A necessidade de produtos inovadores que suplantem a competição por preço e ofereçam conquista de mercado, além da garantia da qualidade em grandes escalas de produção, confere ao design, a engenharia e a tecnologia, numa abordagem multidisciplinar, possibilidades para solução de algumas dessas demandas. Dentre os materiais com necessidade de inovação podem ser destacadas as rochas ornamentais e de revestimento, muito utilizadas na arquitetura e construção, construção e revestimento de elementos urbanos, arte funerária, e arte e decoração. Apesar da diversidade de aplicações, percebe-se a geração de somente seis tipos básicos de produtos, todos com baixo valor agregado: blocos, chapas, placas para revestimento, ladrilhos, pisos e manufaturados em menor escala. Embora o Brasil apresente grande potencial geológico para rochas ornamentais, ocupando 5º lugar na produção mundial, sua participação no mercado se faz, na maioria das vezes, como fornecedor de rochas em bruto ou semi-acabadas. Apesar da visível expansão e do aumento da representatividade brasileira no mercado, os avanços tecnológicos utilizados no desdobramento final de rochas ornamentais se limitam ao aprimoramento dos equipamentos de corte, principalmente na durabilidade dos discos diamantados, e polimento buscando atender, num primeiro momento, os requisitos de comercialização, produção e distribuição de produtos semi-acabados. Posto este cenário percebem-se dois aspectos ainda pouco explorados em rochas ornamentais, especialmente no basalto carijó. Primeiro: a inclusão de novas tecnologias de beneficiamento e agregação de valor por processos não convencionais para este setor. Segundo: a caracterização das propriedades, principalmente a dureza e a correlação com o desgaste da ferramenta cortante. São objetivos desta pesquisa estudar e desenvolver os processos de fresamento CNC (Comando Numérico Computadorizado) em altas velocidades (High Speed Machining – HSM) no beneficiamento do basalto carijó e determinar os parâmetros de fresamento, para obtenção dos melhores padrões na relação tempo de usinagem versus desgaste da ferramenta versus abrasão do material, e replicar os resultados obtidos nas amostras. Os resultados obtidos mostram que a matéria prima utilizada, por ser natural, apresenta grandes variações de composição e dureza não permitindo a determinação de um parâmetro de fresamento específico. No entanto foi possível traçar, com o a utilização de um pós-processador desenvolvido especificamente para este estudo, um mapa de tomada de decisão que serve como facilitador na execução deste processo. / The need for innovative products that supplant the competition by offering price and market conquest, and quality assurance in large-scale production, gives the design, engineering and technology, a multidisciplinary approach, possibilities for solving some of these demands. Among the materials in need of innovation can be highlighted and the ornamental coating, widely used in building and construction, construction and finish of urban elements, funerary art, and art and decoration. Despite the diversity of applications, we can see the generation of only six basic types of products, all with low added value, blocks, plates, boards, cladding, tiles, floors and manufactured on a smaller scale. Although Brazil presents a great geological potential for ornamental rocks, occupying fifth place in world production, its market share if it does, mostly, as the supplier of rocks, raw or semi-finished. Despite the visible expansion and increased representation in the Brazilian market, the technological advances used in the final unfolding of ornamental stones are confined to the improvement of the cutting equipment, especially in the durability of diamond blades, polishing and trying to meet, at first, the requirements marketing, production and distribution of semi-finished products. Tour this scenario, two aspects are perceived largely unexplored in stone, especially on basalt carijó. First, the inclusion of new technologies for processing and adding value by unconventional methods for this sector. Second, the characterization of the properties, especially hardness and correlation with cutting tool wear. The objectives of this research study and develop the processes of milling CNC (Computerized Numerical Control) at high speeds (High Speed Machining - HSM) in the processing of basalt carijó determining the parameters of milling, to obtain the best standards in the relationship versus machining time tool wear versus abrasion material, and replicating the results obtained in the samples. The results show that the raw material used is natural presents large variations in composition and hardness does not allow the determination of a parameter specific milling. However it was possible to trace, with the the use of a post-processor developed specifically for this study, a statement of decision making that serves as a facilitator in the implementation of this process.