Modelling of poly(ethylene terephthalate) in injection stretch-blow moulding

Simulations of the injection stretch-blow moulding process have been developed for the manufacture of poly(ethylene terephthalate) bottles using the commercial finite element package ABAQUS/standard. Initially a simulation of the manufacture of a 330 mL bottle was developed with three different material models (hyperelastic, creep, and a non-linear viscoelastic model (Buckley model)) to ascertain their suitability for modelling poly(ethylene terephthalate). The Buckley model was found to give results for the sidewall thickness that matched best with those measured from bottles off the production line. Following the investigation of the material models, the Buckley model was chosen to conduct a three-dimensional simulation of the manufacture of a 2 L bottle. It was found that the model was also capable of predicting the wall thickness distribution accurately for this bottle. In the development of the three-dimensional simulation a novel approach, which uses an axisymmetric model until the material reaches the petaloid base, was developed. This resulted in substantial savings in computing time. © 2000 IoM Communication Ltd.

Energy monitoring and quality control of a single screw extruder

Polymer extrusion, in which a polymer is melted and conveyed to a mould or die, forms the basis of most polymer processing techniques. Extruders frequently run at non-optimised conditions and can account for 15–20% of overall process energy losses. In times of increasing energy efficiency such losses are a major concern for the industry. Product quality, which depends on the homogeneity and stability of the melt flow which in turn depends on melt temperature and screw speed, is also an issue of concern of processors. Gear pumps can be used to improve the stability of the production line, but the cost is usually high. Likewise it is possible to introduce energy meters but they also add to the capital cost of the machine. Advanced control incorporating soft sensing capabilities offers opportunities to this industry to improve both quality and energy efficiency. Due to strong correlations between the critical variables, such as the melt temperature and melt pressure, traditional decentralized PID (Proportional–Integral–Derivative) control is incapable of handling such processes if stricter product specifications are imposed or the material is changed from one batch to another. In this paper, new real-time energy monitoring methods have been introduced without the need to install power meters or develop data-driven models. The effects of process settings on energy efficiency and melt quality are then studied based on developed monitoring methods. Process variables include barrel heating temperature, water cooling temperature, and screw speed. Finally, a fuzzy logic controller is developed for a single screw extruder to achieve high melt quality. The resultant performance of the developed controller has shown it to be a satisfactory alternative to the expensive gear pump. Energy efficiency of the extruder can further be achieved by optimising the temperature settings. Experimental results from open-loop control and fuzzy control on a Killion 25 mm single screw extruder are presented to confirm the efficacy of the proposed approach.

Virtual metrology enabled early stage prediction for enhanced control of multi-stage fabrication processes

Semiconductor fabrication involves several sequential processing steps with the result that critical production variables are often affected by a superposition of affects over multiple steps. In this paper a Virtual Metrology (VM) system for early stage measurement of such variables is presented; the VM system seeks to express the contribution to the output variability that is due to a defined observable part of the production line. The outputs of the processed system may be used for process monitoring and control purposes. A second contribution of this work is the introduction of Elastic Nets, a regularization and variable selection technique for the modelling of highly-correlated datasets, as a technique for the development of VM models. Elastic Nets and the proposed VM system are illustrated using real data from a multi-stage etch process used in the fabrication of disk drive read/write heads. © 2013 IEEE.

Accurate image capturing control of bottle caps based on iterative learning control and Kalman filtering

This paper investigates camera control for capturing bottle cap target images in the fault-detection system of an industrial production line. The main purpose is to identify the targeted bottle caps accurately in real time from the images. This is achieved by combining iterative learning control and Kalman filtering to reduce the effect of various disturbances introduced into the detection system. A mathematical model, together with a physical simulation platform is established based on the actual production requirements, and the convergence properties of the model are analyzed. It is shown that the proposed method enables accurate real-time control of the camera, and further, the gain range of the learning rule is also obtained. The numerical simulation and experimental results confirm that the proposed method can not only reduce the effect of repeatable disturbances but also non-repeatable ones.

Niobium oxides and niobates physical properties

Niobium oxides have been pointed as an alternative to tantalum in the production of solid electrolytic capacitors, with advantages regarding the dielectric constant, density and price. In this work, it is intended to create a new family of niobium oxides based capacitors, adapting the technology and production line currently used with tantalum. Despite the known potentialities of niobium oxides, and many types of niobates, in several technological applications, the understanding of these oxide systems is still noticeably insufficient. Hence, a careful bibliographic review is shown, which evidences the complexity of these materials, the difficulty in identifying of their different phases and polymorphs, as well as in the interpretation of their properties. In this context, several fundamental studies on niobium oxides are presented, namely structural, microstructural, optical and electrical characterizations, which allow not only to contribute in an important way for the general knowledge of the physical properties of these materials, but also to advance to a sustained development of the niobium oxides based solid electrolytic capacitors. Several processing parameters were studied, clearing the way towards the creation of a prototype. It was also decided to perform a preliminary study on the synthesis and characterization of other oxide systems based in niobium, namely rare-earth orthoniobates (RENbO4), which interest has been related to their optical properties and protonic conductivity. Hence, single and polycrystalline samples of RENbO4 were synthesized and characterized structural, optical and electrically, leaving open an interesting future work.

Desperdícios na cadeia logística no âmbito industrial

Projecto apresentado ao Instituto Politécnico do Porto para obtenção do Grau de Mestre em Logística Orientada por Prof. Doutor Gouveia

Implementação da filosofia pull na produção na empresa Schnellecke

Trabalho Final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica perfil Manutenção e Produção

Implementação de supermercados na produção na empresa Schnellecke

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica Manutenção e Produção

Melhoria de linha de produção na indústria automóvel

No âmbito da unidade curricular Dissertação do 2ºano do Mestrado em Engenharia mecânica – Ramo de Gestão Industrial do Instituto Superior de Engenharia do Porto, o presente trabalho de dissertação foi enquadrado num projeto industrial para a racionalização de uma linha de produção. O projeto foi desenvolvido numa empresa de produção de componentes por alumínio injetado e seguidamente processos de maquinação, para mercados a nível mundial destinados à indústria automóvel. A realização deste projeto teve como objetivo a melhoria de uma linha de produção na empresa TESCO Componentes para automóveis, Lda. recorrendo a métodos e ferramentas utilizadas pela Gestão Industrial tais como, Lean, 5’S, PDCA assim como ferramentas específicas de balanceamento e otimização de linhas. Os métodos e ferramentas utilizados permitiram a seleção da linha, a definição e caraterização do modelo em produção e posto de trabalho, isto com o objetivo reduzir os custos, aumentar a produtividade e conduzir a melhorias ao nível de qualidade. Através de análises realizadas aos dados de produção foi possível a avaliação do indicador de eficiência operacional do equipamento, através dos OEE’s, o que possibilitou uma análise mais compreensiva da capacidade e cadência da linha de produção. Com a aplicação dos métodos ligados à filosofia de produção em Lean, foi possível atingir-se os objetivos inicialmente definidos, e em alguns casos foi possível ultrapassá-los. Em função da abordagem integrada que foi seguida, conseguiu-se uma redução de um posto de trabalho, traduzindo-se na redução do custo de fabrico não deixando de referir que também houve melhorias a nível de qualidade do produto. Reduzindo a possibilidade de falhas com as especificações estabelecidas pelos clientes. Como efeito positivo deste projeto pode-se apontar o fato de que a empresa Tesco Componentes para Automóveis, Lda. aumentou a sua competitividade com a oportunidade de redução do preço final do produto e também com o aumento da qualidade do mesmo.

Implementação de um processo industrial de coloração de granito

O presente estágio foi desenvolvido na Britafiel. Um dos projectos em que a Empresa se encontra envolvida é o STOCO, pretendendo implementar à escala industrial um processo de coloração de pedra granítica natural para fins decorativos. Foi neste projecto que se enquadrou o estágio. O tema do estágio centra-se no processo de coloração de granito tendo como principal foco a implementação de um processo industrial de produção de granito colorido. O projecto STOCO nasce da necessidade de complementar a actividade da empresa com produtos de maior valor acrescentado para valorização da matéria-prima de base, o granito. STOCO, resultante de Stone Color, é o nome dado ao projecto e ao novo produto que é granito colorido, sob a forma de brita. Pretende-se obter um produto amigo do ambiente e com boas características: manter a textura natural da pedra granítica e assegurar uma boa resistência a factores agressivos. Estudos prévios de qualidade e de toxicidade mostraram que o produto STOCO desenvolvido até então apresenta um bom comportamento face a agressões climatéricas e que não compromete a vida das espécies usadas nos testes (peixes). Em relação aos lixiviados e resíduos da pedra colorida STOCO, estes não apresentaram qualquer problema ambiental, sendo considerado um produto amigo do ambiente. À data de início do presente trabalho estava em funcionamento um equipamento protótipo de produção de granito colorido (100 kg/partida), sendo a instalação e o arranque da unidade industrial (3 ton/h) concretizados no início de 2014, já no decorrer deste trabalho. Os objectivos cumpridos no âmbito deste trabalho foram então a implementação de uma linha industrial de produção de brita colorida, avaliação técnica do processo e do custo industrial de produção associado às matérias-primas. Neste relatório é descrito o processo inicial adoptado e apresentam-se as alterações efectuadas para melhoria do processo produtivo. Resolveram-se problemas como: definição e instalação de equipamentos complementares para a entrada e a saída da brita no equipamento industrial; pó excessivo na brita; cheiro intenso a gás e elevado ruído; adequação do sistema de pintura; e secagem incompleta da brita. Alguns destes problemas não foram totalmente resolvidos, mas sim minimizados. O equipamento industrial necessita ainda de alterações em diversas áreas, que foram identificadas e para as quais são feitas sugestões de melhoria. Conseguiu-se ainda fazer alguns testes para uma possível substituição de alguns constituintes da tinta. Os componentes que entram na composição base da tinta aquosa, são de modo simplificado: ligante, pigmento, solvente e aditivos. Os constituintes que mais encarecem a tinta, e consequentemente o processo em causa, são o ligante e o pigmento. Os estudos efectuados precisam de ser aprofundados, na tentativa de melhorar o processo minimizando os custos de produção. Formalizaram-se os procedimentos escritos de produção STOCO tanto para o protótipo como para o processo industrial e elaborou-se uma ficha técnica de produto para a brita colorida STOCO.

Caracterização do “warpage” e sua variabilidade no processo produtivo de encapsulamento de circuitos integrados

Nos últimos anos a indústria de semicondutores, nomeadamente a produção de memórias, tem sofrido uma grande evolução. A necessidade de baixar custos de produção, assim como de produzir sistemas mais complexos e com maior capacidade, levou à criação da tecnologia WLP (Wafer Level Packaging). Esta tecnologia permite a produção de sistemas mais pequenos, simplificar o fluxo do processo e providenciar uma redução significativa do custo final do produto. A WLP é uma tecnologia de encapsulamento de circuitos integrados quando ainda fazem parte de wafers (bolachas de silício), em contraste com o método tradicional em que os sistemas são individualizados previamente antes de serem encapsulados. Com o desenvolvimento desta tecnologia, surgiu a necessidade de melhor compreender o comportamento mecânico do mold compound (MC - polímero encapsulante) mais especificamente do warpage (empeno) de wafers moldadas. O warpage é uma característica deste produto e deve-se à diferença do coeficiente de expansão térmica entre o silício e o mold compound. Este problema é observável no produto através do arqueamento das wafers moldadas. O warpage de wafers moldadas tem grande impacto na manufatura. Dependendo da quantidade e orientação do warpage, o transporte, manipulação, bem como, a processamento das wafers podem tornar-se complicados ou mesmo impossíveis, o que se traduz numa redução de volume de produção e diminuição da qualidade do produto. Esta dissertação foi desenvolvida na Nanium S.A., empresa portuguesa líder mundial na tecnologia de WLP em wafers de 300mm e aborda a utilização da metodologia Taguchi, no estudo da variabilidade do processo de debond para o produto X. A escolha do processo e produto baseou-se numa análise estatística da variação e do impacto do warpage ao longo doprocesso produtivo. A metodologia Taguchi é uma metodologia de controlo de qualidade e permite uma aproximação sistemática num dado processo, combinando gráficos de controlo, controlo do processo/produto, e desenho do processo para alcançar um processo robusto. Os resultados deste método e a sua correta implementação permitem obter poupanças significativas nos processos com um impacto financeiro significativo. A realização deste projeto permitiu estudar e quantificar o warpage ao longo da linha de produção e minorar o impacto desta característica no processo de debond. Este projecto permitiu ainda a discussão e o alinhamento entre as diferentes áreas de produção no que toca ao controlo e a melhoria de processos. Conseguiu–se demonstrar que o método Taguchi é um método eficiente no que toca ao estudo da variabilidade de um processo e otimização de parâmetros. A sua aplicação ao processo de debond permitiu melhorar ou a fiabilidade do processo em termos de garantia da qualidade do produto, como ao nível do aumento de produção.

Autonomous guided vehicles applied to industrial engineering and management studies

This article presents a framework to an Industrial Engineering and Management Science course from School of Management and Industrial Studies using Autonomous Ground Vehicles (AGV) to supply materials to a production line as an experimental setup for the students to acquire knowledge in the production robotics area. The students must be capable to understand and put into good use several concepts that will be of utmost importance in their professional life such as critical decisions regarding the study, development and implementation of a production line. The main focus is a production line using AGVs, where the students are required to address several topics such as: sensors actuators, controllers and an high level management and optimization software. The presented framework brings to the robotics teaching community methodologies that allow students from different backgrounds, that normally don’t experiment with the robotics concepts in practice due to the big gap between theory and practice, to go straight to ”making” robotics. Our aim was to suppress the minimum start point level thus allowing any student to fully experience robotics with little background knowledge.

