Monitoramento do desgaste de ferramentas de usinagem de painéis sanduíche por meio de análise de vibrações e microscopia

dc.contributor.advisor1Shiki , Sidney Bruce
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0573973677787523
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9373-3630
dc.contributor.authorPerruci, Marcelo de Jesus
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/3785044141613175
dc.contributor.refereeAntonialli, Armando Ítalo Sette
dc.contributor.refereeCastillo, Pedro Christian Ayala
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4367459395417045
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/1523874172713616
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-3466-0416
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-0236-0643
dc.date.accessioned2026-09-11T11:55:52Z
dc.date.issued2026-06-11
dc.description.abstractThe application of composite materials has expanded across various areas of modern industry, driven by the search for lighter and stronger components. These materials exhibit characteristics such as high specific stiffness, corrosion resistance, and low mass, making them attractive to sectors such as automotive, naval, sports, wind energy, and biomedical segments. However, it is in the aeronautical industry that composite materials have the most significant use, being employed in the manufacture of fuselages, wings, and internal components, with the main purpose of reducing the total weight of aircraft, promoting greater fuel efficiency, increased flight range, and reduced emissions. The processing of these materials is largely carried out by CNC machining centers, equipped with cutting tools developed to handle the abrasiveness and heterogeneity of composites. Such tools have high development and acquisition costs and are subject to accelerated wear during the process, which reinforces the need for strategies that allow for maximum utilization of their service life without compromising the quality and integrity of the final product. In this context, this study proposes monitoring the condition of cutting tools through a combination of direct and indirect methods. The direct method employs geometric characterization of the cutting edges of the tools using microscopy, while the indirect method utilizes the analysis of mechanical vibrations captured by sensors integrated into the CNC machine spindle. The methodology consists of the periodic collection of vibration signals throughout the tool lifespan, followed by analysis of the cutting edge condition through microscopic image analysis. The correlation between vibration levels and wear conditions observed in the microscopy analyses highlights the potential for using this information together to build a predictive model for estimating the optimal tool usage time, contributing to greater production efficiency.eng
dc.description.resumoA aplicação de materiais compostos tem se expandido em diversas áreas da indústria moderna, impulsionada pela busca por componentes mais leves e resistentes. Esses materiais apresentam características como alta rigidez específica, resistência à corrosão e baixa massa, o que os torna atrativos para setores como os segmentos automotivo, naval, esportivo, de energia eólica e biomédico. Entretanto, é na indústria aeronáutica que os materiais compostos possuem uso mais expressivo, sendo empregados na fabricação de fuselagens, asas e componentes internos, com a finalidade principal de reduzir o peso total das aeronaves, promovendo maior eficiência no consumo de combustível, aumento da autonomia de voo e redução de emissões. O processamento desses materiais é, em grande parte, realizado por centros de usinagem CNC, equipados com ferramentas de corte desenvolvidas para lidar com a abrasividade e a heterogeneidade dos compósitos. Tais ferramentas apresentam custos elevados de desenvolvimento e aquisição e estão sujeitas ao desgaste acelerado durante o processo, o que reforça a necessidade de estratégias que permitam o máximo aproveitamento de sua vida útil sem comprometer a qualidade e a integridade do produto final. Nesse contexto, este estudo propõe o monitoramento da condição da ferramenta de corte por meio da combinação de método direto e indireto. Como método direto, emprega-se a caracterização geométrica das arestas de corte das ferramentas por microscopia, e como método indireto, utiliza-se a análise de vibrações mecânicas captadas por sensores integrados ao fuso da máquina CNC. A metodologia consiste na coleta periódica dos sinais vibratórios ao longo da vida útil das ferramentas, seguida da análise do estado das arestas de corte por meio da análise de imagens microscópicas. A correlação entre os níveis de vibração e as condições de desgaste observadas nas análises de microscopia evidencia o potencial de utilização conjunta dessas informações na construção de um modelo preditivo para estimar o tempo ótimo de utilização das ferramentas de corte, contribuindo para uma maior eficiência produtiva.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24653
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEMec
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectAnálise de imagens de ferramentapor
dc.subjectDensidade espectral de potênciapor
dc.subjectAnálise de imagens de ferramentapor
dc.subjectGeometria da aresta de cortepor
dc.subjectPainéis sanduíche de material compósitopor
dc.subjectPrognóstico de falha de ferramentapor
dc.subjectVibratory signalseng
dc.subjectPower spectral densityeng
dc.subjectTool image analysiseng
dc.subjectCutting edge geometryeng
dc.subjectComposite sandwich panelseng
dc.subjectTool failure predictioneng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleMonitoramento do desgaste de ferramentas de usinagem de painéis sanduíche por meio de análise de vibrações e microscopiapor
dc.title.alternativeTool wear assessment during machining of sandwich panels through vibration monitoring and optical microscopyeng
dc.typeDissertação

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