Projeto mecânico de minimáquina-ferramenta multifuncional de precisão de granito sintético.
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38818 |
Resumo: | The design of a precision multifunctional CNC mini-machine tool made of synthetic granite has emerged to address the demand for hybrid manufacturing systems, integrating subtractive and additive processes within a single-machine tool to meet advanced manufacturing requirements in Industry 4.0. This study aimed to develop an evolutive structural design approach for a synthetic granite mini-machine tool, building upon the research of Rodrigues (2022). Design Methodology was applied in the structural mechanic design. Fusion 360® CAD-CAE software was used for modeling and Finite Elements Analysis (FEA) of the synthetic granite structure and the major mechanical linear systems. The design requirements were: symmetric portal structure made of synthetic granite; axes ranges of 400 mm x 400 mm x 400 mm; 100 N/µm static stiffness; three orthogonal linear axes with precision guideways and ballscrews of recirculating elements; a vertical spindle; prediction of functional surfaces for future updates with the addition of fourth and fifth axes, electromagnetic linear motors, aerostatic guideways, and additional spindles; geometric optimization for minimizing material costs, mold design, metallic inserts, mold construction, casting of the synthetic granite structures, demolding, post-processing, and assembly and alignment of the functional surfaces. The results include ten evolutive prototypes, being the last one structurally detailed and analyzed, showing that it was possible to achieve a multifunctional structure of synthetic granite with lower fabrication, assembly, and maintenance costs. The design will require stiffness and mass reduction optimizations that will be carried out in future works, continuing the FAPEMIG APQ-01759-17 Research Project. |
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Projeto mecânico de minimáquina-ferramenta multifuncional de precisão de granito sintético.Mechanical design of multifunctional mini-machine tool made of synthetic granite.Minimáquina-ferramentaMini machine toolMáquina multifuncionalMultifunctional-machine toolMetodologia de projetoDesign MethodologyUsinagem de precisãoPrecision machiningUsinagem de ultraprecisãoUltra-precision machiningProjeto mecânico de máquinaMachine designGranito sintéticoSynthetic graniteAnálise de elementos finitosFinite element analysisCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINASThe design of a precision multifunctional CNC mini-machine tool made of synthetic granite has emerged to address the demand for hybrid manufacturing systems, integrating subtractive and additive processes within a single-machine tool to meet advanced manufacturing requirements in Industry 4.0. This study aimed to develop an evolutive structural design approach for a synthetic granite mini-machine tool, building upon the research of Rodrigues (2022). Design Methodology was applied in the structural mechanic design. Fusion 360® CAD-CAE software was used for modeling and Finite Elements Analysis (FEA) of the synthetic granite structure and the major mechanical linear systems. The design requirements were: symmetric portal structure made of synthetic granite; axes ranges of 400 mm x 400 mm x 400 mm; 100 N/µm static stiffness; three orthogonal linear axes with precision guideways and ballscrews of recirculating elements; a vertical spindle; prediction of functional surfaces for future updates with the addition of fourth and fifth axes, electromagnetic linear motors, aerostatic guideways, and additional spindles; geometric optimization for minimizing material costs, mold design, metallic inserts, mold construction, casting of the synthetic granite structures, demolding, post-processing, and assembly and alignment of the functional surfaces. The results include ten evolutive prototypes, being the last one structurally detailed and analyzed, showing that it was possible to achieve a multifunctional structure of synthetic granite with lower fabrication, assembly, and maintenance costs. The design will require stiffness and mass reduction optimizations that will be carried out in future works, continuing the FAPEMIG APQ-01759-17 Research Project.FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisTrabalho de Conclusão de Curso (Graduação)O projeto de uma minimáquina CNC multifuncional de precisão feita de granito sintético surgiu para suprir à demanda por sistemas de fabricação híbridos, integrando processos subtrativos e aditivos em uma única máquina-ferramenta para atender aos requisitos avançados de fabricação da Indústria 4.0. Este estudo teve como objetivo desenvolver uma abordagem evolutiva de projeto estrutural para uma minimáquina-ferramenta de granito sintético, com base na pesquisa de Rodrigues (2022). Metodologia de Projeto foi aplicada no projeto mecânico estrutural. O software Fusion 360® CAD-CAE foi usado para modelagem e Análise de Elementos Finitos (FEA) da estrutura de granito sintético e dos principais sistemas lineares mecânicos. Os requisitos de projeto foram: estrutura de portal simétrico em granito sintético; faixas nominais dos eixos de 400 mm x 400 mm x 400 mm; 100 N/µm de rigidez estática; três eixos lineares ortogonais com guias e fusos de precisão de elementos recirculantes; um cabeçote vertical; previsão de superfícies funcionais para atualizações futuras com a adição de quarto e quinto eixos, motores lineares eletromagnéticos, guias aerostáticas e cabeçotes adicionais; otimização geométrica para minimizar custos de material, projeto de molde, insertos metálicos, construção de molde, fundição das estruturas de granito sintético, desmoldagem, pós-processamento, montagem e alinhamento das superfícies funcionais. Os resultados incluem dez protótipos evolutivos, sendo o último detalhado e analisado estruturalmente, mostrando que foi possível obter uma estrutura multifuncional de granito sintético com menores custos de fabricação, montagem e manutenção. O projeto exigirá otimizações de rigidez e redução de massa que serão realizadas em trabalhos futuros, dando continuidade ao Projeto de Pesquisa FAPEMIG APQ-01759-17.Universidade Federal de UberlândiaBrasilEngenharia MecânicaFiocchi, Arthur Alveshttp://lattes.cnpq.br/3822377177295931Guarato, Alexandre Zuquetehttp://lattes.cnpq.br/8624015415156921Alves, Leonardo da Silva2023-08-02T18:50:12Z2023-08-02T18:50:12Z2022-04-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfALVES, Leonardo da Silva. Projeto mecânico de minimáquina-ferramenta multifuncional de precisão de granito sintético. 2022. 146 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38818porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2023-08-03T06:21:41Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/38818Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2023-08-03T06:21:41Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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