Atualmente, as microalgas têm se mostrado uma matéria prima de interesse para a produção de biocombustíveis, por ser uma fonte renovável, não poluente e por não competir em áreas de cultivos de alimentos. No entanto, há a necessidade de se explorar fatores e metodologias na produção de biodiesel de microalgas para que o processo seja viabilizado. Este estudo buscou potencializar o processo de transesterificação direta (extração e reação simultaneamente) da biomassa da microalga Chlorella minutíssima para a produção de ésteres etílicos brutos tendo em vista a produção de biodiesel. O processamento direto (in situ) investigou separadamente o uso da biomassa seca e úmida, sob os efeitos dos fatores etanol, clorofórmio e ácido como catalisador. A metodologia de Taguchi foi utilizada como planejamento de experimentos para potencializar a conversão e rendimento mássico em ésteres etílicos. A partir da biomassa seca, analisadas as razões de etanol/biomassa de 100, 50, 25 e 10 mL/g teve a maximização dos resultados utilizando 25 mL de etanol (86,16% em massa com 96% de conversão) e 50 mL de etanol (104% em massa com 88% de conversão), ambas, com 5 mL de clorofórmio e 1mL de ácido sulfúrico por grama de biomassa. Posteriormente, com a inclusão dos catalisadores ácidos HCl e H2SO4 como variável, investigou-se o a reação de transesterificação in situ a partir da biomassa úmida (84% em base seca). Ambos ácidos demonstraram não ter efeito sobre as repostas. A maximização tanto do rendimento mássico quanto da conversão (131,5% em massa com 84% de conversão), bem como produzir a maior quantidade de ésteres com a menor uso de reagentes, utiliza a concentração do ácido a 0,6 mol/L, 25 mL de etanol e proporção de 1:10 de clorofórmio. Tanto a partir da biomassa seca quanto a partir da biomassa úmida, a metodologia de Taguchi foi capaz de determinar os melhores ajustes das condições reacionais para a síntese de ésteres etílicos brutos sem a necessidade de aplicar condições reacionais limitadas pela construção ou segurança do projeto como irradiação de micro-ondas ou condições supercríticas. / Currently, microalgae are considered an interest feedstock for the biofuel production, since they correspond to a renewable and non-polluting source, not competing with food crops areas. However, there is a need to explore factors and methodologies in the production of microalgae biodiesel to enable the process. This study aimed to enhance the direct transesterification process (simultaneous extraction and reaction) of the Chlorella minutíssima microalgae for the crude ethyl esters production in order to produce biodiesel. The direct processing (in situ) was investigated separately dry and wet biomass use under the effects of ethanol, chloroform and acid as a catalyst. The Taguchi methodology (design of experiments) was used to increase conversion and ethyl esters mass yields. The ethanol ratios 100, 50, 25 and 10 mL/g were analyzed from dry biomass. The results were maximized using 25 mL of ethanol (86.16% by mass with 96% conversion) and 50 mL (104% by mass with 88% conversion) with 5 mL of chloroform and 1 mL of sulfuric acid per gram of biomass. Subsequently, with the inclusion of acid catalysts HCl and H2SO4 as a variable, the in situ transesterification reaction of wet biomass (84% on dry basis) was investigated. In both cases, the acids showed no effect on the responses. Mass yield and conversion were maximized (131.5% by mass with 84% conversion), as the highest number of esters with the lowest use of reagents, take 0.6 mol/L acid concentration, 25 mL ethanol and 1:10 chloroform ratio. Taguchi methodology was able to determine the best reaction conditions adjustments for crude ethyl esters synthesis from dry biomass and wet biomass were met without the need to apply reaction conditions limited by the construction or project safety, as microwave irradiation or supercritical conditions.

This thesis illustrates parameter optimization of compressive strength, flexural strength and impact resistance of steel fiber reinforced high strength concrete (SFRHSC) by statistical design and analysis of experiments. Among several factors affecting the compressive strength, flexural strength and impact resistance of SFRHSC, five parameters that maximize all of the responses have been chosen as the most important ones as age of testing, binder type, binder amount, curing type and steel fiber volume fraction. Taguchi and regression analysis techniques have been used to evaluate L27(313) Taguchi&amp / #65533 / s orthogonal array and 3421 full factorial experimental design results. Signal to noise ratio transformation and ANOVA have been applied to the results of experiments in Taguchi analysis. Response surface methodology has been employed to optimize the best regression model selected for all the three responses. In this study Charpy Impact Test, which is a different kind of impact test, have been applied to SFRHSC for the first time. The mean of compressive strength, flexural strength and impact resistance have been observed as around 125 MPa, 14.5 MPa and 9.5 kgf.m respectively which are very close to the desired values. Moreover, this study is unique in the sense that the derived models enable the identification of underlying primary factors and their interactions that influence the modeled responses of steel fiber reinforced high strength concrete.

