ESTG - Mestrado em Engenharia Mecânica - Produção Industrial
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- 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.
- Movimentação de Cargas SuspensasPublication . Pedrosa, Daniela Sofia Duarte; Neves, Carlos Fernando Couceiro de Sousa; Baptista, Diogo Pedro Ferreira NascimentoOs equipamentos de transporte e elevação de cargas são amplamente utilizados nos mais diversos setores industriais. Podem ser classificados em vários tipos de acordo com a sua configuração de movimento, nomeadamente ponte rolante, sendo este o mais comum em instalações produtivas, e que será o principal em estudo no presente trabalho. Estes equipamentos requerem um controlo manual rigoroso, para evitar oscilações nas cargas. Tais oscilações que, para além de diminuírem a eficiência e produtividade da tarefa, também representam um risco de segurança. Portanto, surge a motivação do estudo de movimentação de cargas suspensas, com o objetivo de demonstrar a viabilidade de controlar este tipo de equipamento de forma a reduzir o ângulo de oscilação da carga e a posicionar a carga com precisão no local desejado, horizontalmente e verticalmente Para o presente trabalho foi essencial rever a literatura relacionada com o tema, e estudar os conceitos teóricos relacionados com mecânica e sistemas de controlo. Através do projeto, foram realizadas modificações ao equipamento já existente no Laboratório de Robótica Avançada e Fábricas Inteligentes no Instituto Politécnico de Leiria, para possibilitar a elevação de cargas. Um modelo simplificado do equipamento foi criado e modelado, sendo definido em espaço de estados para implementação de um sistema de controlo, neste caso o controlo de realimentação de estados, aplicando o método de colocação de pólos, e adição de um observador. Este sistema de controlo foi implementando em software MATLAB para executar simulações, de modo a prever o comportamento do sistema. Através das simulações realizadas selecionou-se uma matriz de ganho adequada, conforme prioridades para o controlo do sistema, de modo a realizar testes experimentais. Analisando os resultados obtidos, de forma geral, o tempo de acomodação das três variáveis de saída, foi semelhante entre a simulação e a realidade, apesar das diferenças observadas nos gráficos. Comparando o movimento não controlado com o movimento controlado verificou-se que há uma melhoria no tempo de acomodação do ângulo de oscilação da carga: Enquanto a oscilação converge para 0º nos primeiros 10 segundos no movimento controlado, no movimento sem controlo a oscilação é aproximadamente 8º. De seguida, foi pré-definida uma trajetória para a carga suspensa, dividindo os seus troços numa equação paramétrica, e obtiveram-se resultados semelhantes entre o comportamento simulado e o experimental. Além disso, foi possível limitar o ângulo de oscilação a valores inferiores 0,6º. No último teste, foi considerado que o modelo do sistema era linear por troços, ou seja, o modelo do sistema varia conforme a medição do comprimento do cabo. Concluindo-se que esse modelo está mais próximo do modelo não linear do sistema, e verificou-se que, quando há variação do comprimento do cabo, o controlo com este modelo possui melhores resultados, sendo que o ângulo de oscilação teve uma amplitude entre [-1,1º;1º]. Pelos resultados obtidos, observou-se a diminuição do ângulo de oscilação da carga, e controlo da posição do carro e comprimento do cabo. Assim, confirma-se a possibilidade de controlo de equipamentos de transporte e elevação de cargas.
- Sistema de Inserção automática de fibras para Projeção de Betão ReforçadoPublication . Mezhyrych, Anton; Neves, Carlos Fernando Couceiro de SousaNa indústria da construção civil, onde a busca por estruturas mais resilientes e duráveis é uma constante, os avanços tecnológicos desempenham um papel crucial na melhoria da qualidade e eficiência. Um domínio de extrema importância é a aplicação de fibras no betão, uma abordagem que tem transformado a maneira como se projetam e edificam estruturas. A incorporação de fibras, sejam elas de aço, polímero ou outros materiais, oferece uma abordagem inovadora para reforçar o betão, conferindo-lhe maior resistência a fissuração, impactos e cargas dinâmicas. Entretanto, para atender às crescentes exigências da indústria, a mera inclusão de fibras não é suficiente, é imperativo garantir a sua distribuição precisa e homogénea.. Neste contexto, a necessidade de um mecanismo automatizado e controlado para otimizar a dispersão de fibras no betão torna-se evidente. O desenvolvimento dos protótipos de mistura e inserção de fibras é encarado como uma jornada que abarca uma série de desafios complexos, requerendo abordagens inovadoras e soluções criativas. Desde o design estrutural dos protótipos até a integração e adaptação destes sistemas, múltiplas etapas críticas são necessárias para assegurar a concretização dos objetivos de eficiência e precisão na adição de fibras. A complexidade é ampliada quando reconhecemos que a incorporação eficaz de fibras não se limita à tarefa única de mistura. De facto, para garantir uma distribuição homogénea, é necessário pré-processar as fibras, separando-as antes da adição ao betão. Nesse sentido, um notável esforço foi dedicado ao desenvolvimento de um protótipo capaz de separar e dosear as fibras antes de serem introduzidas no mecanismo de mistura. Este projeto investiga as fases de desenvolvimento desses protótipos, englobando o design, testes e refinamentos necessários. O cerne do trabalho concentra-se na conceção e desenvolvimento de uma nova geração de produtos, evidenciando o compromisso integral com a evolução técnica e prática do processo de mistura e inserção de fibras no betão.