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:04:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 307630.pdf: 2744246 bytes, checksum: 78750cbf9c27cbcc674c211743b54ed2 (MD5) / Esta tese de doutorado está relacionada ao estudo de material vitrocerâmico do sistema LZS e ao projeto e à obtenção de uma ferramenta de usinagem com geometria definida. Essa ferramenta foi caracterizada do ponto de vista de suas propriedades típicas, visando a uma aplicação específica que inclui a definição de parâmetros de usinagem e tipos de materiais para usinagem. Uma composição vitrocerâmica de formulação 9,56Li2O.22,36.ZrO2.68,08SiO2 (% em massa) foi preparada e obtida, sob a forma de uma frita, a qual foi caracterizada química e fisicamente e, posteriormente foi moída, compactada uniaxialmente (100 MPa) e tratada termicamente (sinterização/cristalização) nas temperaturas de 800, 850, 900 e 950ºC durante diferentes intervalos de tempo (15, 30, 60 e 120 min). As principais fases cristalinas, identificadas por difração de raios X, após os tratamentos térmicos, foram o silicato de zircônio e o dissilicato de lítio. Os vitrocerâmicos obtidos foram caracterizados do ponto de vista físico-mecânico e térmico. As melhores propriedades, tipicamente requeridas para uma ferramenta de corte, foram alcançadas para amostras tratadas a 900°C por 120 min. As amostras preparadas, na condição otimizada, apresentaram densidade relativa de 96,0±1,6% com resistência mecânica à flexão, ?f=191±12 MPa, dureza, HV300g=8,14±0,53 GPa , módulo de elasticidade, E=115,7±1,1 GPa e tenacidade à fratura, KIc=3,6±0,2 MPa.m-1/2. O coeficiente de expansão térmica linear foi ?=12,5±0,1x10-6 °C-1 e a condutividade térmica, k=4,89±0,03 Wm-1K-1. As ferramentas de corte produzidas foram submetidas a testes de usinagem de torneamento de longa duração em aço AISI/ABNT 1019, ferro fundido cinzento FC200 e bronze TM23, utilizando velocidade de corte entre 100 e 200 m/min, profundidade de corte de 1 mm e avanço de 0,2 mm/rot sem uso de fluido de corte. Os testes de usinagem indicaram que a ferramenta produzida é adequada para a usinagem de bronze com velocidades de corte de até 150 m/min. O mecanismo de desgaste da ferramenta, predominante na usinagem dos materiais considerados neste estudo, foi o desgaste por abrasão. / This doctoral thesis is related to the study of a glass-ceramic material belonging to the LZS system and to the design and production of a cutting tool with defined geometry which was characterized under the point of view of its typical properties aiming a specific application including the definition of machining parameters and selection of materials to be machined. A 9.56Li2O.22.36.ZrO2.68.08SiO2 (wt.%) glass-ceramic composition was prepared and obtained as a glass frit which was chemically and physically characterized and then milled, uniaxially compacted (100 MPa) and heat-treated (sintering/crystallization) at 800, 850, 900 e 950ºC during different time intervals (15, 30, 60 and 120 min). The main crystalline phases, identified by X-ray diffraction, after heat-treatments, were zirconium silicate and lithium dissilicate. The obtained glass-ceramics were characterized under the view point of its physical-mechanical and thermal properties. The best typically required properties for a cutting tool were achieved for samples heat-treated at 900ºC for 120 min. The samples prepared in the optimized condition showed relative density of 96.0±1.6% with bending strength, sf=191±12 MPa, hardness, HV300g=8.14±0.53 GPa, Young's modulus, E =115.7±1.1 GPa and fracture toughness, KIc=3.6±0.2 MPa.m-1/2. The coefficient of thermal expansion was a=12.5±0.1x10-6 °C-1 and the thermal conductivity, k=4.89±0.03 Wm-1K-1. The cutting tools produced were subjected to long time machining tests using an AISI/ABNT 1019 steel, a FC200 gray cast iron and a TM23 bronze by applying cutting speeds between 100 and 200 m/min, depth of cut of 1mm and advance of 0.2 mm/rotation without the use of cutting fluid. The tests indicated that the machining cutting tool produced is suitable for the machining of bronze with cutting speeds of up to 150 m/min. The predominant cutting tool wear mechanism for the machining of the materials considered in this study was the abrasion wear.