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Título
Proposta de um modelo de planejamento do processo de manufatura híbrida com abordagem preditiva
Orientador
Alexandre Tadeu Simon
Autor
Daniel René Tasé Velázquez
Palavra chave
Manufatura hibrida. Planejamento do processo. Simulação multiparametrica. Deposição de Metal a Laser (LMD). Usinagem.
Grupo CNPQ
Programa
DR - ENGENHARIA DE PRODUÇÃO (PPGEP)
Área
ENGENHARIAS
Data da defesa
31/08/2022
Nº Downloads
167
Resumo
A manufatura hibrida tem atraído o interesse da comunidade industrial pela capacidade de produzir peças funcionais com variadas geometrias, usando diferentes tipos de materiais em inúmeras aplicações. Como ocorre com outros processos, antes da execução do processo hibrido, e importante executar um planejamento assertivo que considere as atividades essenciais para garantir uma operação adequada e estável e permitir uma visão integral e proativa do processo. Adicionalmente, deve integrar uma etapa de simulação que permita prever se as condições experimentais do processo estão adequadas para garantir a manufatura da geometria modelada, além de permitir reduzir a quantidade de experimentação, os desvios geométricos, o consumo de material e o tempo de manufatura, garantindo uma estratégia de deposição eficiente. Observa-se, no entanto, que os modelos de planejamento do processo de manufatura hibrida (PPMH) encontrados na literatura não contemplam de forma abrangente as atividades necessárias para garantir uma operação adequada e estável e apresentam limitações quanto a inclusão de uma etapa de simulação que garanta uma abordagem preditiva sobre o desempenho da operação. O objetivo deste trabalho e propor um Modelo de PPMH com Abordagem Preditiva que integre as atividades que devem ser atendidas pela operação, assim como uma etapa de simulação que permita avaliar o desempenho de múltiplos parâmetros do processo e seu efeito nas caraterísticas geométricas para garantia da estabilidade do processo. O desenvolvimento do modelo apoia-se na metodologia Design Science Research e na combinação de um método de apoio a tomada de decisão baseado na configuração de um Sistema de Inferência Fuzzy para simulação multiparamétrica do processo. O modelo proposto considera as sete atividades principais do PPMH e contempla as etapas de Modelagem CAD, Planejamento, Simulação, Execução e Controle, interconectadas por um fluxo de transferência de dados. Na condução de dois experimentos foi possível verificar a aplicabilidade e viabilidade do modelo que forneceu uma previsão precisa das variáveis de saída avaliadas, obtendo em cada experimento um erro menor do que 8 %, garantindo confiabilidade e estabilidade adequadas. Esta pesquisa contribui para o avanço da teoria sobre PPMH ao identificar e sistematizar as principais etapas, atividades, requisitos e critérios para sua adequada condução. Contribui para a pratica ao apresentar um modelo de PPMH que contempla as atividades essenciais e etapa de simulação para analise previa dos parâmetros tecnológicos do processo
Abstract
Hybrid manufacturing has attracted the interest of the industrial community because of its ability to produce functional parts with varied geometries, using different types of materials in numerous applications. As with other processes, before executing the hybrid process, it is important to carry out an assertive planning that considers the essential activities to ensure an adequate and stable operation and allow an integral and proactive process understanding. Additionally, it must integrate a simulation step that allows predicting whether the process experimental conditions are adequate to guarantee the manufacture of the modeled geometry, in addition for allowing to reduce the amount of experimentation, geometric deviations, material consumption and manufacturing time, ensuring an efficient fabrication strategy. It is observed, however, that hybrid manufacturing process planning models (HMPP) found in the literature do not comprehensively contemplate the activities necessary to guarantee an adequate
and stable operation and present limitations regarding the inclusion of a simulation step that ensure a predictive approach to operation performance. The objective of this work is to propose a HMPP Model with a Predictive Approach that integrates the activities that must be met by the operation, as well as a simulation stage that allows evaluating the performance of multiple process parameters and their effect on the geometric characteristics to guarantee stability. of the process. The model’s development is supported by the Design Science Research methodology and the combination of a support decisionmaking method based on the configuration of a Fuzzy Inference System for multiparametric process simulation. The proposed model considers the seven main activities of the HMPP and includes the steps of CAD Modeling, Planning, Simulation, Execution and Control, interconnected by a data transfer flow. After conducting two experiments, it was possible to verify the applicability and feasibility of the model that provided an accurate prediction of the evaluated output variables, obtaining in each experiment an error smaller than 8 %, ensuring adequate reliability and stability. This research contributes to the advancement of the theory on HMPP by identifying and systematizing the main stages, activities, requirements and criteria for its proper execution. It contributes to the practice by presenting a HMPP Model that includes the essential activities and simulation stage for prior analysis of the process technological parameters.
