Otimização robusta do processo de aplainamento da madeira Pinus taeda

Abstract

O aplainamento é um processo de usinagem muito utilizado para retirada de material e obtenção de boa qualidade de superfícies de madeiras. Esse processo está fortemente presente em indústrias do setor moveleiro, em que se utiliza o aplainamento para adequar as medidas do produto pela retirada de material e melhorar a qualidade visual, aumentando assim o valor agregado do produto final. Para avaliar esse processo de usinagem, é importante utilizar-se de métodos de planejamento de experimentos, modelagem robusta e otimização multi-objetivo para assim obter os melhores resultados possíveis em diferentes respostas. O presente trabalho apresenta a otimização robusta multi-objetivo do aplainamento da madeira Pinus taeda. Os experimentos foram conduzidos baseado em no planejamento composto central combinando variáveis de controle de velocidade de corte, velocidade de avanço e profundidade de penetração e a variável de ruído definida como o percentual da umidade presente na madeira. Foram aplicados a metodologia de superfície de resposta, juntamente com o projeto de parâmetro robusto, análise de componentes principais, a otimização do erro quadrático médio e o método da restrição normal normalizado. Foram discutidos os efeitos de cada variável de controle e de ruído e suas interações. As respostas analisadas foram de corrente elétrica, tensão, torque, potência mecânica, energia consumida, energia específica de corte e espessura média dos cavacos não deformados. A otimização multi-objetivo foi realizada pela ponderação entre os componentes principais identificados. Foram obtidos modelos de média e variância para cada resposta e para o componente principal ponderado. Foram elaboradas fronteiras de Pareto para todas as respostas. Ensaios de confirmação foram realizados com o objetivo de verificar a robustez das respostas. Foi concluído que o ponto ótimo global para o aplainamento que minimiza o efeito da umidade da madeira é obtido utilizando os parâmetros de 11,25 m×s⁻¹ para velocidade de corte, 3,65 m×min⁻¹ para velocidade de avanço e 0,95 mm para profundidade de penetração.