[pt] O dinamismo dos mercados vem se intensificando, em face da globalização, dos avanços tecnológicos e das mudanças sociais. Consequentemente, as empresas necessitam se adaptar tempestivamente para se manter competitivas, ou podem vir a desaparecer. Neste contexto, inovações disruptivas são cada vez mais frequentes. Assim é o caso da manufatura aditiva, conhecida popularmente por impressão 3D. Tratam-se de tecnologias com potencial disruptivo que vai além do paradigma de produção, influenciando a logística, a sociedade, os mercados e múltiplos setores, tais quais o de saúde, o de defesa, o automotivo, o de construção civil e até mesmo o de alimentos. Nesta vertente, o presente trabalho busca verificar o potencial disruptivo das tecnologias de manufatura aditiva, iniciando pelo aprofundamento no conhecimento sobre estas tecnologias. Em seguida, é feita análise sobre a gestão das cadeias de suprimentos atual e as implicações das tecnologias de manufatura aditiva sobre a gestão das cadeias de suprimentos. Por fim, o estudo confronta o potencial disruptivo da manufatura aditiva com a cadeia de suprimentos de sobressalentes da Marinha do Brasil, no intuito de aprimorar aquela cadeia de suprimentos, buscando, naquelas tecnologias, solução para as dificuldades enfrentadas pela Esquadra do Brasil. / [en] The dynamism of markets has been intensifying by the globalization, the technological advances and the social changes. Consequently, companies need to adapt timely to remain competitive, or may disappear. In this context, disruptive innovations are becoming more frequent. This is the case of additive manufacturing, popularly known as 3D printing. These are technologies with disruptive potential that goes beyond the production paradigm, influencing logistics, society, markets and multiple sectors, such as health, defense, automotive, civil construction and even food. From this point, this work seeks to verify the disruptive potential of additive manufacturing technologies, starting with the deepening of the knowledge about these technologies. Next, it is analyzed the management of current supply chains and the implications of additive manufacturing technologies on supply chain management. Finally, the study confronts the disruptive potential of additive manufacturing with the Brazilian Navy s supply chain of spare parts, in order to improve that supply chain, searching solutions to the difficulties faced by the Brazilian Fleet in those technologies.

[pt] As técnicas de tecnologia de grupos vêm sendo largamente usadas em muitos sistemas de manufatura. Vários algoritmos têm sido propostos para o projeto otimizado de eficientes células de manufatura. O problema de formação de células deve levar em conta vários objetivos: o número de operações gargalo, o número de máquinas e/ou peças gargalo, o fluxo intercelular, os custos de subcontratação, os custos de duplicação de máquinas e a carga da máquina e/ou célula mais sobrecarregada, entre outros. Nesta tese propõe-se uma metodologia multi- critério para resolver o problema de formação de células com múltiplos objetivos. Este enforque é baseado no uso da meta-heurística busca tabu para resolver uma seqüência de problemas com objetivos simples e restrições múltiplas, onde cada objetivo é minimizado individualmente, segundo sua ordem de importância. Resultados computacionais envolvendo uma aplicação para um problema bi-critério são apresentados para casos com até 100 máquinas e 1000 peças. / [en] Group tecnology techniques are now widely used in many manufacturing systems. Severla algorithms have been proposed for the optimal design of efficient manufacturing cells. The cell formation problem must take into account several objectives: the number of bottleneck operations, the number of bottleneck machines and/or parts, the intercell flow, the intracell workload balancing, the subcontracting cost, the machine duplication costs, and the workload of the busiest machine and/or cell, among athers. In this work, we propose a multi-criteria methodology for solving the cell formation problem with multiple objectives. This approach is based on the use of the tabu search meta-heuristic for solving a sequence of single-objective, multi-contrained problems, in wich each objective is taken and optimized in turn, following their order of relative importance. Computational results concerning an application to a bi-criteria problem are reported for instances with up 100 machines and 1000 parts.

