A PSO Application in Skull Prosthesis Modelling by Superellipse

This paper presents a method to create the geometric model of skull defects to be applied in anatomic prosthesis modelling. The approach is to generate an image that represents the missing information in the skull when bone's defect is non-symmetric. We are proposing the use of superellipse concept to recover the parameters that represents the geometric shape of a skull bone curvature in tomography. If the superellipse is properly adjusted in each computed tomography slice, the arcs that represent the piece of missing bone can be modelled in 3D. The problem is that many similar ellipses can be created, and the best solution must be found. This research applies the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm in order to find the best solution for each tomographic slice. Once the solution found for each slice, the whole 3D missing information can be virtually rebuilt as an adjusted prosthesis model image

A PSO Application in Skull Prosthesis Modelling by Superellipse

This paper presents a method to create the geometric model of skull defects to be applied in anatomic prosthesis modelling. The approach is to generate an image that represents the missing information in the skull when bone`s defect is non-symmetric. We are proposing the use of superellipse concept to recover the parameters that represents the geometric shape of a skull bone curvature in tomography. If the superellipse is properly adjusted in each computed tomography slice, the arcs that represent the piece of missing bone can be modelled in 3D. The problem is that many similar ellipses can be created, and the best solution must be found. This research applies the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm in order to find the best solution for each tomographic slice. Once the solution found for each slice, the whole 3D missing information can be virtually rebuilt as an adjusted prosthesis model image

FOREWORD

Editoria

APLICAÇÃO DE PRINCÍPIOS DO DFM NA INDÚSTRIA CERÂMICA: UM ESTUDO DE CASO

O Design for Manufacture é uma filosofia de projeto bastante difundida em diversos ramos da indústria, mas sua aplicação em revestimentos cerâmicos ainda é rara. Por meio de um estudo de caso, este trabalho visou empregar algumas das diretrizes da filosofia de projeto DFM em uma grande fabricante de revestimentos cerâmicos, visando otimizar sua produtividade. Para tal, a metodologia de pesquisa foi divida em quatro etapas: identificação, onde foram investigadas as dificuldades apresentadas pela manufatura; otimização, onde o conceito de melhor projeto foi definido e ações foram tomadas para que se pudesse atingi-lo; verificação, onde o protótipo que mais se aproximou do conceito definido na etapa de otimização foi submetido à manufatura a fim de avaliar se as limitações elencadas na etapa de identificação foram minimizadas; e validação, onde o protótipo foi considerado apto para entrar definitivamente em produção. Ao final, a família de produto porcelanato, identificada como sendo a mais problemática, teve sua estrutura reprojetada e otimizada para maximizar a produtividade da planta industrial. A nova estrutura diminuiu o número de itens utilizados para fabricá-la, reduziu custos e aumentou a produtividade, além de comprovar que o DFM pode ser aplicado à cerâmica

Applying Successive Wave Iterations to Evaluate Functions and Define Industrial Design Solutions

The search for competitive edges in the current industry has required conceptual changes in the policy for the development of new economically, environmentally and socially sustainable products. In this direction, assessing the functions of a product and associating them with its manufacturability aspects has been crucial for the cost reduction and for obtaining a more balanced design regarding the value that the customer perceives and the real cost of manufacturing each one of its functions. However, there are still no relevant studies that present the current state of the art regards methods that iteratively interrelate the integrated product development process phases. Firstly, this paper presents a systematic review and content analysis of recent research to define the current frontiers of study. As a second step, it is proposed a model oriented to balance between function value and solutions cost throughout the new products development. Then, to validate, the proposed model was applied to a real case of the consumer goods industry. Among the results, this chapter presents a report showing the relevance of the information collected, the feasibility of the method, its particularities, impacts and limitations

O Gerenciamento de Ferramentas de Corte na Indústria Automotiva: Um Estudo de Casos na Região Metropolitana de Curitiba

