Desenvolvimento de um gêmeo digital para simulação, monitoramento e armazenamento de dados de processo em uma célula robótica de manufatura aditiva por deposição de metal a arco e arame

Abstract

A manufatura aditiva vem em constante crescimento e este tema está recebendo cada vez mais atenção de indústrias e do mundo acadêmico. Diferentemente da manufatura tradicional, a subtrativa, busca-se através da construção por camadas a redução do tempo de produção de peças complexas, o baixo custo e otimização do consumo de material, evitando desperdícios. Este trabalho apresenta um tipo de manufatura aditiva, a deposição de material metálico a arco, que será implementada por meio de uma fonte de soldagem e um robô ABB IBR 2600. A fim de criar um Gêmeo Digital Digital Twin de uma célula de manufatura aditiva de metal, utilizaram-se em um primeiro momento os programas RoboDK e ABB RobotStudio. Tal aplicação coloca em prática conceitos relacionados à Internet das Coisas (IoT) e Internet das Coisas Industriais (IIoT), sendo neste trabalho aplicados para o monitoramento em tempo real de um ativo em laboratório. A normatização base para o desenvolvimento do Digital Twin em questão é a ISO 23247, que estabelece diretivas para guiar a criação de sistemas de monitoramento e controle relacionados a serviços inerentes a aplicações recentes da Indústria 4.0. Através dessa norma, é possível determinar o interfaceamento entre domínios que fornecem serviços e aplicações ao usuário e também a outras camadas/domínios subsequentes.Na troca de dados entre cada domínio há a utilização de protocolos de comunicação que são comuns em aplicações IoT como MQTT, protocolos web como HTTP e WebGL para simulação de movimentação 3D no navegador além de protocolos de transmissão de dados entre máquinas como o Ethernet, que neste projeto será utilizado para obter dados da célula de manufatura aditiva robotizada. O objetivo deste trabalho, então, é desenvolver aplicações e serviços modulares que conjuntamente descrevem umGêmeo Digital para uma célula de manufatura aditiva de material metálico composta pelo robô ABB IRB 2600 com fonte de soldagem Fronius MW5000 GTAW e mesa posicionadora ABB IRBP A250. Nesse sentido, foram utilizados os protocolos de comunicação citados (Ethernet, MQTT e HTTP) para desenvolver um Gêmeo Digital (Digital Twin) modular para a célula de manufatura, cujos dados obtidos dos ativos físicos serão publicados em nuvem através de um fluxo Node-RED em servidor local com dashboard de visualização de variáveis e simulação 3D de movimentação espelhada do robô ABB IRB 2600 via RoboDK.