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Metadados | Descrição | Idioma |
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Autor(es): dc.contributor | Álvares, Alberto José | - |
Autor(es): dc.creator | Gasca, Efrain Andres Rodriguez | - |
Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-03-18T17:15:40Z | - |
Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-03-18T17:15:40Z | - |
Data de envio: dc.date.issued | 2025-03-13 | - |
Data de envio: dc.date.issued | 2025-03-13 | - |
Data de envio: dc.date.issued | 2025-03-13 | - |
Data de envio: dc.date.issued | 2024-12-29 | - |
Fonte completa do material: dc.identifier | http://repositorio.unb.br/handle/10482/51854 | - |
Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/924871 | - |
Descrição: dc.description | Nos sistemas modernos de manufatura, a integração das tecnologias de Digital Thread (DTh) e Digital Twin (DTw) tornou-se um pilar essencial para alcançar uma orquestração fluida de dados ao longo do ciclo de vida do produto. Essas tecnologias têm o potencial de revolucionar a manufatura, permitindo conectividade aprimorada, monitoramento em tempo real e tomada de decisões avançada. Este trabalho propõe uma estrutura de ecossistema digital baseada em tecnologias de DTh e DTw fundamentadas em padrões, tendo o STEP-NC como padrão central. Com base na interface estrutural da ISO 23247, o ecossistema integra padrões abertos fundamentais como STEP, STEP-NC, MTConnect, OPC-UA, MQTT e QIF, permitindo interoperabilidade e troca de dados contextualizaos ao longo do ciclo de vida daos procesos de manufatura. O STEP-NC enriquece o ecossistema com dados contextuais detalhados sobre produtos, processos e máquinas, promovendo o desenvolvimento de DTw para monitoramento virtual, otimização e tomadas de decisão informadas. Para validar o ecossistema digital proposto, diversos cenários de implementação foram desenvolvidos. Um cenário de usinagem robótizada demonstrou a adaptabilidade do STEP-NC para programar e simular operações de usinagem com um robô industrial ASEA, evidenciando seu potencial enquanto foram identificadas áreas para refinamento. Para a manufatura aditiva, o STEP-NC foi adaptado para o processo de FDM, permitindo a simulação de trajetórias de deposição com um modelo virtual 3D de uma impressora 3D RepRap. Complementarmente, o MTConnect foi utilizado para estabelecer um sistema de monitoramento em tempo real, fornecendo informações detalhadas sobre os parâmetros de extrusão e o progresso da construção. A simulação de trajetórias de ferramenta para Deposição de Metal a Laser (LMD) utilizando um robô Kuka KR70 destacou a capacidade do STEP-NC em suportar processos complexos de AM com metais, enfatizando a importância da integração de modelos cinemáticos do robô para uma validação realista das trajetórias de deposição. Além disso, novos modelos de STEP-NC em EXPRESS foram propostos para FDM e LMD, abordando parâmetros específicos dos processos e avançando nos esforços de padronização. Esses modelos aprimoram significativamente a representação das tecnologias dentro da norma STEP-NC, oferecendo um caminho para uma adoção mais ampla. Por fim, foi desenvolvida uma biblioteca STEP-NC baseada em TypeScript para facilitar a serialização de modelos e a integração baseada na web, embora a automação futura da geração de classes TypeScript a partir de modelos EXPRESS permaneça uma área essencial de trabalho. Em conclusão, esta tese contribui significativamente para o avanço do STEP-NC como um elemento central de um ecossistema digital abrangente. O framework proposto e os cenários de implementação desenvolvidos ressaltam seu potencial transformador, ao mesmo tempo em que identificam áreas críticas para pesquisas futuras e refinamentos visando sua adoção plena na manufatura moderna. | - |
Descrição: dc.description | In modern manufacturing systems, the integration of Digital Thread (DTh) and Digital Twin (DTw) technologies has emerged as a cornerstone for achieving seamless orchestration across the entire product lifecycle. These technologies have the potential to revolutionize manufacturing by enabling enhanced connectivity, real-time monitoring, and advanced decision making. This work proposes a digital ecosystem framework grounded in standards-based DTh and DTw technologies, with STEP-NC at its core. Building on the ISO 23247 framework, the ecosystem integrates key open standards like STEP, STEP-NC, MTConnect, OPC-UA, MQTT and QIF, enabling interoperability and contextual data exchange across the manufacturing lifecycle. STEP-NC enriches this ecosystem by providing detailed contextual data about products, processes, and machines, fostering the development of DTw for virtual monitoring, optimization, and informed decision-making. To validate the proposed digital ecosystem, several implementation scenarios were developed. A robotic machining scenario demonstrated the adaptability of STEP-NC for programming and simulating machining operations on an ASEA robotic arm, showcasing its potential while identifying areas for refinement. For additive manufacturing (AM), STEP-NC was adapted for Fused Deposition Modeling (FDM), enabling toolpath simulation with a 3D virtual model of a RepRap 3D printer, while MTConnect provided real-time monitoring of extrusion parameters and build progress. The simulation of robotic Laser Metal Deposition (LMD) toolpaths using a Kuka KR70 robot underscored STEP-NC capability to support complex metal AM processes, emphasizing the importance of integrating AM-specific kinematic models for realistic toolpath verification. Additionally, new EXPRESS-based STEP-NC models were proposed for FDM and LMD, addressing process-specific parameters and advancing standardization efforts. Finally, a TypeScript-based STEP-NC library was developed to facilitate model serialization and web-based integration, although future automation of TypeScript class generation from EXPRESS models remains essential. In conclusion, this thesis contributes significantly to advancing STEP-NC within a comprehensive digital ecosystem, while the developed implementation scenarios underline its potential and identifies areas for further refinement and adoption. | - |
Descrição: dc.description | Faculdade de Tecnologia (FT) | - |
Descrição: dc.description | Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM) | - |
Descrição: dc.description | Programa de Pós-Graduação em Sistemas Mecatrônicos | - |
Formato: dc.format | application/pdf | - |
Idioma: dc.language | pt_BR | - |
Direitos: dc.rights | Acesso Aberto | - |
Direitos: dc.rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. | - |
Palavras-chave: dc.subject | Gêmeo Digital | - |
Palavras-chave: dc.subject | ISO 23247 | - |
Palavras-chave: dc.subject | RAMI 4.0 | - |
Palavras-chave: dc.subject | Indústria 4.0 | - |
Palavras-chave: dc.subject | STEP-NC | - |
Título: dc.title | Ecossistema digital para manufatura aditiva habilitado por cadeia digital e gêmeo digital baseados em padrões | - |
Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
Aparece nas coleções: | Repositório Institucional – UNB - Rep. 1 |
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