O processo de fundição sob pressão de alumínio tem se desenvolvido significativamente nas últimas décadas, ocupando um lugar de destaque na indústria por produzir componentes de engenharia inovadora. Dentre os problemas de qualidade deste processo, o mais recorrente é a porosidade causada por vários fatores, dentre eles os parâmetros do processo que são de difícil determinação, sendo comumente selecionados por meio da abordagem de tentativa e erro. A presente dissertação buscou responder a pergunta: Como determinar a melhor configuração de parâmetros do processo de fundição sob pressão de alumínio para minimizar a porosidade nas peças produzidas? Tendo como objetivo a melhoria da qualidade de uma peça de alumínio, fundida sob pressão, por meio da redução da porosidade. A principal contribuição desta dissertação concentra-se na aplicação do método de Taguchi utilizando dados categóricos ordinais (classes de porosidades) como característica de qualidade, por meio da análise da relação sinal-ruído ponderada. Os resultados dos experimentos foram analisados a partir do efeito médio dos fatores e da análise de variância (ANOVA). Como conclusão os parâmetros de temperatura do metal e velocidade de primeira e segunda fase de injeção foram os mais significativos na redução da porosidade da peça estudada. E ainda, o método de Taguchi alcançou o resultado esperado, trazendo significativa redução de porosidade na peça estudada por meio da otimização dos parâmetros do processo. / The aluminum die casting process has developed significantly in recent decades, occupying a prominent place for producing innovative engineering components. Among quality problems of this process is porosity due to several factors, including the process parameters that are difficult to determine, and are commonly selected by trial and error approach. This paper sought to answer the question: How to determine the best set of parameters of the aluminum die casting process to minimize porosity in the parts produced? Aiming improving die casting aluminum parts quality through reducing porosity. The main contribution of this paper focuses on the application of Taguchi method using ordinal categorical data (porosity classes) as a quality characteristic, by analyzing the weighted signal-to-noise ratio. The experimental results were analyzed from the average effect of factors and analysis of variance (ANOVA). In conclusion parameters metal temperature and speed of the first and second injection phase were the most significant in reducing the porosity of the part studied. Also, the Taguchi method achieved the expected result, bringing significant reduction of porosity in the part studied by optimizing the process parameters.

Orientador: Marcos Valerio Ribeiro / Resumo: A superliga de ferro-níquel VAT 32® foi desenvolvida como um substituto da liga de níquel 751 (UNS N07751) usada na fabricação de válvulas automotivas para motores de combustão interna de alto desempenho. A formação de carbonetos de nióbio confere a esta liga elevada resistência ao desgaste, desejada na aplicação em válvulas automotivas, criando-se, porém, uma maior dificuldade na usinagem deste material. Este trabalho estudou o torneamento da liga VAT 32® com dois tipos de ferramentas cerâmicas, sendo pastilhas de materiais cerâmicos experimentais, a primeira de Al2O3 + MgO e a segunda de Al2O3 + Cr2O3. Por meio do método de Taguchi de planejamento experimental, foram obtidas as combinações e os efeitos principais dos parâmetros de entrada: velocidade de corte, avanço, profundidade de corte para avaliar cada uma das variáveis respostas, sendo elas potência de usinagem, desgaste das ferramentas, qualidade superficial das peças usinadas, e os sinais de emissão acústica e vibração do processo. Foi obtida também, através da análise da razão sinal ruído (S/N) de Taguchi, a composição dos parâmetros de corte em que o processo apresentou menor variabilidade das características de qualidade, o chamado processo robusto. Os tipos de desgaste e tipos de cavaco também foram observados, e foi evidenciado que a pastilha contendo óxido de cromo teve um resultado melhor que a pastilha com óxido de magnésio, sendo superior nos parâmetros de desgaste de flanco (Vb), rugosidade (Ra), apresenta... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Orientador: Manoel Cleber de Sampaio Alves / Resumo: A superliga de níquel VAT 32® foi desenvolvida como um substituto da liga UNS N07751 (Inconel 151) na fabricação de válvulas automotivas para motores de combustão interna de alto desempenho. A formação de carbonetos de nióbio confere a esta liga elevada resistência ao desgaste, desejada na aplicação em válvulas automotivas, criando-se, porém, uma maior dificuldade na usinagem deste material. Este trabalho estudou o torneamento da liga VAT 32® com quatro tipos de ferramentas de corte. São elas insertos de metal duro com diferentes revestimentos, Ti(C,N) + Al2O3 pelo processo de deposição química de vapor (chemical vapor deposition – CVD), e revestimento de Ti-Al-Si-N pelo processo de deposição física de vapor (physical vapor deposition – PVD), pastilhas de nitreto cúbico de boro (cBN) e pastilhas experimentais de Al2O3 + MgO. Através do método de Taguchi de planejamento experimental, foram obtidas as combinações e os efeitos principais dos parâmetros velocidade de corte, avanço da ferramenta, profundidade de usinagem e tipo de lubrificação (seco ou em abundância) para otimizar cada uma das variáveis respostas, sendo elas potência de usinagem, desgaste das ferramentas, qualidade superficial das peças usinadas, e os sinais de emissão acústica e vibração do processo. Foram obtidos também, através da análise da razão sinal-ruído (S/N) de Taguchi, a composição dos parâmetros de corte em que o processo apresentou menor variabilidade das características de qualidade, o chamado proces... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: VAT 32® is a nickel based super alloy developed to substitute UNS N07751 alloy in production of automotive valves for high performance internal combustion engines. The formation of niobium carbides gives to this alloy a high resistance to wear, desired in the application in automotive valves, creating however, a greater difficulty in the machining of this material. This thesis aimed the study of VAT 32® turning with four different cutting tools. The tested tools were Ti(C,N)+Al2O3 coated by chemical vapor deposition (CVD) carbide inserts, Ti-Al-Si-N coated by physical vapor deposition (PVD) carbide inserts, cubic boron nitrite (cBN) inserts and experimental Al2O3+MgO ceramic inserts. Optimal combination of the cutting parameters and main effects of the factors speed of cutting, tool feed, depth of cutting and lubrication condition (dry and abundant) in turning of VAT 32® were found using Taguchi’s method as a design of experiment (DOE). The analyzed response variables were machining power, tool wear, surface quality of the machined pieces, chips format and acoustic emission and vibration signals of the process. It was also obtained in this work the robust process with the analysis of signal to noise ratio (S/N) where cutting parameters for smaller process variability were found. Finally, the multi-objective optimization method called Grey Relational Analysis (GRA) was used to find optimal cutting conditions for each tested tools. These optimal conditions were used in a tool l... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

L’usinage par électroérosion est un procédé d’enlèvement de matière par fusion, vaporisation et érosion, réservé aux matériaux conducteurs et semi-conducteurs.Il peut être utilisé pour usiner les métaux et alliages, les aciers trempés, les alliages céramiques, les carbures métalliques, certaines céramiques et même des matériaux plus durs tels que le diamant polycristallin. La pièce ainsi chauffée voit ses caractéristiques mécaniques chuter et modifier, ce qui augmente son usinabilité. Les travaux réalisés ont porté sur l'influence de l'usinage par électroérosion à fil sur; l'intégrité de surface, l'usinabilité, la productivité et la précision de procédé, de plusieurs matériaux, tels que, le titane pur, l'alliage de titane Ti-6Al-4V, le composite intermétallique à base Ti-Al, le composite Ti17 et le composite Ti6242.En usinage par électro-érosion à fil, et plus précisément en finition, le procédé est caractérisé par un débit de matière, une largeur de kerf, un durcissement superficiel, une zone affectée thermiquement et un état de surface variant en fonction de plusieurs paramètres tels que, le courant de décharge, le temps d’impulsion, la tension d’amorçage, la vitesse de coupe, la pression d'injection de lubrifiant et la tension de fil.Toutefois, il s’agit d’une étude d’optimisation et de modélisation empirique des conditions de coupe des matériaux composites à base métallique et des alliages de titane, afin de maitriser et d'améliorer l'intégrité de surface usinée, d'augmenter la productivité et de perfectionner la précision du procédé. Par la suite, atteindre les exigences de la qualité et de la sûreté de fonctionnement des pièces aéronautiques.Dans cette étude, on a utilisé des méthodes de type Plan d'expériences, méthode de Taguchi et la Méthodologie des surfaces de réponses pour le calage et le contrôle des paramètres de l’usinage par électroérosion à fil, et ses conditions opératoires. / EDM machining is a process for the removal of material by melting, spraying and erosion, which is reserved for conductive and semiconductor materials.It can be used for machining metals and alloys, hardened steels, ceramic alloys, metal carbides, some ceramics and even harder materials such as polycrystalline diamond. The heated part has its mechanical characteristics drop, which increases its machinability. The work carried out focused on the influence of WEDM machining on surface integrity, machinability, productivity and process precision, of several materials: pure titanium, Ti6Al4V alloy, composite intermetallicTi-Al based, Ti17 composite and Ti6242 composite.In ripping, and more precisely in finishing, the process is characterized by a flow of material,kerf width, surface hardening, heat affected zone and surface condition varying with discharge current, pulse time and voltage, cutting speed, lubricant injection pressure and wire tension.In fact, the machining conditions of metal-based composite materials and titanium alloys have been modeled and optimized to improve machined surface integrity, increase productivity, and improve process accuracy. Subsequently, meet the quality and safety requirements of aeronautical parts.Methods such as Experimental Design, Taguchi and Surface of Response were used for calibration and process control parameters and operating conditions.

