RCIPL
Repositório Institucional do Politécnico de Lisboa
Entradas recentes
Análise das condições de deposição na produção de componentes híbridos por impressão 3D
Publication . Paiva, Marcelo Kendrick de; Galvão, Ivan Rodolfo Pereira Garcia de; Almeida, Pedro Lúcio Maia Marques de; Leitão, Carlos Miguel Almeida
O desenvolvimento de juntas híbridas entre metais e polímeros tem ganhado destaque em aplicações estruturais leves, especialmente nas indústrias automotiva e aeroespacial. Esse tema é de grande importância, pois, com o surgimento de novas técnicas de ligação entre materiais, como soldadura por fricção e união mecânica, a união híbrida de materiais distintos possibilita a criação de novos materiais que combinam as características e qualidades de cada um, resultando em componentes cada vez mais leves, resistentes e confiáveis. O objetivo deste trabalho destinou-se a analisar as condições de deposição na produção de componentes híbridos (metal-polímero) por modelação por deposição fundida (FDM). Em particular, foi estudada a ligação de chapa de alumínio (Al) a Ácido Polilático (PLA) impresso. Por forma a estudar as condições de adesão na interface metal-polímero, foram testadas diferentes condições topográficas dos componentes de Al. Sobre estas superfícies foram depositadas, por prensagem a quente, películas poliméricas, que funcionarão como camadas intermédias facilitadoras da deposição de material polimérico por FDM, para se avaliar e comparar a resistência da adesão entre os materiais sob essas diferentes preparações superficiais. Foram produzidas amostras em três condições distintas, sem preparação, com lixamento, e com texturização superficial. A caracterização morfológica foi realizada por microscopia óptica e microscopia digital, se analisando as condições de deposição do material polimérico na topografia da placa de Al. Os resultados mostraram que a texturização superficial melhorou as condições de adesão da junta, em comparação com as demais condições de preparação do substrato do Al, sugerindo uma melhor ancoragem mecânica da junta. A preparação da superfície do Al demostrou ser um fator crucial para a eficiência da junta híbrida Al/PLA, revelando a importância de se realizar um controlo topográfico neste tipo de aplicação para o fabrico aditivo pelo método de FDM.
Analysis on the effectiveness of the weldability window in predicting results for explosive welding
Publication . Peladinho, Duarte Miguel Gonçalves; Galvão, Ivan Rodolfo Pereira Garcia de; Carvalho, Gustavo Henrique Senna de Freitas Ligeiro de; Leal, Rui Manuel Ferreira
Abstract
Explosive welding (EXW) is a solid-state joining process that relies on controlled detonation to achieve metallurgical bonding between similar or dissimilar materials. Its advantages include the ability to combine metals with large differences in melting point and thermal conductivity, the near absence of a heat-affected zone, and the potential for producing large-scale joints. Nevertheless, the main limitation of EXW remains the lack of a reliable theoretical framework capable of predicting weld quality. To address this limitation, the weldability window was introduced as a graphical tool relating collision velocity and collision angle to the likelihood of a successful weld. Although widely used, this model often fails to reproduce experimental results, mainly due to the diversity of proposed equations, the boundary conditions considered during their development, and the incomplete understanding of interfacial mechanisms such as wave formation and jetting. The objective of this work is to analyse the effectiveness of the weldability window in predicting the outcomes of explosive welding by reviewing and comparing the most relevant theoretical formulations with experimental results available in the literature. The examination of these approaches highlights the assumptions behind each model and reveals important divergences regarding their applicability to different materials and welding conditions. The analysis shows that current formulations contain inconsistencies that restrict their predictive capability, resulting in discrepancies between theoretical boundaries and actual weld behaviour. These limitations emphasize the need for further refinement of the weldability window in order to provide a more accurate and reliable framework for assessing the occurrence of successful welds in explosive welding processes.
