vindo a ganhar interesse em diversos setores industriais, devido à sua versatilidade e à possibilidade de oferecer um bom equilíbrio entre propriedades mecânicas, peso e sustentabilidade, em comparação com materiais convencionais. Nesse contexto, a cortiça, aliada a uma matriz polimérica de PLA (ácido polilático), apresenta-se como uma alternativa sustentável para a fabricação de peças, combinando leveza, resistência e menor impacto ambiental. Neste projeto investigou-se a influência da incorporação de cortiça num compósito de base orgânica, PLA, comparando este material com o PLA virgem. Foram analisados dois processos de fabrico: moldação por injeção e fabricação por fusão de filamento (FFF), de modo a compreender as diferenças no desempenho mecânico e térmico dos materiais utilizados. Inicialmente foi realizada uma revisão bibliográfica abrangente para entender as propriedades da cortiça e do PLA, bem como as principais técnicas de processamento utilizadas. Em seguida, foram conduzidos ensaios para avaliar a influência da adição de cortiça nas propriedades termomecânicas de uma matriz de PLA e comparar os resultados entre os dois métodos de fabrico utilizados. Os resultados demonstraram que a cortiça apresenta potencial para a fabricação de compósitos sustentáveis, influenciando as propriedades do material de forma distinta dependendo do processo de fabrico utilizado. A análise comparativa entre FFF e moldação por injeção permite compreender as vantagens e limitações de cada método, fornecendo informações valiosas para futuras aplicações industriais de compósitos de base orgânica. Este estudo mostrou que a incorporação de cortiça em compósitos de PLA contribui para a redução da massa e para a sustentabilidade dos materiais, embora o impacto nas propriedades mecânicas varie consoante o processo de fabrico
- Integração e Controlo de Produção num Sistema I4.0Publication . Ferreira, Kevin Cândido; Neves, Carlos Fernando Couceiro de Sousa; Gaspar, Marcelo Rudolfo CalveteO presente relatório visa documentar a implementação de um ciclo produtivo experimental definido através de um sistema de gestão da produção MES (Manufacturing Execution Systems). Numa primeira etapa do trabalho foram aprofundados conceitos relativos ao sistema de gestão da produção em estudo, focando particularmente no MES Semântico, nomeadamente no conhecimento que envolve semanticamente a descrição e integração de toda a informação do produto, dos seus processos produtivos e de todos os recursos envolventes. Neste contexto foram analisados e discutidos os conceitos de módulo, capacidade e skill, assim como o conceito de integração da informação recorrendo a um protocolo agnóstico, no caso o OPC UA, uma norma para a integração e troca de informação com crescente utilização em contexto industrial. Os estudos dos conceitos anteriores convergiram na adoção de uma metodologia de implementação específica, o que inclui a seleção de um sistema MES, neste caso, um do tipo open-source, assim como o respetivo estudo e demais ferramentas para o efeito. Neste estudo, o procedimento produtivo foi organizado num diagrama BPMN (Business Process Model and Notation) e foram produzidos módulos referentes a cada equipamento do ciclo e competências (skills) referentes a cada funcionalidade. Todo este procedimento foi iterado no Laboratório de Robótica Avançada e Fábricas inteligentes (LRAFI) da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria.
- Development of a retractable landing gear for an aircraftPublication . Amorim, Rodrigo Gaspar; Coelho, Luis Manuel de Jesus; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de SousaThe focus of this project is the development of a retractable landing gear system for an aircraft, with the goal of improving overall efficiency, safety and performance. The project emphasizes in dimensioning a realistic solution for an initial draft of an aircraft, with several parameters defined taking into account current market requirements. The project encompasses various critical aspects such as the landing gear arrangement, retraction movements, shock absorption solutions and braking systems while also referring to regulations and guidelines. In order to dimension an initial solution for the landing gear, a thorough research was conducted regarding the current solutions as well as any up-and-coming alternatives that may be more suitable for the project. With all the information gathered, a set of requirements was then obtained taking into account market demands, which would be further applied to the methodology developed, helping in the development of an initial solution. As a result, several findings were obtained, regarding the position, movement and requisites for the components of the landing gear structure. For the landing configuration, a tricycle layout was selected and then dimensioned through a series of steps in order to find the best position for both the main and front landing gear, ensuring a reliable maneuverability and safe structure. In regard to the retraction movement, a forward retractable system was suggested as the best option, mainly due to the restrictions in payload areas in the fuselage, with the usage of additional wheel bays as the most suitable solution for storage. For the shock absorption, an oleo-pneumatic solution was deemed the most appropriate, and then dimensioned to have at least a stroke of 8.8 in and a diameter of 0.105 ft. At last, the braking requirements resulted in a brake capable of absorbing at least 98578 ft.lbf of energy and capable of producing more than the minimum value of torque, at 525.95 lbf.in. These findings and results, serve as an introduction towards the development of a full landing gear structure, with a long series of steps still needed to be taken into account before the final solution is ready.
