24. Fabricação automatizada (CAM)

CIBEM-2017-Capa

O CIBEM constitui um fórum de discussão que abrange desde os temas mais clássicos, aos mais atuais (biomecânica, novos materiais, nanotecnologias, microfluídos, novas fontes energéticas, novos conceitos de desenvolvimento de produtos, modelações avançadas, manufatura digital) suscitando grandes desafios aos profissionais, como por exemplo a interação e integração com outras engenharias que os novos ambientes baseados na Indústria 4.0 requerem.

A transformação digital a que assistimos suscita desafios interessantíssimos à Engenharia Mecânica. Os profissionais de Engenharia Mecânica, particularmente os oriundos do espaço Ibero-americano, são agentes determinantes para a operacionalização dessa transformação, a qual potenciará a aceleração do desenvolvimento dos países desta importante região. Criando novos produtos, novos processos produtivos ou novos materiais, os Engenheiros Mecânicos concretizam a Inovação!

Áreas Temáticas

C. Fabricação de Componentes e Máquinas

24. Fabricação automatizada (CAM)


     CAM APLICADO A LA FABRICACIÓN ADITIVA DE UN BLADE EN 5 EJES DE INCONEL 718

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La fabricación aditiva ha sido objeto de investigación en los últimos años debido a la flexibilidad que ofrece respecto a geometrías complejas y la diversidad de materiales. Se considera una tecnología near-to-shape que implica una reducción de coste en lo relativo a pérdida de material. Esta tecnología presenta grandes desafíos a la hora de monitorizar el proceso completo, ya que dispone de muchos parámetros implicados; entre ellos, potencia del láser, velocidad de aporte, flujo másico de polvo y la estrategia de deposición; los cuales afectan a características como la afectación térmica local, tensiones residuales, compatibilidad substrato-material depositado y rendimiento de aporte del material. Como dificultad añadida, cabe destacar que la fabricación aditiva de geometrías complejas requiere de programación CAM en 5 ejes. La necesidad de implementar esta tecnología en el entorno de industria 4.0, da lugar al nacimiento del modelo conocido como “mellizo virtual”. Dicho modelo implica la virtualización del proceso con el fin de representar la realidad previa al aporte en máquina, lo que ofrece la posibilidad de prever las posibles colisiones entre los componentes y la geometría final que se obtiene. En este trabajo, se analizan distintas estrategias de aporte para la fabricación mediante tecnología aditiva de una pieza geométricamente compleja, como es el caso de un blade, formado por una superficie no reglada. El aporte del mismo se ha realizado en Inconel 718, material muy común en la industria aeronáutica, y se han programado mediante un software CAD/CAM las estrategias seguidas para el aporte en 5 ejes. Se ha realizado un “mellizo virtual” para verificar el proceso previo al aporte real; y, finalmente, se ha generado la geometría y escaneado la pieza final a razón de obtener una comparativa de las desviaciones que hayan podido surgir del proceso.

Palavras chave: CAM, Fabricación aditiva (AM), verificación virtual, Inconel 718

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     H.González, A.Calleja, M.Renderos, J.E.Ruiz, A.Lamikiz, L.N. López de LaCalle


     CONTROLE DE VOLUME DE INSUMOS PARA MÁQUINA DE TRATAMENTO DE SEMENTES

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

O presente trabalho apresenta uma proposta para sanar as dificuldades de controle quanto ao volume de insumos injetados nas sementes dentro do processo de plantio direto. O sistema de controle é do tipo PI aplicado a bombas peristálticas que injetam o produto na semente, que então é pulverizada através de um aspersor chamado Spray System. Um tanque homogeneizador complementa esse processo proporcionando uma cobertura satisfatória para que doenças e pragas não atinjam a semente nas primeiras semanas da fase de germinação. O controle é realizado através de um PLC que recebe sinais de interesse e a partir do processamento desses sinais executa o processo. Os resultados obtidos comprovam o sucesso da proposição através da cobertura satisfatória da semente.

