Projeto de equipamento para o fabrico de componentes 3D híbridos - Neves, João Miguel Miranda (2024)
O presente relatório foi desenvolvido no âmbito do estágio curricular reali- zado na empresa Atena - Automação Industrial Lda. O estágio teve como objetivo o projeto e desenvolvimento de um equipamento para o fabrico híbrido de componentes compostos por metal e termoplástico. Na etapa inicial realizou-se o estado da arte na área do fabrico híbrido (metal e ter- moplástico). Recolheu-se informação sobre o fabrico subtrativo e aditivo, seguindo-se uma análise dos mesmos quando combinados em fabrico híbrido. Realizou-se um benchmarking de equipamentos com propósitos semelhantes, estabelecendo-se as suas principais características de funcionamento. Ainda nesta etapa procedeu-se a uma análise aos principais desafios do fabrico híbrido com especial foco na interface de ligação entre o material metálico e o termoplástico. Na etapa seguinte procedeu-se ao desenvolvimento do conceito do equipamento a projetar no âmbito do estágio. Iniciou-se por um analise das principais etapas que envolvem o projeto de um novo produto, neste caso um equipamento para o fabrico híbrido de componentes, envolvendo a fase de recolha das necessidades dos clientes, estabelecimento das especificações técnicas do equipamento e matriz QFD, de forma a assegurar que os requisitos são respondidos e ter uma ideia das especificações técnicas mais relevantes do equipamento. De seguida foram gerados vários conceitos do equipamento para as diferentes funções que este tem de assegurar, procedendo-se posteriormente a hierarquização e seleção do conceito que passou à fase de projeto mecânico e de automação. Na fase de projeto e baseadas nas especificações técnicas definidas na etapa anterior, foram realizados os dimensionamentos/cálculos provisionais para alguns componentes, assim como selecionados alguns dos elementos comercias que iriam integrar o equipamento. Esta informação serviu de base ao processo de modelação dos subconjuntos do equipamento. Após a modelação do conjunto, e a fim de verificar a sua funcionalidade e integridade estrutural para as funções identificadas como mais críticas, foram realizadas um conjunto de simulações computacionais ao nível cinemático e estrutural, neste último utilizando o método dos elementos finitos. Em complemento do projeto mecânico, procedeu-se à realização provisional do projeto elétrico e pneumático do equipamento. Estes projetos materializaram-se na parte final em documentação técnica que inclui os desenhos de conjunto e definição necessários ao fabrico e montagem do equipamento, assim com os esquemas elétricos e pneumáticos. Por forma a validar algumas particularidades técnicas do equipamento projetado, e não sendo possível no período do estágio fabricar o equipamento projetado por questões de tempo e orçamento, foi desenvolvido e fabricado um equipamento elementar para prova de conceito. Neste equipamento de prova de conceito foi possível validar que o controlador MACH3 é capaz de controlar os movimentos dos eixos associados à parte subtrativa (maquinagem) e aditiva (impressão), permitindo desta forma uma fácil programação e continuidade das trajetórias necessárias à fabricação de uma peça híbrida.