[pt] O Sistema de Manufatura Celular (SMC) foi introduzido na década de se-tenta como um novo sistema de produção em alternativa ao Sistema de Produção em Massa. Revolucionou chãos de fábricas implementando um novo conceito de produção que prezasse pela flexibilidade de manufatura, pequenos lotes para um mix maior de produtos e utilizando produção em células. O processo de formação de células, como uma ferramenta da Tecnologia de Grupo, passou a ser um impor-tante objeto de estudo do SMC, com a criação de diversos métodos de obtenção, entre estes o baseado em arranjo matricial. A dissertação teve por objetivo seg-mentar as formas de obtenção de células de manufatura, através de um fluxograma capaz de nortear e classificar a matriz de processamento quanto a sua característi-ca e elaborar uma estrutura que contemplasse os algoritmos binários destinados a este fim, com informações adicionais a partir da chamada matriz de processamen-to expandida. Entre estas informações adicionais, estão os dados de seqüencia-mento da produção, tempo de processamento das peças pelas máquinas, demanda, capacidade produtiva e quantidade de máquinas envolvidas no sistema. Além dis-so, a criação do Método do Melhor Caminho proporcionou ao trabalho um novo rumo aos algoritmos heurísticos formadores de células de produção por matriz, visto que conseguiu agregar a estruturação do layout das células obtidas, tornando o sistema mais completo. / [en] The Cellular Manufacturing System was introduced in the seventies as a new production system and an alternative to Mass Production System. Revolutionized shop floors implementing a new production concept that considered manufacturing flexibility, small batches productions to a diversified mix of products and used in the CMS. The process of cell formation became an important object of study of CMS. Several methods was developed, among them the array-based method. The thesis aims to segment the ways of obtaining manufacturing cells using a flow chart that guides and processing sort arrays according to their characteristics and develops a structure to encompass the binary algorithms designated for this purpose. Additional information is added to the array of data among this additional information, there are operations with process sequencing data, parts processing times by machines, parts demand, production capacity and number of machines involved in the system. Fur-thermore, the creation of the Best Path Method provided a new direction to the form-ing cell production heuristic algorithms by array-based methods, since the structure was able to add the layout of the cells obtained, making the system more comprehen-sive.

[pt] Esta dissertação investigou como são caracterizados os processos de tomada de decisão sobre sustentabilidade em plantas de manufatura, por ocasião de iniciativas de melhoria de processo. Através de um estudo de casos múltiplos junto a uma empresa gráfica e uma automobilística, ela responde as seguintes perguntas de pesquisa: qual é a (i) amplitude, (ii) a profundidade, (iii) a inclusividade e (iv) a efetividade do processo de tomada de decisão? Os objetivos do estudo buscaram esclarecer os aspectos teóricos sobre o tema, comparar os padrões teóricos com as características dos processos de decisão observadas nas empresas e, então, apresentar discussões baseadas na observação empírica. Os métodos de pesquisa adotados foram o estudo de casos múltiplos e a revisão de literatura. A revisão de literatura compreendeu a revisão de escopo e a revisão sistemática de literatura. O estudo de caso buscou a aplicação do protocolo em plantas industriais de duas grandes empresas. Entrevistas semiestruturadas foram conduzidas junto a três funcionários de cada planta, permitindo a triangulação. Alguns dos resultados sugerem que processos de decisão próximos da racionalidade do Business Case são mais profundos e igualmente mais focados no processamento de informações, bem como estreitam a inclusividade para os stakeholders de maior impacto ao negócio. Ainda, parece que as perspectivas de sustentabilidade se ampliam quando se avança nas etapas do processo decisório, apresentando variações de amplitude e profundidade durante essa trajetória. A efetividade da decisão demonstra uma relação importante com a maneira de coletar e analisar informações e pode ser afetada por fatores sociais e organizacionais como o apoio da gestão, formação de uma equipe de decisão multidisciplinar e envolvimento dos colaboradores no projeto. / [en] This dissertation investigates how the decision-making processes on sustainability in manufacturing plants are characterized, analyzing process improvement initiatives. Through a multiple-case study with a printing company and an automobile company, it answers the following research questions: how is the (i) breadth, (ii) the depth, (iii) the inclusivity and (iv) the effectiveness of the decision-making process The study aimed at clarifying the theoretical aspects concerning the research theme, comparing the literature suggestions with the characteristics of the decision process observed in companies and presenting discussions based on empirical observation. The research methods are the multiple-case study and the literature review. The literature review included the scoping review and a systematic literature review. The case study sought to apply the protocol in industrial plants of two large companies. Semi-structured interviews were conducted with three employees from each plant, allowing triangulating. Some of the results suggest that the decision-making process close to the Business Case rationale is deep and focused on information processing and narrows the inclusivity to the business-impact stakeholders. Sustainability approaches seem to be broader when progressing in the decision-making steps, varying in breadth and depth during this trajectory. The decision s effectiveness demonstrates a relevant relationship with the data gathering and data analyzing and, also, may be affected by social and organizational factors such as management support, a multidisciplinary decision team and the involvement of employees in the project.