Palavras chaves: PLC, PI, controle, tratamento de sementes

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     Joan Michel Levandoski, Marcio Walber, Jocarly P. de Souza


      PROPUESTA DE UN NUEVO MODELO DE INFORMACIÓN PARA MANUFACTURA ADITIVA BASADO EN STEP-NC

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

El formato STL se ha utilizado como estándar de facto para la transferencia de la información geométrica entre sistemas CAD y sistemas de AM. Sin embargo, es sabido que este formato no contiene toda la información necesaria para la fabricación de un producto a través de procesos aditivos (tolerancia, acabado, material, etc.), tornándose incompatible con una cadena digital de alto nivel. De igual forma, los sistemas CNC continúan usando programas numéricos definidos en el estándar ISO 6983, conocido como código G e M, el cual ha dificultado el desarrollo de sistemas de fabricación inteligentes e interoperables. Con el fin de resolver estos inconvenientes, se han desarrollado dos nuevos estándares: ISO 10303 (STEP) e ISO 14649 (STEP-NC); los cuales se consideran estándares para la próxima generación de los sistemas avanzados de manufactura. Este trabajo explora la aplicación de los estándares STEP y STEP-NC para soportar la cadena digital CAD/CAM/CNC de un sistema de AM. Se presenta un modelo de actividades de aplicación (AAM) utilizando la nomenclatura IDEF0. El modelo de información con estructura jerárquica del STEP-NC contiene la información necesaria para soportar un sistema avanzado de AM.

Palavras chave: Manufactura Aditiva, STEP-NC, ISO 14949, ISO 10303-238, Industria 4.0

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     Efraín Rodríguez, Renan Bonnard, Alberto Alvares


     APLICACIÓN DE LA IMAGENOLOGÍA 3D PARA REALIZAR ANÁLISIS NUMÉRICOS EN BIOMECÁNICA

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

La Biomecánica aplica la metodología y conocimiento de la Ingeniería Mecánica en la Medicina, con el objetivo de responder preguntas y hallar soluciones a problemas médicos. Mediante estudios interdisciplinarios sobre el comportamiento de los tejidos y órganos ante agentes externos, en los que no sólo se trata de entender el comportamiento mecánico de éstos, sino de incluir su respuesta celular ante dichos estímulos externos. Con los avances tecnológicos surge la Biomecánica computacional, la cual ofrece una mejor alternativa para el estudio de tejidos y órganos. Esta rama, requiere del uso de herramientas como son la imagenología que puedan generar modelos que representen a estas estructuras biológicas. Los cuales, deben reproducir con fidelidad la realidad de dichas estructuras a través de biomodelos. Actualmente la imagenología 3D permite la reconstrucción de biomodelos con una alta precisión, especialmente las obtenidas mediante la Tomografía Computarizada de última generación y la Resonancia Magnética. Las imágenes producidas a través de ellas, es posible la generación de biomodelos de mayor fidelidad morfológica (forma y geometría) y estructural (mejor definición y diferenciación de las densidades de los tejidos). Lo que permiten una mejor identificación de las estructuras y materiales que las conforman. Esto produce que, con los biomodelos que se generan con su utilización, los análisis numéricos son altamente precisos, con resultados semejantes a los obtenidos experimentalmente, sin las desventajas que este método representa. Esto permite no solamente su utilización desde el punto de vista ingenieril, (generación de aditamentos o el diseño de prótesis funcionales), también pueden ser utilizados como una potencial y efectiva herramienta de diagnóstico. Permite a su vez la personalización de tratamientos, lo que conlleva a mejorar el pronóstico del paciente. Así como, la posibilidad de predecir mediante análisis numérico el comportamiento y reacción del medio de rehabilitación.

