Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-05-08T18:42:16Z
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Previous issue date: 2018-06-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Esta dissertação trata do desenvolvimento de um robô com cinemática paralela Delta Linear para Manufatura Aditiva (AM-Additive Manufacturing) e a proposição de um modelo de informação para AM baseado no padrão STEP-NC. AM é considerada como uma tendência da Indústria 4.0, aportando grandes benefícios para o desenvolvimento de novos produtos, incluindo redução do tempo de lançamento ao mercado, liberdade de projeto para manufatura e reduções na cadeia de suprimentos. No entanto, ainda persistem sérios problemas sobre a cadeia digital da AM com o uso de antigos formatos para troca de dados. O formato STL (1987) tem sido usado como padrão “de fato" para troca de dados entre softwares de projeto 3D e sistemas de AM e da mesma forma, os controladores numéricos dos sistemas de AM ainda utilizam o padrão de código G (ISO 6983/1980). Porém esses formatos possuem inconvenientes que os tornam incompatíveis com a ideia de uma cadeia digital de alto nível para AM. O ISO 14649, conhecido como STEP-NC, é agora categorizado como a solução aos problemas de troca de dados em AM. Este trabalho explora o padrão STEP-NC para suportar uma cadeia digital de alto nível para AM. Um modelo de atividade de aplicação usando a nomenclatura IDEF0 e um modelo de referência de aplicação na linguagem EXPRESS são apresentados e o conceito de AM-layer-feature é introduzido para referenciar features de AM dentro do modelo EXPRESS. A arquitetura de uma plataforma de AM com controle STEP-NC indireto para implementação do novo modelo também é apresentada. Em paralelo a dissertação apresenta o projeto, análise cinemática e síntese dimensional de uma nova estrutura de robô paralelo Delta Linear com pares cinemáticos constituídos por 12 elos (3 hastes paralelas simples), 11 juntas rotacionais e 3 juntas prismáticas, diferindo da solução clássica constituída por 9 elos (3 hastes paralelas compostas), 12 juntas esféricas e 3 juntas prismáticas. A cinemática direta e inversa é apresentada, bem como um método de otimização baseada em algoritmos genéticos para determinar os valores mínimos para os parâmetros cinemáticos do robô em função de uma espaço de trabalho cilíndrico prescrito com 250 mm de diâmetro e uma altura de 300 mm. O robô Delta Linear baseado na nova estrutura foi construído e testado. Uma análise de capacidade e desvios geométricos foi realizada para três peças de teste com um resultado de desvio/erro de 0,208 mm dentro de um intervalo de confiança de 99,7 %. / This dissertation aims at the development of a delta robot with a new kinematic chain for application in Additive Manufacturing (AM) and the proposition of an information model for additive manufacturing STEP-NC. Additive Manufacturing is upheld as one mega-trend from new industrial landscape - Industry 4.0. Massive benefits are promised by AM for development of the new products including reduced time-to-launch, manufacturing design freedom and supply chain improvements. Nevertheless, serious problems persist on AM digital chain with the use of format old styles for data exchange. The STL (1987) format has been used as the “de facto”standard for data exchange between 3D-design softwares and AM systems. Similarly, numerical controllers of AM systems still use the G-code (ISO 6983/1980) standard. But they have drawbacks that make them incompatible with the idea of a high-level digital chain for AM. ISO 14649, known as STEP-NC, is now trusted as a solution for AM data exchange. This work explores the STEPNC standard to support the AM high-level digital chain and highlights the advantages of such a digital chain. An application activity model using the nomenclature IDEF0 and an application reference model in EXPRESS are presented. The concept of AM-layer-feature is introduced for referencing AM features within of the EXPRESS model. The architecture of a indirect STEP-NC AM platform for implementation of the new model also is presented. After this work presents the design, synthesis, and kinematic analysis of a new structure of the Linear Delta parallel robot with kinematic pairs consisting of 12 links (3 single parallel legs), 3 prismatic joints and 11 revolute joints, differing from the classical solution constituted by 9 links (3 pairs of parallel legs), 12 ball joints and 3 prismatic joints. Direct and inverse kinematics are presented, as well as a genetic algorithm-based optimization method to determine the kinematic pairs and the workspace pairs that the mechanism will have for its application in additive manufacturing using the Fused Deposition Modeling process. After the validation of the design of the new Linear Delta robot topology, which presents a cylindrical workspace with a 250 mm diameter and a 300 mm height, the Linear Delta robot was manufactured and tested. Capability and geometric deviations analysis of the machine were carried out for three test parts resulting in a 0.3 mm deviation/error within a confidence interval of 99.7%.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/32053 |
| Date | 02 March 2018 |
| Creators | Rodriguez Gasca, Efrain Andres |
| Contributors | Álvares, Alberto José |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Inglês, Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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