Atualmente o cenário econômico mundial exige das empresas agilidade, flexibilidade no atendimento à demanda, foco intenso nos clientes, ciclos de vida de produtos abreviados, desenvolvimento constante de novas tecnologias e o desafio da redução de custos. Na indústria automotiva, onde a complexidade e o alto grau de desenvolvimento tecnológico de seus processos e produtos são significativos, verifica-se, sobremaneira, a necessidade crescente de eliminação de desperdícios e versatilidade em geral. Parcelas significativas dos custos nesse segmento são representadas pelos processos de usinagem de componentes, sendo grande parte desses custos referente ao uso de ferramentas de corte. Nesse contexto, o gerenciamento eficiente de ferramentas de corte torna-se elemento importante para reduzir custos e eliminar desperdícios. O objetivo geral deste trabalho é identificar e debater, sob a ótica da produção enxuta, as principais práticas relacionadas ao gerenciamento de ferramentas de corte na indústria automotiva da cidade de Curitiba e Região Metropolitana, dando ênfase para o planejamento técnico. Observa-se assim que a gestão adequada e inteligente das ferramentas de corte proporciona ganhos relevantes em termos de tempo de manuseio e volume de itens em estoque

Self-Aware Smart Products: Systematic Literature Review, Conceptual Design and Prototype Implementation

Abstract The fourth industrial revolution makes more effective use of data generated during manufacturing processes and creates a more interconnected manufacturing network. The data stored inside a product can be updated, analyzed and protected throughout its life cycle. It is currently becoming a reality to speed up the modern mass-customization. The aim of this paper is firstly to explore the state of art about smart products through a systematic literature review. Second, to design a self-aware smart product in a smart factory production environment based on the review findings. Finally, to turn the conceptual design into a prototype implementation

Analysis on the Application of a Tool to Support the Development Process of Biomimetic and Sustainable

Este artigo traz uma análise da aplicação de uma ferramenta para desenvolvimento de produtos Biomiméticos e sustentáveis: Método BIOS. Com a inspiração proveniente da natureza, problemas vinculados ao homem são resolvidos graças às tecnologias e estratégias obtidas dos mais diversos seres vivos que habitam o planeta, que passaram por longo período de evolução. O método auxilia na concepção de produtos bioinspirados, assimilando Design e Biologia, de forma integrada ao Processo de Desenvolvimento de Produtos. Para isso, foi analisado um produto desenvolvido com tal metodologia e seus resultados alcançados. Com isso, verificou-se que o método, é uma ferramenta eficaz no desenvolvimento de produtos,suasinovaçõestecnológicas podem contribuir para a redução de impactos negativos ao meio ambiente, quando comparado a produtos similares no mercado. Para futuras aplicações, o método será utilizado no âmbito da construção civil, para encontrar soluções que reduzam a quantidade de resíduos, ao considerar o modelo de alvenaria.The article presents an analysis of the application of a tool for the development of Biomimetic and sustainable products: BIOS Method. With inspiration provided by nature, human problems are solved with the help of technologies and strategies obtained from the various living beings on the planet, which have gone through a long period of evolution. The method assists in the development of bio-inspired products, integrating Design and Biology into the Product Development Process. For this, an analysis of a product developed with this methodology and its results. With this, it was possible to verify that the method is an efficient tool to develop products, their technological innovations can contribute to the reduction of negative impacts to the environment, when compared to similar products on the market. Forfuture applications, the method will be used in the construction industry, to find solutions that reduce the amount of waste, when considering the brickwork model

Data interoperability assessment though IFC for BIM in structural design – a five-year gap analysis

In the last years the aec (architecture, engineering and construction) industry has been influenced by the development of building information modelling (bim). With the creation of complex systems, the need for efficient in­teroperability arises. Based on a study of bim interoperability dimensions and its levels, this research presents an inter­operability assessment of bim system in the structural domain, especially considering cast-in-place concrete structures, since they present some special challenges for system interoperability. This assessment was conducted by experiments that imported and exported structural models and structural elements through a non-proprietarz standard for bim mod­els (ifc- industry foundation classes). The experiments were conducted twice, with a five year gap from each other, so the evolution of the interoperability could be assessed as well. The results showed that some special characteristics must be considered in order to achieve efficient interoperability for cast-in-place concrete structures – these structures are monolithic and they have reinforcement steel bars that need detailing. Also, the research showed that in the five-year gap there were evolutions in interoperability, like in object identifiers, which had a considerable improvement. However, some of the major problems remain, such as overlapping of structural parts