Palavras chave: Imagenología 3D, Biomecánica, Biomodelo, Análisis numérico, Diagnóstico

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     Hernández-Vázquez, R.A., Urriolagoitia- Sosa, G., Romero-Ángeles, B., Mastache-Miranda, O.A., Monterrosas-Ramírez, D., Vázquez-Feijoo, J. A. y Urriolagoitia-Calderón, G.M.


     DESVIACIÓN DE MODELADO CAD DE ENGRANAJE CÓNICO DIENTE RECTO PARA MECANIZADO EN ALESADORA HORIZONTAL CNC

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

Con el aumento de aplicaciones para sistemas de transmisión de potencia mediante engranajes, se ha ampliado el rango de requerimientos para sector manufacturero respecto a tamaño, tipo, material y resistencia. Por otro lado, existen sectores industriales con maquinaria especial para la fabricación de elementos de máquina, especialmente engranajes. Estas máquinas herramientas son monofuncionales por lo que no pueden disponerse para otros tipos de operaciones tecnológicas. Para obtener mayor aplicación de máquinas herramientas CNC (control numérico computarizado) multifuncionales, se plantea la alternativa de fabricar engranaje cónico en alesadora horizontal. Se estructura la metodología de modelamiento implementada, comenzando por la definición de características geométricas de involuta, posteriormente se modelan y caracterizan perfiles de la cara del diente, en software CAD, principalmente desarrollados por Autodesk Inventor, Solid Edge, ZW3D y NX. Por último y como resultados se pretende y establecer una metodología para calcular el error local y global para la desviación de la longitud de la línea 𝜌 tangente al círculo base, sobre ello proporcionar un criterio si el engranaje modelado aplica para ser manufacturado.

Palavras chave:Engranaje Cónico, Engranaje equivalente, Perfil involuta, CAD, Elementos de máquina.

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     Yamid Reyes, Marco A. Velasco, Ernesto Córdoba


     CONCEPÇÃO DE UM FRAMEWORK PARA MONITORAMENTO E TELEOPERAÇÃO DE MÁQUINAS-FERRAMENTA CNC VIA INTERNET ADERENTE À INDÚSTRIA 4.0

[accordion] [toggle title="Resumo" state="closed"]

As empresas vêm passando por constantes mudanças organizacionais a fim de se manterem competitivas em um mundo em que as comunicações estão cada vez mais rápidas e o setor empresarial atua em um nível global. Observando isso, a indústria manufatureira investe fortemente em insumos como as tecnologias de informação e comunicação (TIC). Nessa tarefa a Internet assume um papel importante como elemento de integração entre pessoas e empresas. Acompanhando as mudanças nas estratégias de produção focadas no uso intensivo das tecnologias da informação, a Manufatura Eletrônica representa um dos primeiros movimentos no sentido de desenvolver as Fábricas Inteligentes, diretriz principal da estratégia “Indústria 4.0”. Um dos grandes desafios das empresas de manufatura é a aquisição de dados de forma integrada de dispositivos CNC de diferentes fabricantes. Observando isso, e aproveitando o fato de que padrões como MTConnect e OPC-UA estão criando o caminho para o desenvolvimento da nova era industrial, este trabalho apresenta a arquitetura de um framework implementado na forma de um sistema cliente-servidor baseado na internet para o monitoramento e a teleoperação máquinas-ferramenta CNC, e que apresenta atributos em conformidade Indústria 4.0. A concepção do framework foi realizada através de uma abordagem metodológica que envolveu o uso de diagramas IDEF0 e a metodologia de projeto axiomático para o refinamento do modelo. O trabalho de implementação computacional fundamentou-se na integração de servidores na forma de serviços através de um sistema na web, o CyberDNC. Este foi avaliado e validado através de casos de uso focados na conectividade entre o centro de torneamento Romi Galaxy 15M com CNC Fanuc 18i-Ta com os servidores, e esses com os clientes web disponíveis.

Palavras chave:Indústria 4.0, MTConnect, OPC, CNC, Teleoperação

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     Luiz Eduardo Santos de Oliveira, Alberto José Álvares


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