Publicação:
Monitoramento do processo de manufatura aditiva por deposição à arco, utilizando algoritmo de aprendizagem e fusão de sensores

dc.contributor.advisor1Vilarinho, Louriel Oliveira
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8553716610264673pt_BR
dc.contributor.referee1Finzi Neto, Roberto Mendes
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4411235950329370pt_BR
dc.contributor.referee2Braga, Eduardo de Magalhães
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4783553888547500pt_BR
dc.contributor.referee3Carvalho, Sheila Medeiros de
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/1140180587728260pt_BR
dc.contributor.referee4Finzi Neto, Roberto Mendes
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3792275882221002pt_BR
dc.creatorOliveira, Jean Carlos de
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/9787072894701269pt_BR
dc.crossref.doibatchidc1d58eb3-00f4-487d-b2e0-f31cb433c729
dc.date.accessioned2026-02-05T13:25:30Z
dc.date.available2026-02-05T13:25:30Z
dc.date.issued2025-10-31
dc.description.abstractThis work presents the development of a process-monitoring system for Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) to support the inspection stage of fabricated parts by predicting and indicating potentially defective regions. The solution integrates a data acquisition and instrumentation system, a machine-learning algorithm, sensor fusion, anomaly clustering, and cross-validation with radiographic imaging. The experimental plan comprised the deposition of walls in carbon steel and stainless steel, using different deposition strategies, controlled induction of instabilities, and the acquisition of time series for the process variables: welding voltage and current, shielding-gas flow rate, wire feed speed, travel (deposition) speed, arc luminous intensity, and deposition acoustic signals. Anomaly detection was designed through interactive analysis pipelines, a learning algorithm based on an LSTM Autoencoder, and two indicators of anomalous events: an Amplitude Threshold (large-magnitude events in the reconstruction error) and a Volatility Threshold (persistent fluctuation events). Subsequently, a sensor-fusion strategy and clustering (K-Means) of hybrid features (statistical and wavelet-based) were applied, together with dimensionality reduction (PCA), to obtain groups with signatures/profiles consistent with regions exhibiting an increased probability of defect occurrence. System validation was performed by overlaying the predictions onto the radiographic images of the fabricated parts, thereby enabling comparison between the regions indicated by the prediction system and the defective areas actually observed.pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoO presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de monitoramento do processo de manufatura aditiva por deposição à arco (MADA), para auxiliar a etapa de inspeção de peças fabricadas, através da previsão e indicação de regiões potencialmente defeituosa. A solução integra sistema de aquisição e instrumentação, algoritmo de aprendizagem, fusão de sensores, clusterização de anomalias e validação cruzada com imagem radiográfica. O planejamento experimental contemplou a deposição de paredes, em aço carbono e aço inoxidável, com diferentes estratégias de deposição, indução controlada de instabilidades e a aquisição das séries temporais das variáveis de processo: tensão e corrente de soldagem, vazão do gás de proteção, velocidade de alimentação, velocidade de deposição, intensidade luminosa do arco e sons de deposição. A detecção de anomalias foi concebida através de pipelines interativos de análise, algoritmo de aprendizagem baseado em Autoenconder LSTM e utilização de dois indicadores de eventos anômalos: Limiar de Amplitude (eventos de grande intensidade no erro de reconstrução) e Limiar de Volatilidade (eventos de flutuações persistentes). Posteriormente aplicou-se a estratégia de fusão de sensores e clusterização (KMeans) de características híbridas (estatísticas e wavelet) com aplicação da redução de dimensionalidade (PCA) para obtenção de grupos com assinaturas/perfis compatíveis a regiões com probabilidade aumentada de ocorrência de defeitos. A validação do sistema foi realizada através da sobreposição das predições sobre a imagem radiográfica das peças fabricadas, permitindo assim a comparação das regiões indicadas pelo sistema de previsão e as áreas defeituosas efetivamente evidenciadas.pt_BR
dc.description.sponsorshipPesquisa sem auxílio de agências de fomentopt_BR
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Jean Carlos de. Monitoramento do processo de manufatura aditiva por deposição à arco, utilizando algoritmo de aprendizagem e fusão de sensores. 2025. 165 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.645.pt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.645pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48197
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.sizeorduration165pt_BR
dc.subjectMADApt_BR
dc.subjectWAAMpt_BR
dc.subjectMonitoramento de processopt_BR
dc.subjectProcess monitoringpt_BR
dc.subjectAutoenconder LSTMpt_BR
dc.subjectLSTM autoencoderpt_BR
dc.subjectDetecção de anomaliaspt_BR
dc.subjectAnomaly detectionpt_BR
dc.subjectFusão de sensorespt_BR
dc.subjectSensor fusionpt_BR
dc.subject.autorizadoEngenharia mecânicapt_BR
dc.subject.autorizadoAlgorítmospt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAOpt_BR
dc.subject.odsODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
dc.subject.odsODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.pt_BR
dc.titleMonitoramento do processo de manufatura aditiva por deposição à arco, utilizando algoritmo de aprendizagem e fusão de sensorespt_BR
dc.title.alternativeProcess monitoring of wire arc additive manufacturing, using a learning algorithm and sensor susionpt_BR
dc.typeTesept_BR
dspace.entity.typePublication

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Tese de Doutorado