- Simulação de processos para fabrico aditivo metálicoPublication . Duarte, Nuno Miguel Salcedas; Vasco, Joel Oliveira CorreiaO presente relatório descreve o projeto desenvolvido no âmbito da unidade curricular Projeto, integrado no curso de Mestrado em Engenharia Mecânica – Produção Industrial (MEM – PI). No mundo do ciclismo de alta competição, é cada vez mais importante otimizar a aerodinâmica e reduzir o peso dos componentes integrantes da bicicleta, de modo a melhorar o desempenho dos ciclistas, realçando que uma diferença de 100 gramas, faz diferença ao fim de 5 horas de esforço. Este projeto foca-se na otimização topológica de um destes componentes. O objetivo principal deste projeto é otimizar uma pedaleira (alumínio 5086) de uma bicicleta para reduzir a sua massa, mas mantendo a sua integridade mecânica. O objetivo secundário deste projeto é obter um componente otimizado que seja a junção do braço, da aranha e do prato da pedaleira, transformando assim os três componentes num só. Foi feita a otimização com recurso ao software Siemens NX num modelo muito aproximado ao de uma pedaleira já existente, tendo sido feita uma alteração, de modo a tapar com material uma porção da pedaleira, dando assim ao software mais material com que possa trabalhar e otimizar de uma maneira mais eficiente e livre. O componente otimizado obtido apresenta uma redução na massa do conjunto da pedaleira em cerca de 120 gramas face à pedaleira original, no entanto mais testes deveriam ser feitos no modelo, tais como estudos aerodinâmicos e estudos de viabilidade no que diz às condições de fabricação da peça, e também deveriam ser feitas otimizações, quando assim for possível, que tenham em conta o eixo de orientação da impressão, de modo a prevenir zonas com suportes desnecessários e voids internos, quando fabricada por fabrico aditivo.
- Melhoria Contínua na Logística de Moldes na Indústria VidreiraPublication . Robalo, Joel António Ferreira; Vasco, Joel Oliveira CorreiaAs empresas atualmente, têm uma grande pressão com os cuidados aos seus trabalhadores, e com a crescente preocupação com a saúde e bem-estar dos trabalhadores de forma a prevenir lesões (doenças profissionais) ou acidentes, assim é necessário às empresas investirem em equipamentos para minimizar ou eliminar estes problemas. O objetivo deste projeto passa por avaliar e escolher um equipamento no mercado, que seja a melhor opção para fazer face ao melhoramento das condições de trabalho na execução da tarefa da colocação do molde na caixa. Após a escolha do equipamento a instalar (QuickLift Rail 125i) são descritos os procedimentos necessários para a sua instalação, desde o investimento no espaço, a instalação e sua manutenção. De seguida compararam-se ambos os métodos, com e sem máquina para que assim se pudesse observar as melhorias deste novo equipamento instalado. Por fim, a conclusão primordial perante esta aquisição deste equipamento, foi uma maisvalia o investimento feito, visto que melhorou a forma como os trabalhadores executam as suas tarefas, tal como dizem os dados obtidos num questionário efetuado aos trabalhadores, em que a resposto foi positiva quanto aos benefícios deste novo equipamento.
- Projeto de um equipamento de RotomoldagemPublication . Marques, Eduardo Bento; Vasco, Joel Oliveira CorreiaOs plásticos são um dos materiais indispensáveis no panorama atual e que revolucionaram a indústria da matéria-prima. Precisamente por isso é uma área extremamente competitiva, e as empresas que não se destaquem, acabam por ficar para trás em comparação com a concorrência. É fulcral a aposta numa melhoria contínua, evoluindo o leque de materiais processáveis internamente, o tipo de aplicações para os componentes produzidos, a qualidade dos mesmos e diminuindo os tempos de produção de forma a conseguir corresponder a eventuais picos de procura. O presente projeto foi realizado com o intuito de desenvolver um equipamento de rotomoldagem para a produção de reservatórios de água, sendo vital que cumprisse com a capacidade e requisitos de produção do cliente. O acordo com o cliente acerca das especificações permitiu desenvolver e dimensionar o equipamento para essas mesmas características, evitando o sobredimensionamento ou subdimensionamento. Em relação ao equipamento, trata-se de uma Rotomoldagem Shuttle, de dois carros e braços retos, um de cada lado da estufa para tornar a produção mais eficiente. A maior carga sobre cada braço é de 1200 kg (molde + material). Para essa mesma carga no braço, o tempo de produção é de cerca de 30 minutos no forno e, posteriormente, 30 minutos de arrefecimento. Estes valores traduzem os parâmetros de produção para os moldes de maior dimensão, o que significa que, para um conjunto de moldes com outras dimensões, os valores anteriores podem alterar.