[pt] A curva característica de água no solo é uma ferramenta importante na análise mecânica e hidráulica de solos não saturados, uma vez que expressa a relação entre a saturação e a sucção do solo. O objetivo principal dessa pesquisa foi, através da curva de retenção, analisar a viabilidade da utilização de uma estrutura porosa, criada com impressão 3D, como medidor de sucção. Além da curva de retenção, também se estudou a acurácia e precisão da metodologia de confecção com análise de imagem e pesagem das amostras. Empregou-se duas técnicas de manufatura aditiva. Com a primeira, Fused Deposition Modelling, não foi possível imprimir poros com diâmetro inferior a 1 mm, tendo essa técnica sido descartada. A segunda técnica foi a Vat Photopolymerization, tendo se atingido diâmetro mínimo do furo de 0,6 mm. Foram confeccionados nove corpos de prova (CP) cilíndricos, com furos idênticos de 0,6 mm de diâmetro e mesmo espaçamento entre si. Cinco CPs foram impressos com 30 mm de raio e 20 mm de altura, os demais com 20 mm de raio e 10 mm de altura. O método utilizado para a medição da sucção foi o do papel filtro. Como o objetivo da pesquisa não era obter a curva exata do corpo impresso, mas sim observar uma tendência de comportamento, optou-se por um período de equalização de apenas 7 dias. Posicionando um papel no topo e outro na base do CP foi possível analisar a equalização. A diferença entre topo e base constatada foi aproximadamente constante para todo o intervalo da curva, com exceção apenas no trecho de inflexão, no qual essa diferença foi significativamente maior. Observou-se dois trechos lineares (na escala semi-log) conectados por uma descontinuidade. Assim, um modelo bi-modal, como os utilizados no papel filtro, descreveram melhor os resultados obtidos. A curva de calibração obtida resultou em um erro na leitura de sucção de 13,7 por cento no primeiro trecho e 27,5 por cento no segundo. No entanto, considerou-se que o medidor ainda não é adequado devido a região de descontinuidade, que inviabilizou leituras entre 10 e 1500 kPa. Em relação ao método de confecção, entendeu-se que a impressora possui precisão adequada, tendo sido observado comportamento homogêneo entre os diferentes CPs, mesmo com geometrias distintas. A resolução da impressora utilizada impediu a confecção de CPs com vazios menores para a otimização das curvas. No entanto, o comportamento da curva e a precisão do equipamento sugerem que a manufatura aditiva pode ser capaz de contribuir para a mecânica dos solos com a criação de um novo tipo de medidor de sucção, desde que se utilize uma melhor configuração/geometria de vazios para otimizar o comportamento da curva de retenção. / [en] The soil water characteristic curve is an important tool in the mechanical and hydraulic analysis of unsaturated soils as it expresses the relationship between soil saturation and suction. The main objective of this research was to analyze, through the retention curve, the feasibility of using a porous structure created with 3D printing as a suction meter. In addition to the retention curve, the accuracy and precision of the manufacturing methodology were also studied through image analysis and sample weighing. Two additive manufacturing techniques were employed. With the first, Fused Deposition Modelling, it was not possible to print pores with a diameter smaller than 1 mm, and, because of this, the technique was discarded. The second technique was Vat Photopolymerization, a minimum pore diameter of 0.6 mm was achieved. Nine cylindrical specimens (CPs) were produced, with identical 0.6 mm diameter pores and the same spacing between them. Five CPs were printed with a radius of 30 mm and a height of 20 mm, and the remaining ones with a radius of 20 mm and a height of 10 mm. The suction measurement method used was the filter paper method. Since the research s goal was not to obtain the exact curve of the printed body but to observe a behavioral trend, an equilibration period of only 7 days was chosen. Placing a paper at the top and another at the base of the CP allowed the analysis of the equilibrium. The difference between the top and base was approximately constant throughout the curve interval, except for the inflection section, where this difference was significantly higher. Two linear sections (on a semi-log scale) connected by a discontinuity were observed. Therefore, a bi-modal model, like those used in filter paper experiments, better described the obtained results. The calibration curve resulted in a suction reading error of 13.7 percent in the first section and 27.5 percent in the second. However, it was considered that the meter is not yet suitable due to the discontinuity region, which made readings between 10 and 1500 kPa unfeasible. Regarding the manufacturing method, it was understood that the printer has adequate precision, with a homogeneous behavior observed among different CPs, even with distinct geometries. The printer s resolution prevented the production of CPs with smaller voids to optimize the curves. However, the curve behavior and equipment precision suggest that additive manufacturing may be capable of contributing to soil mechanics with the creation of a new type of suction gauge, provided a better void configuration/geometry is used to optimize the retention curve behavior.

[pt] O objetivo deste trabalho foi produzir, caracterizar e avaliar o comportamento mecânico de um compósito de matriz termoplástica (ABS) reforçado por fibras de carbono para uso futuro em manufatura aditiva. Misturas foram produzidas contendo diferentes quantidades (0 por cento, 5 por cento e 16,7 por cento) e comprimentos (3 mm e 6 mm) de fibras. Cada mistura foi processada através de uma extrusora dupla rosca para a produção de pellets. Os pellets de cada mistura (incluindo pellets de ABS puro) foram analisados para a caracterização do material processado. Posteriormente, corpos de prova foram extrusados para a determinação das propriedades mecânicas e análise da superfície de fratura. As técnicas utilizadas para a caracterização do material foram: espectroscopia no infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), reometria capilar e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Para a avaliação do comportamento mecânico, os corpos de prova extrusados foram ensaiados para a determinação da resistência à tração, módulo de elasticidade e ductilidade. Em seguida, as superfícies de fratura dos corpos de prova foram analisadas no MEV. Foi verificada a possibilidade de degradação da matriz polimérica e formação de vazios durante o processamento inicial do material, que foram eliminados após a segunda extrusão. As fibras de carbono causaram aumento no módulo de elasticidade e diminuição da ductilidade do compósito, apesar de pouco influenciarem as propriedades reológicas. Além disto, pequenas variações na estabilidade térmica foram observadas. Ao final, em anexo, foi elaborado um panorama sobre a Manufatura Aditiva (MA) e a oportunidade de utilização de compósitos em técnicas de impressão 3D. / [en] The goal of this work was to produce, characterize and analyze the mechanical behavior of a carbon fiber reinforced thermoplastic composite with future applications in additive manufacturing. Mixtures were produced with varying carbon fiber content (0 per cent, 5 per cent, and 16,7 per cent) and initial length (3 mm and 6 mm). Each mixture was processed via a twin-screw extruder to produce pellets. Pellets from each mixture (including pure ABS) were analyzed to investigate the processed material properties. Afterwards, test specimens were extruded from each mixture s pellets for mechanical testing and fracture surface analysis. The following techniques were used for material characterization: Fourrier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric Analysis (TGA), capillary rheology and Scanning Electron Microscopy (SEM). For the evaluation of mechanical properties, the extruded test specimens yield strength, Young s modulus and ductility were determined. Also, the fracture surfaces were observed using SEM. The effects of processing parameters and of the introduction of carbon fibers in the ABS polymer were determined. Results pointed out the possibility of degradation during initial processing and the formation of voids in the pellets structure, which were eliminated during the second extrusion. Results also showed an increase in modulus and a decrease in ductility of the composite, whereas rheological properties seemed largely unaffected. Additionally, small variations in thermal stability were observed with varying carbon fiber content and length. Finally, as an annex, a brief overview of Additive Manufacturing and the opportunities for using carbon fiber reinforced thermoplastics in 3D printing techniques is presented.

[pt] Ao contrário dos mecanismos tradicionais, um mecanismo flexível conta com a deflexão de seus membros flexíveis para gerar movimento, ao mesmo tempo que apresenta vantagens como a desnecessidade de lubrificação e uma montagem mais fácil. Um mecanismo flexível de mola orto-planar foi analisado neste trabalho e seu desempenho mecânico após testes de envelhecimentos higrotérmicos e com radiação ultravioleta foram estudados. A análise do envelhecimento aqui realizada aborda o desempenho de mecanismos flexíveis após processos de envelhecimentos que pdoe ajudar no desenvolvimento de futuros mecanismos flexíveis. Amostras de tração ASTM D638 tipo I também foram submetidas aos envelhecimentos para servir de comparação para as amostras de mola orto-planar. As amostras foram submetidas a três tipos diferentes de envelhecimento, a saber: imersão em água, imersão em óleo e radiação ultravioleta. Os testes de envelhecimento por imersão em líquido foram realizados em três níveis de temperaturas: temperatura ambiente, 50 graus C e 70 graus C. Em geral, as amostras de tração mostraram mudanças estatísticas significativas no módulo de Young e no deformação na ruptura, enquanto as amostras de mola orto-planar não apresentaram alterações estatísticas importantes em nenhuma condição de envelhecimento, o que indica que as propriedades mecânicas e capacidades elásticas dos mecanismos não foram afetadas pelos processos de envelhecimento. Embora mais testes com os materiais específicos, ambiente e tempo de exposição sejam necessários para verificar o uso em uma aplicação específica, os resultados deste estudo sugerem que os mecanismos flexíveis mostram a promessa de uso em aplicações onde o envelhecimento é uma preocupação e sua vida é esperada estar dentro dos limites deste estudo de envelhecimento. / [en] In contrast to traditional mechanisms, a compliant mechanism relies on the deflection of its flexible members to generate motion, while presenting advantages such as no need for lubrication and easier assembly. An ortho-planar spring (OPS) compliant mechanism was analyzed in this work and its mechanical performance after hygrothermal and ultraviolet radiation aging tests was studied. The aging analysis performed here addresses the performance of compliant mechanisms after aging processes that can help in the design of future compliant mechanisms. ASTM D638 tensile test type I samples were also subjected to aging to serve as a comparison for OPS samples. The samples were subjected to three different types of aging conditions, namely water immersion, oil immersion and ultraviolet radiation. The liquid immersion aging tests were performed in three temperature levels: room temperature, 50 C degrees and 70 C degrees. In general, tensile samples showed significant statistical changes in Young s modulus and elongation at break, while OPS samples did not present considerable statistical change in any aging condition, which indicate that the mechanical properties and elastic capabilities of OPS samples were not affected by aging processes. Although more testing with the specific materials, environment, and exposure time would be required to verify its use in a specific application, the findings of this study suggest that compliant mechanisms show promise for use in applications where aging is a concern, and their life is expected to be within the limits of this aging study.

[pt] Esta pesquisa interdisciplinar aborda os avanços tecnológicos obtidos no desenvolvimento da técnica de conversão de exames de imagens médicas em modelos virtuais e físicos, na área de medicina fetal. A técnica tem por objetivo melhorar a visualização e contribuir com as tomadas de decisão clínica através do desenvolvimento de modelos tridimensionais que simulam com acurácia as formas anatômicas do paciente. Ao longo de dez anos, diversos avanços foram criados e incorporados, ampliando significativamente as formas de visualização e interatividade. A relação interdisciplinar entre o design e a medicina, possibilitou a constante atualização da técnica, atestado pela vasta produção cientifica nacional e internacional produzida. Um procedimento complexo na área de neurologia foi escolhido como estudo de caso de forma a exemplificar a gama de modelos e simulações que permitiram observar como o design contribui em todo o processo. / [en] This interdisciplinary research approaches the technological advances obtained in the development of the technique of converting medical image images into virtual and physical models, in the area of fetal medicine. The technique aims to improve visuality and contribute to clinical decision making through the development of threedimensional models that accurately simulate the patient s anatomical shapes. Over ten years, several advances were created and incorporated, significantly expanding the ways of visualization and interactivity. The interdisciplinary relationship between design and medicine enabled the constant updating of the technique, attested by the vast national and international scientific production. A complex procedure in the field of neurology was chosen as a case study in order to exemplify the range of models and simulations that allowed us to observe how design contributes to the entire process.