- Indústria 4.0: Monitorização das condições de funcionamento de uma máquina de injeção com OPC UAPublication . Kaduk, Anatoliy; Neves, Carlos Fernando Couceiro de Sousa; Ferreira, Lino Miguel MoreiraO principal objetivo do presente trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema de monitorização de uma máquina de injeção baseado no protocolo OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) e, assim, na adaptação da máquina IMI1300S (construída no ano de 1973) para a era da Indústria 4.0. A modernização da máquina permite monitorizar e analisar algumas das respetivas condições e parâmetros de funcionamento. Isso permite, em caso de necessidade, agir de acordo com os resultados obtidos para manter a estabilidade de funcionamento e aumentar a eficiência operacional de equipamento. Assim, consegue-se aumentar a qualidade e quantidade das peças produzidas. Também está previsto que informação do servidor fique disponível em todos os dispositivos com cliente OPC UA ou navegador WEB instalados e ligados à mesma rede do servidor OPC UA. Além de monitorização da máquina em tempo real, o servidor cria uma base de dados e armazena as variáveis da produção no disco do servidor OPC UA, com a possibilidade de extrair essa base de dados para dispositivos externos. Os parâmetros da máquina de injeção monitorizados neste projeto compreendem a temperatura de água nos circuitos de arrefecimento do molde, a temperatura de óleo hidráulico da máquina, a pressão de injeção, a energia elétrica consumida durante um ciclo e durante a produção total, a quantidade de ciclos e o tempo de ciclo. A cada ciclo de injeção é realizado o registo de todos os valores atuais numa base de dados em formato SQLITE (Structured Query Language Database Engine). A análise de dados obtidos ajuda a avaliar eficiência atual na produção e elaborar as estratégias e técnicas de funcionamento da máquina de injeção para melhorar e otimizar o desempenho, reduzir o tempo de ciclo e diminuir o custo de produção, aumentando a competitividade da empresa no mercado. Além disso, a análise de dados permanente auxilia constantemente a controlar e avaliar a viabilidade económica das soluções propostas e melhorias implementadas e, com base de novos dados, a desenvolver novas recomendações práticas para a otimização dos processos de injeção. No final, contribui para avaliar o impacto dos princípios de Indústria 4.0 na produção de plásticos e como estes princípios podem ser aplicados e integrados nos processos de funcionamento para transformar a produção de plásticos.
- Industrialização de caixa plástica com recurso a softwares de engenhariaPublication . Silva, Rui Pedro Sousa; Vasco, Joel Oliveira CorreiaO processo produtivo para a obtenção de uma peça plástica final apresenta diversas etapas, desde a conceção e desenvolvimento da peça, à realização da ferramenta para a produção da mesma. Durante a conceção e desenvolvimento de uma peça, existe um conjunto de boas práticas que devem ser implementadas para otimizar a qualidade e o custo das mesmas. Por outro lado, a utilização de softwares de Computer Aided Engineering também permite que, durante a fase inicial do processo, sejam antecipados eventuais problemas futuros, que podem mesmo inviabilizar a produção da peça. Para produções com elevadas cadências, a implementação do processo de moldação por injeção torna-se extremamente apelativo tendo em conta os benefícios que este apresenta nomeadamente a cadência e a repetibilidade. Este trabalho, teve como por objetivo a industrialização de uma caixa plástica para a recolha de ovos de insetos, com base numa geometria de rede já existente, tendo sido realizadas simulações numéricas referentes ao enchimento da caixa, através da utilização de um software de CAE, o MOLDEX3D 2021. O enchimento correto da caixa é fundamental para a viabilização deste projeto devido às caraterísticas geométricas presentes na mesma, que se revelam de difícil enchimento. Determinadas as condições de processamento necessárias para a produção da caixa, foi desenvolvido o projeto do molde de injeção com o auxílio de um software de CAD, o SOLIDWORKS 2022 e por último, foi realizado um custeio das peças, consoante a quantidade de peças produzidas, e do molde através de um software de orçamentação para moldes de injeção, o QuickQuote v1.9.0.5.