本研究嚐試找出果凍的最適配方，利用品質機能展開將顧客需求和技術項目結合，找出顧客所重視的技術項目，再依此規劃實驗收集資料。以田口方法和迴歸分析法對數據分析，以提出最適配方。 利用田口方法和迴歸分析法兩種方法找尋最適配方，發現依照不同品質特性所找出的最適配方結果是不相同的，而同時考慮兩種品質特性整體損失函數所找出的最適配方，才能使整體期望損失估計值最小（小於兩個品質特性各別所找出最適配方期望損失估計值的加總）。 由於產品時常有多個品質特性，建議找最適配方時，能同時考量各品質特性的總損失，唯有如此才能找到真正使損失最低的最適生產組合。 / The research goal is to try to find optimal setting combination of one product. We take advantage of QFD (Quality Function Deployment) method to combine the needs of customers and producing technologies; by this, we can tell which technologies are more important for customers’needs. After knowing which technologies are important, we could order an experiment to collect raw data. Using Taguchi Method and Regression Analysis Method to analyze the raw data, we can extract optimal solutions. We found that we could get different optimal solution by different character of a product. Therefore, only considering all characters of a product at the same time, we can get the really optimal setting combination; or we just could get sub optimal setting combinations.

由績效觀點，品質(適質)與成本(適量)，在概念上是完全一致的。因此，績效的管理，應以品質與成本作為其目標達成與否的衡量標準。本研究以績效觀點來解決公司面臨到品質與成本的兩難的問題。隨著電子產品的功能多樣化，發熱問題卻接踵而來，發熱密度的不斷提昇，對於散熱設計的需求也越來越受到重視。本研究以電源轉換器為對象，其目前已設計完成且已通過美國UL安規認證，但因為其溫升及其變異很大，因此降低電源轉換器的溫升及其變異是一急需解決的問題，以期能找出穩健於不可控因子，使產品變異小且各零件溫升與損失均能降至最低的最適外部零件組合。透過了田口與實驗設計的方法規劃及進行實驗並收集數據。引用加權SN比(multi-response S/N ratio)的方法，分別透過(1)管制圖法及(2)資料包絡法的CCR保證領域法(指CCR-AR模型)來決定加權SN比的權數，以決定可控因子及其水準值。對矩陣實驗的數據利用MTS ( M a h a l o n o b I s － Taguchi System)來篩選研究問題中較重要的特性變數，再針對篩選結果中較重要的特性變數的數據分別利用(1)倒傳遞類神經網路結合資料包絡法及(2)資料包絡法結合主成份分析法兩種分析方法，得到外殼鑽孔形狀與矽膠片大小的最佳因子組合。由改善後的確認實驗結果得知，雖然平均溫升下降的程度不大，然而大部份量測點的溫升標準差都顯著變小了，因此本研究在降低該電源轉換器溫升變異的效果顯著。

Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2017-10-09T20:25:42Z No. of bitstreams: 1 DissSBML.pdf: 11036305 bytes, checksum: bfd6a7dc18c9f75ffae64cce4523adf4 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-25T12:34:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissSBML.pdf: 11036305 bytes, checksum: bfd6a7dc18c9f75ffae64cce4523adf4 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-25T12:34:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissSBML.pdf: 11036305 bytes, checksum: bfd6a7dc18c9f75ffae64cce4523adf4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-25T12:39:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissSBML.pdf: 11036305 bytes, checksum: bfd6a7dc18c9f75ffae64cce4523adf4 (MD5) Previous issue date: 2017-08-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Aluminum alloys are widely used in transportation industry to reduce structural weight and fuel consumption. The development of advanced alloys and more effective technologies for joining materials contribute to achieve such objectives. AlMgSc alloys emerge as an interesting option to structural applications due to low density and high mechanical performance, as well as an attractive cost. Friction spot welding (FSpW) process is a novel solid state joining technology that has proven to be suitable for joining lightweight materials. This process is carried out in a few steps and in a short time with low thermal cycles and energy consumption as well as without extra materials addition. Thus, this process is an alternative to industrial techniques such as riveting and resistance spot welding. This work presents, for the first time, the application results of FSpW on AlMgSc sheets in overlapping configuration. The effect of the process parameters, such as rotational speed, plunge depth and plunge time, was investigated in order to obtain joints with higher lap shear strength. The Taguchi method and the analysis of variance were applied to study the influence of each parameter on mechanical properties of the joints. In addition, the welds were submitted to microstructural characterization and a material flow analysis provided an initial understanding about the formation of microstructural features. Therefore, the fatigue performance was analyzed for the condition of higher lap shear strength and the S-N curve was drawn. The