- Estudo comparativo de grafites para ferramentas de EDM para produção de cavidades moldantesPublication . Moreira, Bruno Miguel Faria ; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa; Correia, Mário António SimõesO presente trabalho estuda o comportamento do processo de maquinagem por eletroerosão (EDM), analisando diversos índices de performance no uso de ferramentas de grafite de três granulometrias diferentes. Os índices de performance que são alvo de estudo são a Taxa de Remoção de Material (MRR – para a 1ªEletroerosão, 2ªEletroerosão e Global), Rugosidade Superficial (SR – Rugosidade Ra e Rz, e Classificação SR), Desvio Dimensional (DD – Planeza, Classificação Planeza, Dimensão e Centro Geométrico), Custo Total do Processo (CPtot), Custo Específico do Processo (CEP) e o Índice de Performance Global (IPG). Este estudo é de elevado interesse para a indústria dos moldes, que recorre ao uso da tecnologia de EDM para maquinar (erodir no caso da tecnologia de EDM) cavidades moldantes em aço de elevada dureza. O processo de EDM comporta também a erosão da própria ferramenta (elétrodo), sendo necessário o uso de múltiplos elétrodos para o sucesso da operação. Este estudo tenta aferir a possibilidade de, para atingir a geometria pretendida com a melhor qualidade superficial possível e de forma economicamente mais viável, usar um menor número de elétrodos, usando para isso uma grafite de menor granulometria. De igual modo, é analisado o comportamento global do processo de eletroerosão no uso de grafites de diferentes granulometrias. Neste estudo são utilizados 3 tipos de grafites, de granulometrias diferentes, com tamanho médio de partículas de 8 (grafite de referência), 5 e 4 μm respetivamente. Duas geometrias foram projetadas neste estudo, o Rib e a Caixa (CX), geometrias habituais na indústria dos moldes, sendo o Rib normalmente usado como reforço estrutural e a CX para montagem de postiços de moldação. Ambas as geometrias foram erodidas em três profundidades distintas, 3, 6 e 12 mm, usando as três grafites em estudo.
- Influência do PP Reciclado nas Propriedades Mecânicas em Peças InjetadasPublication . Carrilho, Rui Filipe Amaro; Almeida, Henrique de Amorim; Vieira, Milena Maria NogueiraAtualmente vive-se uma política de diminuição de resíduos derivado essencialmente com o aparecimento de substâncias plásticas nos oceanos e em algumas costas marítimas. Para um melhor desenvolvimento ambiental e pela motivação da legislação, as empresas procuram reciclar vários tipos de polímeros de modo a ser mais económico e sustentável. O objetivo principal presente neste trabalho é entender a influencia do material reciclado, derivado do polipropileno (PP), no processo de moldação por injeção. Neste sentido, foram realizados e analisados dois casos de estudo em concreto, onde no caso 1 o PP virgem é injetado na maquina de injeção por moldação e que resulta num provete, esse será reciclado e novamente inserido na maquina de injeção para novos provetes. Este processo é efetuado cinco vezes consecutivas. Já no caso 2 é acrescentado ao PP virgem diferentes percentagens de PP apenas uma vez reciclado. O mercado de reciclagem para polímeros termoplásticos encontra-se atualmente em acentuada ascensão. Os materiais reciclados são vistos como materiais de propriedades inferiores em relação ao material virgem. Verificou-se neste estudo que o reaproveitamento do PP (Isplen PB 180 G2M) com múltiplas injeções consecutivas, ou com percentagem de reciclado desse mesmo PP combinadas com o PP virgem, não afetou negativamente as propriedades mecânicas e térmicas desse polímero. Os resultados obtidos nos dois casos de estudo apresentaram um aumento de dureza, um aumento no índice de fluidez e não tiveram nenhuma alteração de densidade em comparação com o PP virgem. Ainda que o segundo caso de estudo apresenta uma maior instabilidade estrutural ao contrario do primeiro caso no ensaio de flexão. Já no ensaio de DSC aconteceu o oposto que no ensaio de flexão, onde existiu uma instabilidade estrutural no grau de cristalização no primeiro caso de estudo. De um modo geral, estes dois estudos provaram ser uma ótima alternativa para as industrias de injeção de polímeros, com vantagens nos âmbitos económicos e ambientais.