[pt] Esta pesquisa se propõe a uma investigação exploratória na utilização de resíduos carbonizados, como matéria prima para reconstrução de peças perdidas no incêndio que, em setembro de 2018, destruiu parte do acervo do Museu Nacional (MN) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), através de tecnologias de Manufatura Aditiva. O que tornou este trabalho possível foi a existência de arquivos digitais obtidos em pesquisas anteriores através de processos não invasivos e não destrutivos de obtenção de superfícies tridimensionais de diversas peças do acervo do museu. A principal contribuição se caracteriza pela possibilidade de recriar peças do acervo do museu, bem como agregar diferentes valores simbólicos aos objetos reproduzidos com resíduos provenientes do próprio MN, através de experimentos realizados com pesquisadores do Laboratório de Processamento de Imagem Digital do Museu Nacional, do Núcleo de Experimentação Tridimensional – NEXT da PUC Rio e do Instituto Nacional de Tecnologia. A pesquisa apresenta uma análise por Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS) de amostras desse material, com a identificação de sua composição, e segue três linhas de trabalho focadas em processos diferentes de Manufatura Aditiva, o que resultou no desenvolvimento de um filamento termoplástico extrudado, uma massa argilosa em pó e uma linha que combina processos de fabricação digitais e analógicos. As peças produzidas foram exibidas em exposições relacionadas ao Museu Nacional. / [en] This research proposes an exploratory investigation on the use of carbonized residues, as feedstock in Additive Manufacture technologies, for the reconstruction of pieces lost in the fire that destroyed part of Federal University of Rio de Janeiro National Museum(MN) s collection, in September 2018. This work was possible due to the existence of digital files, from previous researches, which were generated through non-invasive and non-destructive processes for obtaining threedimensional surfaces of several pieces from the museum s collection. The main contribution of this work is characterized by the possibility of recreating pieces which incorporate symbolic and imagetic affective aspects to objects reproduced with MN s fire accident residues, through experiments carried out by researchers both from Digital Image Processing Laboratory, of the National Museum, and the National Institute of Technology. This research presents an analysis by scanning electron microscopy (SEM) and dispersive energy spectroscopy (EDS) of samples of this material, identifying its composition, and it follows three guidelines focused on different Additive Manufacturing processes, which resulted in the development of an extruded thermoplastic filament, a clay powder and a line that combines digital and analog manufacturing processes. All used in the recreation of pieces shown in exhibitions related to the National Museum.

[pt] Esta pesquisa apresenta novas perspectivas para o desenvolvimento de objetos de vestuário a partir da aplicação de tecnologias digitais de produção. Aborda-se a transição do processo de fabricação sob medida para a produção em massa, e as etapas de produção industrial de um objeto de vestir. Explora-se o processo de digitalização corporal 3D, ferramenta que integra um novo modelo de manufatura com base na individualização; a modelagem paramétrica, baseada em algoritmos; e o potencial da manufatura aditiva. Para isso, foram realizadas atividades experimentais, que incluíram o estudo de uma palmilha anatômica, a parametrização de moldes base de saia e de blusa, e ainda a criação de um têxtil impresso a partir do processo FDM, com filamento flexível. / [en] This research presents new perspectives for clothing pieces development by the application of digital production technologies. It addresses the transition from custom-made to mass-production manufacturing, bringing into viewchanges in industrial production line. It explores 3D body scanning, a tool that assists a new manufacturing model based on individualization; parametric modeling, based on algorithms; and the potential of additive manufacturing. Experimental designs were carried out, including the study of an anatomical insole, the parametrization of skirt and blouse pattern, and a textile printed in flexible filament with FDM technology.