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2013-12-05T21:46:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275246.pdf: 14329056 bytes, checksum: e69447fae1778547d94b87e4b52cdba0 (MD5) / Os materiais compósitos vêm, a cada dia, ganhando mais espaço dentro das indústrias, principalmente para aplicações de alto desempenho como aeroespaciais, militares e esportivas. Nos anos mais recentes, os materiais compósitos têm se revelado como um dos grupos de materiais tecnológicos mais interessantes. As razões da sua crescente utilização estão ligadas às suas propriedades características, tais como o seu baixo peso, a elevada resistência, rigidez, propriedades térmicas e elétricas. Para aplicações como molde de injeção na produção de protótipos ou peças e estruturas para a proteção eletromagnética de equipamentos, é necessário conhecer as características de usinabilidade do material compósito que está sendo utilizado. Isto ocorre porque, na grande maioria dos casos, é preciso realizar algum tipo de usinagem após o processo de vazamento ou injeção do molde. Visto que o processo de furação é um dos mais utilizados na indústria, essas peças precisam frequentemente de furos para junção mecânica, extração do material injetado e adição de macho, quando necessário. Por isso, tais furos requerem uma qualidade da superfície compatível com a necessidade que se propõe, caso contrário, podem levar à ruptura do molde pela propagação de trincas ou deformações e irregularidades na peça injetada. Dentro desta conjuntura, o presente trabalho propõe uma avaliação da usinabilidade e, sobretudo, da qualidade dos furos tanto na entrada quanto na saída de materiais compósitos de matriz polimérica (resina epóxi) com e sem carga metálica (pó de ferro) em ensaios de furação. Para a realização dos ensaios de furação, foi utilizada uma velocidade de avanço constante (0,3 mm), variando a velocidade de corte (50 - 100 m/min) e a quantidade de carga metálica no material compósito (0% - 10% - 30%). Brocas de metal-duro com geometria especial sem revestimento foram usada nos experimentos. Para efeito comparativo, também foi utilizada uma broca de aço-rápido convencional. A força de avanço e o torque foram monitorados durante os ensaios. A qualidade do furo foi analisada referente à rugosidade, marcas na parede do furo e arrancamento de carga metálica, bem como, lascamentos e rebarbas nas bordas do furo. Como resultado, pode-se verificar que, com o aumento da quantidade de carga metálica no material compósito, tanto o torque quanto a força de avanço tendem a aumentar. Na mesma direção segue a qualidade da superfície, onde os lascamentos na entrada e saída do furo foram reduzidos, tal como a rugosidade, esta última mais acentuadamente para o caso de 10% e 30% de carga metálica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:14:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324612.pdf: 4735058 bytes, checksum: 221f44e2f3a034196c4264aee7b24615 (MD5) Previous issue date: 2013 / Com o aumento da concorrência tornou-se inevitável a busca por novos mercados tanto para vender o produto acabado quanto para conseguir a matéria-prima. Esse aumento de competitividade fez com que as empresas buscassem meios de eliminar os desperdícios que surgiam na cadeia de valor. Assim, a manufatura enxuta tem sido cada vez mais utilizada nas organizações com o objetivo de eliminar esses desperdícios, tornando as empresas mais competitivas e eficientes. Deste modo, o presente trabalho tem por objetivo utilizar o mapeamento do fluxo de valor e simulação para a implementação de um fluxo de valor enxuto em uma família de produtos de uma empresa do setor automotivo, que contém cinco modelos de cabeçotes diferentes que passam por etapas semelhantes de processamento e utilizam equipamentos similares em seus processos, com o intuito de enxergar novas oportunidades de melhorias com a complementação destes métodos, facilitando a tomada de decisão dos melhores cenários simulados. Os resultados alcançados pela aplicação dos métodos propostos ao processo de produção de cabeçotes foram os seguintes: redução no lead time (tempo de atravessamento), aumento na taxa de ocupação, melhoras no gerenciamento visual, aumento da produtividade e uma proposta de reduzir a quantidade de embalagens no processo por meio da logística reversa, de acordo com a Lei Nº 12305/2010 sobre resíduos sólidos em que deve-se gerar a menor quantidade de resíduos sólidos possíveis.<br> / Abstract : With the increased competition it has become inevitable the search for new markets in order both to sell the finished product and to obtain the raw material. This increased competition has lead companies to seek ways to eliminate waste that arose in the value chain. Thus, lean manufacturing has been increasingly used in organizations with the goal of eliminating such waste, making companies more competitive and efficient. This study seeks to use value stream mapping and simulation for the implementation of a lean value stream in a family of products from a company in the automotive sector, which is composed of five models of different cylinder heads that go through similar processing steps and use similar equipment in their processes, in order to identify new opportunities for improvement with the completion of these methods, facilitating the decision making of the best simulated scenarios. The results achieved by the application of the proposed methods to the production process of cylinder heads were: lead time reduction, increase in occupancy rates, improvements in visual management, increased productivity, and a proposal to reduce the amount of packaging through reverse logistics, according to law no. 12305/2010 on solid waste, through which companies should generate the least amount of solid waste.