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http://hdl.handle.net/10174/39707
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| Title: | Avaliação do Impacto da Temperatura na integridade dimensional de peças produzidas em contexto de CNC |
| Authors: | Pereira, Davi Marques Franco de Godoy |
| Advisors: | Marques, Joaquim Guerreiro Pires, Vera |
| Keywords: | Maquinação CNC Controlo de Processos Alumínio Modelação Preditiva Indústria 4.0 Compensação de Erros Térmicos CNC Machining Process Control Aluminum Predictive Modeling Machine Learning Industry 4.0 Thermal Error Compensation |
| Issue Date: | 18-Sep-2025 |
| Publisher: | Universidade de Évora |
| Abstract: | O presente projeto de mestrado do curso de Engenharia Mecatrónica investiga
a mitigação de erros térmicos em processos de maquinagem CNC de alta precisão,
focando-se na produção de peças em ligas de alumínio para a indústria aeronáutica. O
estudo aborda a complexa interação entre parâmetros de processo, a dinâmica
térmica da máquina-ferramenta e da peça, e a sua influência direta na integridade
dimensional final. Utilizando uma abordagem experimental e analítica em colaboração
com a Aernnova, foram recolhidos dados de produção e realizados ensaios
específicos para caracterizar o comportamento térmico. A análise de dados, suportada
por scripts Python e visualizações gráficas, permitiu identificar correlações
significativas entre os parâmetros da máquina e a temperatura da peça, com destaque
para as ferramentas específicas (como T1, T6, T19 e T18) e parâmetros como a carga
do spindle (SPINDLE LOAD) e velocidade real do spindle (SPINDLE ACTUAL SPEED)
como os fatores mais influentes. Os resultados validam quantitativamente o impacto
das variações térmicas nos desvios dimensionais, demonstrando que flutuações de
temperatura entre 21,5 °C e 29 °C podem resultar em expansões lineares de até 2,1
mm em peças de 12 metros, excedendo as tolerâncias exigidas. A modelação
preditiva utilizando Random Forest alcançou exatidão de 94 % na previsão do
comportamento térmico, demonstrando potencial para o desenvolvimento de
estratégias de compensação em tempo real. Este trabalho contribui com uma
metodologia para análise e modelação de erros térmicos, fornecendo resultados
técnicos para a optimização de processos de maquinagem e o desenvolvimento de
sistemas de controlo mais inteligentes, visando o aumento da precisão, a redução de
desperdício e a optimização da manufatura de componentes aeronáuticos críticos;Evaluation of the Impact of Temperature on the
Dimensional Integrity of Parts Produced in CNC
Machining Processes - Abstract:This master's project in Mechatronic Engineering investigates the mitigation of
thermal errors in high-precision CNC machining processes, focusing on the production
of aluminum alloy parts for the aerospace industry. The study addresses the complex
interaction between process parameters, the thermal dynamics of both the machine
tool and the workpiece, and their direct influence on final dimensional integrity. Using
an experimental and analytical approach in collaboration with Aernnova, production
data were collected and specific tests were conducted to characterize thermal
behavior. Data analysis, supported by Python scripts and graphical visualizations,
identified significant correlations between machine parameters and workpiece
temperature, highlighting specific tools (such as T1, T6, T19, and T18) and parameters
like spindle load (SPINDLE LOAD) and actual spindle speed (SPINDLE ACTUAL
SPEED) as the most influential factors. The results quantitatively validate the impact of
thermal variations on dimensional deviations, demonstrating that temperature
fluctuations between 21.5°C and 29°C can result in linear expansions of up to 2.1 mm
in 12-meter parts, exceeding the required tolerances. Predictive modeling using
Random Forest achieved 94% accuracy in forecasting thermal behavior, demonstrating
potential for developing real-time compensation strategies. This work contributes a
methodology for analyzing and modeling thermal errors, providing technical results for
optimizing machining processes and developing smarter control systems, aimed at
increasing precision, reducing waste, and optimizing the manufacture of critical
aerospace components. |
| URI: | http://hdl.handle.net/10174/39707 |
| Type: | masterThesis |
| Appears in Collections: | BIB - Formação Avançada - Teses de Mestrado
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