Heurísticas de pesquisa local para problemas de máquina única

O escalonamento é uma das decisões mais importantes no funcionamento de uma linha de produção. No âmbito desta dissertação foi realizada uma descrição do problema do escalonamento, identificando alguns métodos para a optimização dos problemas de escalonamento. Foi realizado um estudo ao caso do problema de máquina única através do teste de várias instâncias com o objectivo de minimizar o atraso pesado, aplicando uma Meta-Heurística baseada na Pesquisa Local e dois algoritmos baseados no SB. Os resultados obtidos reflectem que os algoritmos baseados no SB apresentaram resultados mais próximos do óptimo, em relação ao algoritmo baseado na PL. Os resultados obtidos permitem sustentar a hipótese de não existirem algoritmos específicos para os problemas de escalonamento. A melhor forma de encontrar uma solução de boa qualidade em tempo útil é experimentar diferentes algoritmos e comparar o desempenho das soluções obtidas.

La guerre contre-insurrectionnelle guatémaltèque : sa généalogie, le déni des responsables et les sources historiques

L’Amérique centrale, théâtre des dernières batailles rangées de la guerre froide, est aujourd’hui la région la plus violente au monde, selon les Nations unies. Notre étude s’intéresse à la forme de guerre irrégulière livrée par l’État guatémaltèque contre sa propre population pendant la deuxième moitié du vingtième siècle. À la lumière de rares témoignages d’exécutants et d’archives militaires et policières, nous examinons un mécanisme clandestin de répression dont les trois principales composantes – les enlèvements, la torture et les exécutions sommaires – pouvaient s’abattre sur toute personne soupçonnée, à tort ou à raison, de conspirer contre un statu quo d’exclusion. Au moment de leur articulation, ces moyens répressifs ont constitué un dispositif qui, à partir de 1966, s’est avéré d’une redoutable efficacité. Arme de prédilection des adeptes de la guerre antisubversive pendant plus de vingt ans, le dispositif permettait, telle une chaîne de production, l’accumulation des renseignements jugés indispensables à cette forme de guerre, ainsi que les cadavres dont l’absence éternelle ou la présence outrageuse sur la place publique servaient d’avertissement funeste à l’ensemble du corps social. Où chercher les origines d’un tel dispositif? À partir des ouvrages de référence cités dans le manuel de guerre contre-subversive de l’armée guatémaltèque, la réponse à cette question nous fera découvrir des parachutistes français pour qui la défaite militaire en Indochine et en Algérie pendant les années 1950 n’était pas une option et pour qui la victoire justifiait absolument tous les moyens. Le penchant de ces pionniers de la guerre hors-norme pour les cours magistraux, les entrevues et les articles, nous a permis d’étudier les méthodes qu’ils préconisaient et de repérer leurs traces au Guatemala. Alors que la guerre qui avait servi de prétexte au maintien du dispositif est terminée, sa très réputée efficacité assure encore aujourd’hui sa pérennité auprès de ceux qui peuvent s’offrir le service. En ce sens, la contre-insurrection se poursuit, et ce, malgré l’absence depuis une quinzaine d’années d’un conflit armé. Cette thèse aborde l’histoire de la guerre irrégulière et son déroulement au Guatemala. Les archives et les témoignages à notre disposition contredisent le déni des crimes commis dans les villes et les campagnes guatémaltèques, dont le génocide de 1982. Finalement, certains signes avant-coureurs indiquent que la violence et l’impunité actuelles au pays pourraient mener à la répétition de tels crimes à l’avenir.

Modeling and Analysis of Two-Part Type Manufacturing Systems

This paper presents a model and analysis of a synchronous tandem flow line that produces different part types on unreliable machines. The machines operate according to a static priority rule, operating on the highest priority part whenever possible, and operating on lower priority parts only when unable to produce those with higher priorities. We develop a new decomposition method to analyze the behavior of the manufacturing system by decomposing the long production line into small analytically tractable components. As a first step in modeling a production line with more than one part type, we restrict ourselves to the case where there are two part types. Detailed modeling and derivations are presented with a small two-part-type production line that consists of two processing machines and two demand machines. Then, a generalized longer flow line is analyzed. Furthermore, estimates for performance measures, such as average buffer levels and production rates, are presented and compared to extensive discrete event simulation. The quantitative behavior of the two-part type processing line under different demand scenarios is also provided.