results indicated a good static performance of the welds, although the fatigue performance was less satisfactory. Finally, failure mechanisms of static and dynamic tests seemed to be strongly related to geometric features, such as hook, bonding ligament and microstructural transition regions. / Ligas de alumínio são amplamente utilizadas em indústrias de transporte visando a redução do peso estrutural e consumo de combustíveis. O desenvolvimento de ligas avançadas e tecnologias mais efetivas de união contribuem para o alcance de tais objetivos. Ligas do sistema AlMgSc surgem como opção interessante para utilização estrutural devido à baixa densidade e alto desempenho mecânico, aliados a um custo atrativo. O processo de soldagem a ponto por fricção (FSpW) é uma tecnologia recente de união de materiais no estado sólido, que tem se mostrado adequado para a união de ligas leves. Tal processo é realizado em poucas etapas e curto tempo, com baixos ciclos térmicos e consumo energético e sem adição de materiais extras, se mostrando, portanto, uma alternativa a técnicas utilizadas industrialmente, como rebitagem e solda a ponto por resistência. Esse trabalho apresenta, pela primeira vez, resultados de aplicação do FSpW em chapas AlMgSc sobrepostas. O efeito dos parâmetros do processo, como velocidade de rotação, profundidade e tempo de penetração da ferramenta, foi investigado visando a obtenção de soldas com maior resistência em ensaios de cisalhamento, dita condição otimizada. Para tal, foi aplicado o método Taguchi e análise de variância para estudar a importância de cada parâmetro na resistência mecânica das juntas. Além disso, as soldas foram caracterizadas microestruturalmente e uma análise do fluxo de material proporcionou um entendimento inicial acerca da formação de algumas características microestruturais. Ademais, o desempenho em fadiga foi analisado para a condição otimizada de soldagem e a curva S-N foi levantada. Os resultados obtidos apontam um bom desempenho estático das soldas, embora o desempenho em fadiga tenha sido menos satisfatório. Finalmente, os mecanismos de falha, de ensaios estáticos e dinâmicos, foram observados e se mostraram fortemente relacionados a elementos geométricos, como cunha, e linha de união, além de regiões de transições microestruturais. / CNPq: 134654/2016-1

<p>This work investigated the effects of varying the crystal sizes of ammonium perchlorate (AP) when embedded with a polymeric binder, hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB) on impact-induced temperature behavior.  AP and HTPB are the most used oxidizers and fuel binders in the aerospace solid rocket design industry. In this study, samples of 200 µm and 400µm coarse AP crystals in HTPB were constructed using a conventional hand-mixing method. Using a parametric optimization technique such as the Taguchi method, direct-ink-writing as the additive manufacturing process was used for achieving the required shape fidelity in printing HTPB and by introducing ultraviolet polymers to decrease the curing time.</p> <p>A drop hammer experiment in conjunction with an infrared camera was used to study the impact-induced behavior in the conventionally made AP-HTPB samples. The thermal images obtained from the camera at millisecond resolution are invaluable and provide information about distribution across the sample surface, and the evolution of temperature rise observed in the samples which are complex and not easily understood otherwise and therefore help in improving and attaining desired propellant performance. A two-sample t-Test has been utilized to infer the results and statistical nonsignificance has been observed in the highest temperature rises among 200 µm and 400 µm AP-HTPB sample conditions but a difference in temperature distribution has been observed. A much uniform distribution of temperature over the sample surface on impact is observed in thermal images of 200 µm AP-HTPB sample condition compared to 400 µm AP-HTPB sample condition.</p>