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-20T22:13:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232853.pdf: 6063764 bytes, checksum: 3ba59f36fb4ffac49818c148c0411b43 (MD5) / A furação por escoamento, processo pelo qual são geradas buchas escoadas em chapas e perfis em diversos materiais, possui como característica principal a obtenção de buchas sem a remoção de material. As buchas são produzidas através do emprego de uma ferramenta rotativa, normalmente de metal-duro, que pressionada contra o material da peça produz calor por atrito e deformação, provocando o amolecimento do material e seu escoamento durante a sua penetração. As buchas escoadas são empregadas em diversas aplicações industriais, sendo a mais comum em uniões removíveis, onde se faz necessária a confecção de rosca pelo processo de rosqueamento por conformação. Este trabalho tem como objetivo relacionar os parâmetros de trabalho do processo de furação por escoamento com as alterações na microestrutura do material-base, e relacionar as alterações na microestrutura com as propriedades mecânicas de buchas escoadas. O estudo foi desenvolvido através da realização de ensaios experimentais de furação por escoamento empregando-se ferramenta de metal-duro e aços de baixo carbono. Foram analisadas as influências das condições de trabalho (rotação e velocidade de avanço) e da variação do teor de carbono e espessura do material sobre as características do processo (força de avanço, momento torçor, potência, temperatura e tempo de processo) e a influência das características do processo sobre os resultados do processo (dimensões principais, microdureza e transformações microestruturais). Além desses, foram determinadas a carga máxima de resistência das buchas escoadas e a classe de resistência da rosca obtida nas buchas através de ensaios de tração, permitindo uma avaliação das relações entre as transformações microestruturais e as propriedades mecânicas. Independente da espessura do material e do teor de carbono, o emprego das condições de trabalho mais severas durante a furação por escoamento promoveram a obtenção de buchas com geometria e alterações microestruturais mais adequadas à elevação da resistência mecânica, além do processo se desenvolver mais rapidamente. Como conclusão pode-se afirmar, para a maioria das análises realizadas, haver um relacionamento termomecânico entre o processo de furação por escoamento, as alterações promovidas na microestrutura do material-base e as propriedades mecânicas resultantes.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-21T13:49:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 204100.pdf: 6888515 bytes, checksum: 6b40f4e8e178e3412819319c9a98a672 (MD5) / Devido à baixa competitividade no processamento industrial e da necessidade de gerar informações sobre o desempenho dos processos de fabricação de móveis aliados à compreensão e entendimento do sistema de produção e dos fatores de influência, torna-se premente o estabelecimento de parâmetros competitivos das variáveis envolvidas na usinagem da madeira. A distância entre os valores das variáveis que traduzem a qualidade, o custo e a velocidade de fabricação, esperados pelos clientes/usuários, e os valores efetivamente alcançados pelos sistemas produtivos para estas variáveis, indica a capacidade e o grau de competitividade dos processos e as áreas de melhoria. No caso da indústria de móveis de madeira, os atributos e valores considerados pelos clientes e percebidos por eles como representativos da qualidade do produto, orientam o estabelecimento de padrões mínimos de desempenho do processo de produção. Por isso a necessidade de conhecer o comportamento do sistema produtivo e prever as melhores condições de operação para se adequar a estas exigências. A adequação dos sistemas produtivos às necessidades dos clientes se dá com a captação de informações sobre as capacidades dos sistemas em cumprir os requisitos. O planejamento do processo procura antever o comportamento dos sistemas produtivos e propor alterações no mesmo para que sejam alcançados estes objetivos, fornecendo indicadores sobre as condições de operação necessárias a esta integração. Já existem vários estudos sobre a qualidade da madeira, suas propriedades e usos potenciais, mas ainda há a necessidade de estudar a melhoria do processo de fabricação, pois disso depende a utilização em regime de rendimento sustentado, e o posterior desenvolvimento de um cluster da madeira. O presente estudo busca abordar os aspectos levantados acima para que sejam entendidas as relações entre as propriedades da madeira, as propriedades das ferramentas e as condições de corte no sentido de contribuir para a utilização de máquinas ferramentas adaptadas à usinagem de madeiras com diferentes propriedades e ainda pouco utilizadas