Sistema gerador e classificador de features de fabricação para peças rotacionais

Orientador: Antonio BatocchioDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: No ambiente industrial existe a necessidade de projetar (desenhar) e fabricar peças num espaço reduzido de tempo, visando assim a melhoria da qualidade e redução do custo. Com essa necessidade de evoluir e desenvolver, surgiram novos métodos de melhoramento da manufatura, entre os quais pode-se citar a filosofia de Tecnologia de Grupo, a qual visava o agrupamento de componentes a serem fabricados através da semelhança geométrica ou semelhança no processo de fabricacão, formando as chamadas Famílias de Peças. A partir da utilização do conceito de Famílias de Peças, houve uma mudança do chamado layout funcional (tradicional), onde as máquinas eram agrupadas pelo tipo de processo (tomeamento, fresamento, furação e etc.), pelos chamados layout em linha ou em grupo, onde as máquinas eram agrupadas visando todo o processo de fabricação para confecção de cada família. Estas melhorias na qualidade e redução nos custos de fabricação exigiram das fábricas mudanças radicais no seu comportamento, adotando-se sistemas CAD (Computer Aided Design) no auxílio ao projeto e sistemas CAM (Computer Aided Manufacturing) na fabricação. Mesmo com a eficiência dos sistemas CAD e CAM, existiu a necessidade de integrá-los, e esta integração pode ser obtida pelo conceito de "Feature de Fabricação¿. Dois.fatores importantes do uso de "Features de Fabricação" na classificação de peças rotacionais para a formação de famílias de peças, são a representação e o manuseio de dados durante o projeto e as atividades de manufatura. Dessa forma o uso de "Features" associadas as técnicas de modelagem traz-nos uma melhoria no manuseio dos dados com uma excelente forma de integração. A palavra "Feature" significa a representação das características geométricas e tecnológicas em uma única forma. Elas são pré-definidas e contém um número limitado de elementos os quais carregam informações relativas ao projeto e as atividades de manufatura. No trabalho foi desenvolvido um software, no ambiente do Autocad, em linguagem Autolisp, que tem como objetivo otimizar o projeto e fabricação industrial, auxiliando a formação de Células de Manufatura; utiliza-se os conceitos de Tecnologia de Grupo e Features de Fabricação para formação de famílias de peças. o software desenvolvido atingiu os objetivos propostos, através da criação de modelos gráficos (features) num espaço bidimensional, permitindo a padronização em projetos de peças rotacionais, redução do trabalho na elaboração de desenhos e, introduzindo o conceito de Engenharia SimultâneaAbstract: In the industrial environment it is necessary to design and to manufacture parts in a short time, aimingthe improvement of quality and cost reduction. With this necessity, new methods to better manufacturing, showed up one of which is the Group Technology, which has as objective to group components that are going to be fabricated througb their similarities in geometry or fabrication process, creating this way the so called part families. The use of the part family concept, generated a change in the functional layout (traditional), where the grouping of machines by the type of process (turning, milling, drilling and etc.), was replaced by the so called tine layout or in group, where the machines were grouped aiming the whole production of the parts of the family inside that cell of machines. This quality improvement and cost reduction require radical changes in the factory behavior utilizing CAD systems in the project and CAM systems in the manufacturing. Even with the efficiency of CAD and CAM systems, it is necessary to integrate them, and this integration can be done using the Manufacturing Features concept. Two importants factors of the use of fabrication features jn the classification of rotational parts for the fonnation of family of parts, are the representation and the use of data during the design and the activities of manufacturing. The use of "features" associated to mo]ding technics brings an improvement in the use of data with an excellent integration fonn. The word feature means the representation of geometrical and technologjcal characteristics in one form They are pre-defined and have a limited number of elements which carry information regarding the project and manufacturing activities. In tbis work, a software was deveJoped in Autocad environrnent, and Autolisp Language, wbich has the objective to optimize the project and manufacturing, and to help the CelIs Manufacturing formation; concepts of Group of Technology and Manufacturing Feature are used for the formation of family parts. The software developed reached all purposes, through the creation of grapbic models (Features) in a bidimensional space, allowing the standardization in the design of rotational parts, the reduction of work in design elaboration and the introduction of Simultaneous Engineering conceptsMestradoMestre em Engenharia Mecânic