Estudo da influência do Shot Peening no comportamento à fratura de ligas leves
Publication . Neves, Daniela da Silva Ribeiro; Morgado, Teresa Leonor Ribeiro Cardoso Martins
Na indústria aeronáutica, reduzir o peso das aeronaves e prolongar a vida útil dos componentes é essencial para a eficiência e a segurança. O estudo de ligas leves, como alumínio e titânio), a aplicação de técnicas como o Shot Peening e o fabrico de componentes por Selective Laser Melting (SLM) constitui uma abordagem integrada para se alcançarem os objetivos atuais desta indústria e promover a sustentabilidade, tornando estas vertentes de investigação particularmente relevantes para o setor. Na presente tese, estudou-se o efeito do Shot Peening, aplicado com equipamento automático, em ligas leves de interesse industrial, a liga Al 7475-T7351 e a Ti-6Al-4V (obtida por SLM), com o propósito de compreender as alterações microestruturais, de dureza e de rugosidade induzidas. No caso da liga Ti-6Al-4V, realizou-se um estudo dos defeitos intrínsecos ao SLM, bem como das suas fraturas. Para tal, foram realizados ensaios com recurso a microscopia ótica, microscopia eletrónica de varrimento, nanotomografia de raios-X, medições de rugosidade e microdurezas, bem como ensaios de tração. Da análise de resultados das microdurezas, concluiu-se um aumento desta propriedade na zona mais superificial, diminuindo gradualmente em profundidade, em ambas as ligas. No caso da liga de Ti-6Al-4V, os valores de microdurezas foram superiores ao esperado, devido à formação de martensite α’ em grandes quantidades. A rugosidade aumentou em ambas as ligas, sendo mais acentuada no alumínio, refletindo que tem menor resistência ao impacto das granalhas e à deformação plástica localizada. Em conclusão, verificaram-se os efeitos esperados da aplicação do Shot Peening. Pela análise de defeitos, concluiu-se que existe necessidade de alteração dos parâmetros de produção de SLM, para os provetes de Ti-6Al-4V, nomeadamente da densidade de energia que deve ser aumentada. A qualidade dos pós usados deve também ser uma prioridade. As superfícies de fratura revelaram um material dúctil. A presença de oxigénio nas mesmas indicou falhas na atmosfera inerte. Por último, foi desenvolvido um modelo de previsão de vida à fadiga baseado nos resultados obtidos.
Semantic segmentation of medical images for fast diagnosis
Publication . Carvalho, António Maria Ferreira de Oliveira; Véstias, Mário Pereira
Abstract
Semantic segmentation of medical images is a critical task in modern healthcare, enabling precise identification and localization of anatomical structures and pathological regions by classifying image regions at the pixel level, thereby supporting rapid and accurate diagnosis. Although deep learning models have achieved remarkable performance in this domain, their deployment in real-world clinical environments is often constrained by the high computational demands of traditional software implementations, resulting in inefficiency and latency. Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) provide a promising alternative by offering programmable hardware-level acceleration tailored for deep learning inference tasks, with advantages such as parallel processing, low latency, and energy-efficient computation, making them particularly suitable for time-sensitive applications including tumor detection, organ delineation, and lesion classification. In this work, a lightweight neural network architecture, Mobile-CMUNeXt, was designed and optimized for FPGA deployment through architectural pruning, quantization-aware training, and hardware-friendly modifications, alongside the development of modular accelerator cores for depthwise, pointwise, and 3D convolutions implemented on the Avnet Ultra96-V2 platform. Experimental results demonstrate that the proposed accelerator achieves real-time inference performance with clinically acceptable segmentation accuracy, while balancing resource utilization and maintaining energy efficiency and low latency, and further show competitive throughput compared to CPU and GPU baselines, validating the effectiveness of the hardware–software co-design methodology. Overall, this thesis establishes that FPGA-based accelerators constitute a viable solution for deploying deep learning models in edge medical devices by combining efficient neural network design with custom hardware optimizations, thereby enabling real-time, privacy-preserving, and energy-efficient semantic segmentation of medical images.
Guidance of autonomous vehicles through Visible Light Communication
Publication . Carvalho, António Joaquim Martins de; Vieira, Maria Manuela de Almeida Carvalho; Louro, Paula Maria Garcia; Véstias, Mário Pereira
Abstract
Automated Guided Vehicles (AGVs) and Autonomous Mobile Robots (AMRs) are transforming industrial automation, delivering improvements in efficiency, safety, and operational accuracy. Despite these advancements, AGVs and AMRs still face limitations in indoor environments, where conventional navigation technologies may be unreliable or restricted. Visible Light Communication (VLC) emerges as a promising solution, exploiting the visible light spectrum to enable precise localization and reliable communication. By taking advantage of existing LED infrastructures, VLC provides accurate positioning and continuous real-time data exchange, offering a cost-effective and energy-efficient alternative to traditional systems. This dissertation examines the integration of VLC into AGV and AMR systems, with a focus on applications in structured environments such as factories, warehouses, and logistics hubs. The study also considers the main challenges associated with VLC, including line-of-sight dependence and susceptibility to ambient light interference, and discusses strategies to mitigate these issues. Within this framework, centralized coordination approaches are analyzed, highlighting how VLC can enhance navigation, task allocation, and traffic management in controlled environments. A simulation study based on the proposed VLC grid and a centralized coordinator was conducted in a grid-based warehouse environment. Results show that VLC delivers stable cell-level localization and supports coordinated operation. Across the evaluated scenarios, the rule-based baseline achieved the highest throughput with few collisions and no deadlocks, whereas a non-learning centralized controller was inefficient under load; preliminary learning-based control did not surpass the baseline within the tested horizons. Overall, the study confirms the feasibility of VLC-enabled centralized coordination and identifies practical constraints (line-of-sight, ambient light, channel load) together with clear avenues for improvement.