e, assim, contribuir para a melhoria dos processos de transformação da madeira em peças e componentes de móveis e para a competitividade do setor. A compreensão da interação desses fatores e a disseminação dessas informações e a sua extrapolação para a realidade do processamento madeireiro da Amazônia irá conduzir a uma melhoria considerável na eficiência dos processos produtivos por usinagem e assim propiciar a utilização de madeiras duras até aqui pouco utilizadas, facilitando o uso sustentado da floresta. Os resultados da investigação foram comparados com os valores recomendados pela literatura sobre o assunto, buscando identificar os melhores parâmetros de variáveis como material e geometria da ferramenta e condições de corte de acordo com as características da madeira usinada. A melhoria dos rendimentos nos diferentes processos foi alcançada avaliando a interação entre a espécie de madeira e as propriedades das ferramentas e analisando os fenômenos envolvidos em cada operação.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T05:10:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208616.pdf: 8194516 bytes, checksum: ca5290d7a1dc877e9df0768d06f30a63 (MD5) / A falha (avaria e/ou desgaste) da ferramenta de corte em usinagem está direta ou indiretamente ligada a diferentes grandezas físicas, relacionadas com: o material da peça, o tipo de ferramenta, as condições do processo etc. A análise e a caracterização destas grandezas em tempo real envolve a implementação de sistemas de monitoramento. O sucesso destes sistemas depende da qualidade das informações extraídas dos sinais coletados pelos sensores posicionados em locais estratégicos da máquina-ferramenta, e do algoritmo de inteligência computacional usado para analisá-las e tomar a decisão correta. No primeiro caso, a técnica de multisensores é atrativa, principalmente porque a perda de sensibilidade de um sensor pode ser compensada pela informação captada por outro. No segundo, as redes neurais artificiais destacam-se por suas habilidades em descrever características altamente não-lineares, típicas dos processos de usinagem. Dentro deste enfoque, objetiva-se apresentar o desenvolvimento e a aplicação de um sistema monitor inteligente em torneamento usando a fusão de sinais de força, vibração e emissão acústica com o intuito de reconhecer os padrões de falha da ferramenta de corte (estimação de desgastes e detecção de avarias) e com isso diagnosticar em tempo real o seu estado. A partir do diagnóstico, o sistema monitor realiza o prognóstico da vida da ferramenta (estimação do tempo de vida restante) com a ambição de definir o momento mais apropriado para sua troca.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T03:03:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A redução do ciclo de vida dos produtos, o aumento da variedade e complexidade geométrica de seus componentes e o crescimento da pressão competitiva internacional são os principais motivos para apressar as etapas de desenvolvimento de produtos na manufatura de moldes e matrizes. Neste cenário, o fresamento a altas velocidades (HSM) oferece uma oportunidade das mais apropriadas para redução dos tempos de operação, realçando a necessidade de desenvolver radicalmente tanto a tecnologia CAM quanto à tecnologia CNC. Existem muitos recursos disponíveis nesta tecnologia que podem beneficiar os fabricantes de moldes e matrizes. Sob este aspecto, muito tem sido escrito sobre os diversos componentes de máquinas-ferramentas CNC (ferramentas de corte, etc), que, juntamente com um amplo conhecimento do processo de fresamento, são de grande importância para que os envolvidos na área busquem sua melhor técnica de produtividade. Por outro lado, os impactos resultantes da HSM sobre as técnicas de programação de trajetórias de ferramentas são freqüentemente desconsiderados. Devido a isto, visando aprimorar o conhecimento sobre o uso do fresamento a altas velocidades na fabricação de moldes para injeção, este trabalho apresenta um conjunto de considerações e informações para orientar o planejamento das operações envolvidas durante a programação via CAM. Adicionalmente, foi realizado um estudo de programação HSM via CAM na usinagem de uma cavidade, com o objetivo de avaliar a aplicabilidade de um sistema CAM que possui recursos dedicados à área de fresamento HSM de moldes e matrizes. O estudo de programação mostrou que a partir do uso e conhecimento dos recursos disponíveis no CAM para HSM é possível alcançar uma redução em torno de 20% do tempo total de usinagem, além de outros benefícios para o processo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T12:17:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 195361.pdf: 3692378 bytes, checksum: f60a9d615b41c498f197f6b3d3b1d694 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-18T06:21:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T18:23:36Z : No. of bitstreams: 1 196645.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)