Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33908
Registro completo de metadados
Campo DCValorIdioma
dc.creatorLettori, Jacopo-
dc.date.accessioned2024-07-08T18:06:24Z-
dc.date.available2024-07-08T18:06:24Z-
dc.date.issued2024-02-20-
dc.identifier.citationLETTORI, Jacopo. Geometry processing algorithms for robot-based additive manufacturing. 2024. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33908-
dc.description.abstractRobot-Based Additive Manufacturing (RBAM) is an Additive Manufacturing (AM) technology that combines a welding torch, a powder nozzle, or an extruder with robotic manipulators. RBAM is emerging as a solution to increase manufacturing flexibility and the build volume of standard Cartesian printing devices. Indeed, different from 3 degrees of freedom printers, the material can be deposited in multiple directions (multiaxial deposition) thanks to the dexterity of robots. So, it is possible to avoid the need for support structures while increasing the build volume. Also, it is possible to manufacture non-uniform layers where the thickness is not constant. Furthermore, non-planar layers can be realized, following the surface curvature to increase the surface finish and mechanical properties. Finally, non-uniform path planning can be implemented, adapting the infill according to layer shape. In this context, the process planning for RBAM becomes an aspect of primary importance. Process planning is defined as all the geometry processing steps involved in linking the 3D CAD geometry with the manufacturing stage, until the generation and the validation in virtual software environments of the instructions to control the path of a robot. In particular, multiaxial deposition, slicing strategies, and path planning steps must be appropriately implemented to obtain satisfactory outputs, avoiding printing failures. So, this work presents a framework for RBAM process planning, whose main goal is to exploit the possibilities that RBAM technology offers. Approaches for each step of the framework are presented, proposing solutions to take advantage of the flexibility of RBAM. First, a multiaxial volume deposition and a uniform planar slicing with layer infill algorithms have been developed. Then, non-uniform planar and cylindrical slicing approaches have been defined. The last algorithm regards a non-planar slicing method. These algorithms have been developed and tested using Rhinoceros®, Grasshopper® and RoboDK®. These procedures are crucial steps to fully implement the RBAM process planning. Finally, experiments were performed with wire arc additive manufacturing technology, proposing a procedure to analyze the bead geometry and extract parameters for the proposed algorithms.pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectManufatura aditivapt_BR
dc.subjectProcessos de fabricaçãopt_BR
dc.subjectRobôs - Sistemas de controlept_BR
dc.subjectPlanejamento de produçãopt_BR
dc.subjectSistemas CAD/CAMpt_BR
dc.subjectAlgorítmos - Desenvolvimentopt_BR
dc.subjectAdditive manufacturingpt_BR
dc.subjectManufacturing processespt_BR
dc.subjectRobots - Control systemspt_BR
dc.subjectProduction planningpt_BR
dc.subjectCAD/CAM systemspt_BR
dc.subjectAlgorithms - Developmentpt_BR
dc.titleGeometry processing algorithms for robot-based additive manufacturingpt_BR
dc.title.alternativeAlgoritmos de processamento da geometria para fabricação aditiva baseada em robôpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoA manufatura aditiva baseada em robô (RBAM) é uma tecnologia de manufatura aditiva (AM) que combina uma tocha de solda, um bico de pó ou uma extrusora com manipuladores robóticos. A RBAM está surgindo como uma solução para aumentar a flexibilidade de fabricação e o volume de construção dos dispositivos de impressão cartesianos padrão. De fato, diferentemente das impressoras de 3 graus de liberdade, o material pode ser depositado em várias direções (deposição multiaxial) graças à destreza dos robôs. Assim, é possível evitar a necessidade de estruturas de suporte e, ao mesmo tempo, aumentar o volume de construção. Além disso, é possível fabricar camadas não uniformes em que a espessura não é constante. Além disso, camadas não planas podem ser realizadas, seguindo a curvatura da superfície para aumentar o acabamento da superfície e as propriedades mecânicas. Por fim, o planejamento de caminho não uniforme pode ser implementado, adaptando o preenchimento de acordo com o formato da camada. Nesse contexto, o planejamento do processo para RBAM torna-se um aspecto de importância primordial. O planejamento do processo é definido como todas as etapas de processamento de geometria envolvidas na vinculação da geometria CAD 3D com o estágio de fabricação, até a geração e a validação em ambientes de software virtuais das instruções para controlar o caminho de um robô. Em particular, a deposição multiaxial, as estratégias de corte e as etapas de planejamento de caminho devem ser implementadas adequadamente para obter resultados satisfatórios, evitando falhas de impressão. Assim, este trabalho apresenta uma estrutura para o planejamento de processos RBAM, cujo principal objetivo é explorar as possibilidades que a tecnologia RBAM oferece. São apresentadas abordagens para cada etapa da estrutura, propondo soluções para aproveitar a flexibilidade da RBAM. Primeiro, foram desenvolvidos algoritmos de deposição de volume multiaxial e de corte planar uniforme com preenchimento de camadas. Em seguida, foram definidas abordagens de corte cilíndrico e planar não uniforme. O último algoritmo refere-se a um método de corte não plano. Esses algoritmos foram desenvolvidos e testados usando o Rhinoceros®, o Grasshopper® e o RoboDK®. Esses procedimentos são etapas cruciais para a implementação completa do planejamento do processo RBAM. Por fim, foram realizados experimentos com a tecnologia de manufatura aditiva de arco de arame, propondo um procedimento para analisar a geometria do cordão e extrair parâmetros para os algoritmos propostos.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0002-8523-8469pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4532826488459954pt_BR
dc.contributor.advisor1Borsato, Milton-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-3607-8315pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9039613643111474pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Raffaeli, Roberto-
dc.contributor.advisor-co1Peruzzini, Margherita-
dc.contributor.referee1Oliveira, Ana Sofia Clímaco Monteiro de-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9736-6652pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3779022347677794pt_BR
dc.contributor.referee2Volpato, Neri-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-1523-3977pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8414652619232683pt_BR
dc.contributor.referee3Fabro, João Alberto-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-8975-0323pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6841185662777161pt_BR
dc.contributor.referee4Borsato, Milton-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-3607-8315pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/9039613643111474pt_BR
dc.contributor.referee5Stolt, Carl Axel Roland-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0001-6278-2499pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAOpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
algorithmsgeometryadditiverobot.pdf13,42 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons