Este trabalho tem como foco central a investigação de possibilidades de obtenção de peças metálicas, na forma de esculturas, por fundição, com vazamento por gravidade e que tenham como característica formal uma geometria complexa. Na interface interdisciplinar entre Arte e Engenharia, o estudo aborda a técnica de fundição por cera perdida e suas características, os materiais envolvidos nos processos de construção do modelo e do molde, e a realização prática de peças fundidas. Através do fazer, da aplicação das técnicas de fundição, da construção de um relato de experiências e das reflexões geradas a partir da análise dos resultados, o texto procura estabelecer a viabilidade da aplicação das técnicas de fundição por cera perdida, em atelier de escultura, com propósitos artísticos. / The following work has as its central focus the investigation of possibilities in the attainment of metallic pieces, in the form of sculptures, through foundry with filling by gravity and a complex geometry as their formal characteristic. In the interdisciplinary interface between Art and Engineering, the study approaches the lost wax foundry technique and its characteristics, as well as the materials involved in the processes of construction of the model and the mold and the practical accomplishment of the foundry pieces. The text attempts to establish the viability of the employment of the foundry techniques of lost wax through the execution, the application of the foundry techniques, the elaboration of a report of experiences and the thoughts generated from the analysis of the results in a sculpture studio with artistic purposes.

Este trabalho tem como foco central a investigação de possibilidades de obtenção de peças metálicas, na forma de esculturas, por fundição, com vazamento por gravidade e que tenham como característica formal uma geometria complexa. Na interface interdisciplinar entre Arte e Engenharia, o estudo aborda a técnica de fundição por cera perdida e suas características, os materiais envolvidos nos processos de construção do modelo e do molde, e a realização prática de peças fundidas. Através do fazer, da aplicação das técnicas de fundição, da construção de um relato de experiências e das reflexões geradas a partir da análise dos resultados, o texto procura estabelecer a viabilidade da aplicação das técnicas de fundição por cera perdida, em atelier de escultura, com propósitos artísticos. / The following work has as its central focus the investigation of possibilities in the attainment of metallic pieces, in the form of sculptures, through foundry with filling by gravity and a complex geometry as their formal characteristic. In the interdisciplinary interface between Art and Engineering, the study approaches the lost wax foundry technique and its characteristics, as well as the materials involved in the processes of construction of the model and the mold and the practical accomplishment of the foundry pieces. The text attempts to establish the viability of the employment of the foundry techniques of lost wax through the execution, the application of the foundry techniques, the elaboration of a report of experiences and the thoughts generated from the analysis of the results in a sculpture studio with artistic purposes.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3036.pdf: 14240983 bytes, checksum: ee6c8c44e8b6ec5c94280d7b7d936f6b (MD5) Previous issue date: 2009-04-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / Investment casting of Titanium parts free of defects is very difficult owing to the reactivity of this element in the liquid state .The objective of this study was to evaluate the reactivity of titanium with refractory oxides of high thermodynamic stability, such as yttria and alumina. Centrifugal castings of small parts were carried out by melting the metal in an yttria coated crucible and pouring the liquid into molds coated with a mixture of yttrium and aluminum oxides. As binder for the powders were added colloidal suspensions of silica, alumina, yttria or zirconium acetate. Only the silica and alumina colloidal bonded the moulds with useful mechanical strength allowing the centrifugal casting trials. Both, yttria colloidal and zirconium acetate were excluded of the trials. By analyzing the hardness profile it could be noted that a similar curve was obtained for different moulds (oxides plus binder) related to the hardened layer thickness. However, the molds using a higher thermodynamic stability combination of binder and oxides presented lower Vicker values. The pair Yttria/Alumina colloidal induced less than 350 Vickers and Alumina/Alumina colloidal less than 720 Vickers on the surface of titanium as cast, for instance. Finally, a mathematical simulation of the process was proposed and it could be well adjusted and compared to the experimental graphics. / A obtenção de peças de titânio pelo processo de fundição de precisão, livre de defeitos, é extremamente complicada devido à elevada reatividade do titânio no estado líquido com os constituintes do molde, os óxidos cerâmicos. Este trabalho objetivou estudar a reatividade do titânio com óxidos de alta estabilidade termodinâmica, a saber: de alumínio e de ítrio. Foram realizadas tentativas de fundição centrífuga de pequenas peças utilizando cadinhos revestidos com ítria e vazamento sobre moldes revestidos majoritariamente com os óxidos citados. Como aglomerantes destes pós refratários foram utilizadas suspensões coloidais de sílica, de alumina e de ítria além de acetato de zircônio. Os dois últimos não proporcionaram aos moldes resistência mecânica suficiente para serem trabalhados, sendo excluídos dos testes de fundição. Com os aglomerantes à base de sílica e alumina foram então construídos os moldes nos quais foi vazado o titânio (comercialmente puro) por fundição centrífuga. Através de perfis de microdureza Vickers verificou-se um comportamento similar das combinações de aglomerante mais refratário no que tange a espessura da camada alfa endurecida. No entanto, as combinações de maior estabilidade termodinâmica apresentaram menores valores de microdureza na superfície das amostras, com o par ítria/alumina apresentando resultados abaixo de 350 Vickers e o par alumina/alumina cerca de 720 Vickers na superfície de contato com o molde. Ao final, foi proposta uma simulação matemática do processo gerando gráficos teóricos que puderam ser bem ajustados aos gráficos experimentais.

Este trabalho tem como foco central a investigação de possibilidades de obtenção de peças metálicas, na forma de esculturas, por fundição, com vazamento por gravidade e que tenham como característica formal uma geometria complexa. Na interface interdisciplinar entre Arte e Engenharia, o estudo aborda a técnica de fundição por cera perdida e suas características, os materiais envolvidos nos processos de construção do modelo e do molde, e a realização prática de peças fundidas. Através do fazer, da aplicação das técnicas de fundição, da construção de um relato de experiências e das reflexões geradas a partir da análise dos resultados, o texto procura estabelecer a viabilidade da aplicação das técnicas de fundição por cera perdida, em atelier de escultura, com propósitos artísticos. / The following work has as its central focus the investigation of possibilities in the attainment of metallic pieces, in the form of sculptures, through foundry with filling by gravity and a complex geometry as their formal characteristic. In the interdisciplinary interface between Art and Engineering, the study approaches the lost wax foundry technique and its characteristics, as well as the materials involved in the processes of construction of the model and the mold and the practical accomplishment of the foundry pieces. The text attempts to establish the viability of the employment of the foundry techniques of lost wax through the execution, the application of the foundry techniques, the elaboration of a report of experiences and the thoughts generated from the analysis of the results in a sculpture studio with artistic purposes.

Orientadores: Rubens Caram Junior, Adelino Aguiar Coelho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-08T17:54:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_ProtasioNery_M.pdf: 9178937 bytes, checksum: f63ed0f47d8aa70b2d3a755e537fbe8f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Em função de características como alta razão resistência/peso, ótima biocompatibilidade, elevada resistência à corrosão e módulo de elasticidade que pode ser controlado pela adição de elementos de liga, o uso de ligas de titânio pela indústria médica e odontológica está em franco crescimento. No presente estudo, ligas do sistema Ti-Cu com teores entre 5 e 15 % em peso de cobre foram fundidas através do processo de fundição por centrifugação em moldes de cobre. A alta taxa de resfriamento imposta pelo molde empregado levou à formação de microestruturas totalmente martensítica. Em seguida, tais microestruturas foram modificadas através tratamentos térmicos, levando a estruturas mais estáveis. A caracterização das amostras obtidas envolveu análise microestrutural através de microscopia óptica e eletrônica de varredura, difração de raios-X, ensaios mecânicos. Os resultados obtidos indicam que as altas taxas de resfriamento envolvidas promoveram a formação da estrutura metaestável _'. O aumento da concentração de cobre levou ao aumento na dureza promovida pela formação do intermetálico Ti2Cu. O Ti2Cu apresentou módulo de elasticidade menor do que a fase _. A fratura dos corpos de prova teve caráter dúctil e é intensamente afetada pela presença de porosidade / Abstract: Due to characteristics like high strength-to-weight ratio, high biocompatibility, enhanced corrosion resistance and the possibility of controlling elastic behavior by proper addition of alloying elements, the use of titanium by medical and dental industries is continuously growing. In this work, Ti-Cu alloys with a Cu content varying from 5% to 15 wt% were prepared by arc melting and cast in copper molds. The high cooling rate imposed by copper mold led to the formation of a completely martensitic structure. Following, the microstructure of these samples were modified by applying proper heat treatments, leading to more stable microstructures. The samples characterization includes microstructure analyzes through optical and scanning electron microscopy, X-ray diffraction method and mechanical tests. The results obtained suggest that application of high cooling rates resulted in the formation of a'metastable phase. As Cu content was increased, hardness also increased due to Ti2Cu intermetallic compound precipitation. The Ti2Cu compound was found to present lower elastic modulus than the modulus of a phase. Finally, it was found that the heat treated samples presented high ductility and their mechanical behavior is affected by porosities / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Este trabalho tem por objetivo estudar as propriedades mecânicas e a caracterização microestrutural de espécimes da liga de Co-Cr-Mo obtidos por manufatura aditiva fusão seletiva a laser (do inglês Selective Laser Melting SLM) e por fundição de precisão, visando a confecção de próteses odontológicas. A partir de pós de Co-Cr-Mo atomizados a gás foram realizadas as seguintes etapas: 1) investigação das propriedades físicas, químicas e térmicas dos pós atomizados em diferentes faixas granulométricas (denominadas: D1 < 15 &mu;m, D2 de 20-50 &mu;m e D3 > 75 &mu;m); 2) confecção de espécimes, em dimensões padronizadas, por meio das técnicas de consolidação; 3) caracterização dos consolidados por análise de: citotoxicidade, porosidade, difração de raios X e dilatometria; 4) caracterização mecânica de tração, flexão em três pontos, dureza (macro e micro Vickers) e caracterização microestrutural (microscopia óptica e eletrônica de varredura). De modo geral, os resultados obtidos foram: a granulometria D2 (20-50 &mu;m) é a que melhor se enquadra nas análises de empacotamento para a consolidação por meio de SLM; a biocompatibilidade das amostras obteve resultado positivo para ambas técnicas de processamento; a avaliação mecânica dos espécimes evidencia que a técnica de fusão seletiva a laser propicia propriedades mecânicas (tensão de escoamento, tensão de ruptura, tensão máxima, alongamento e dureza) superiores as obtidas pela técnica de fundição de precisão; a microestrutura obtida pelo processo SLM é composta por grãos ultrafinos e de elevada homogeneidade química. Conclui-se que, o desenvolvimento do presente estudo evidenciou que na fabricação de componentes odontológicos customizados (coroas) a técnica SLM apresenta qualidade superior quando comparada a fundição de precisão. / The objective of this work was to study the mechanical properties and microstructural characterization of specimens of the Co-Cr-Mo alloy obtained by additive manufacturing -selective laser melting (SLM) and precision casting aiming at the manufacture of dental prostheses. The following steps were carried out on Co-Cr-Mo gas-atomized powders: 1) investigation of the physical, chemical and thermal properties of atomized powders in different grain sizes (denominated: D1 <15 &mu;m, D2 20-50 &mu;m and D3 > 75 &mu;m); 2) the consolidation of standard specimens via consolidation techniques; 3) characterization of consolidated by analysis of: cytotoxicity, porosity, X ray diffraction and dilatometry; 4) mechanical characterization of tensile, 3 point bending, hardness (macro and micro Vickers) tests and microstructural characterization (optical and scanning electron microscopy). In general, the results observed were: the grain size D2 (20-50 &mu;m) is the one that best fits in the analysis of packaging, for the consolidation by SLM; the biocompatibility of the samples obtained a positive result for both processing techniques; the mechanical evaluation of the specimens shows that the SLM technique provides superior mechanical properties (yield stress, rupture stress, maximum stress, elongation and hardness), compared to those obtained by the precision casting technique; the microstructure obtained by the SLM process results in an ultrafine grains with high chemical homogeneity, differentiated by the gross dendritic microstructure in the casting process. In this way, the development of the present study evidenced superior quality in manufacturing customized dental components (copings) by SLM technique compared to precision casting.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-09T13:19:28Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ JOELSON DE MELO SANTIAGO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 5893476 bytes, checksum: 9fec0f8b27ff639270bebb4444b2285c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T13:19:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ JOELSON DE MELO SANTIAGO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 5893476 bytes, checksum: 9fec0f8b27ff639270bebb4444b2285c (MD5) Previous issue date: 2018-08-30 / Em muitas situações de projeto em sistemas mecânicos deseja-se rigidez e ao mesmo tempo uma certa flexibilidade. Nesses casos, as molas são elementos interessantes, por isso esses componentes foram bastante estudados. Em paralelo, visando ampliar as possibilidades, novos materiais têm se desenvolvido, a exemplo de materiais funcionais, como é o caso das ligas com memória de forma (LMF). As molas helicoidais fabricadas a partir de LMF são componentes promissores para aplicações como atuadores/sensores, pela capacidade de recuperar grandes deformações elásticas e pseudo-plásticas. Atualmente esses componentes são obtidos em sua maioria através da conformação de fios, a frio ou a quente, e tem aplicação consolidada no campo biomédico, porém no campo industrial as aplicações comerciais ainda são limitadas. Neste cenário, utilizar a fundição de precisão para este tipo de componente pode ampliar as possibilidades e aumentar as aplicações em diversos setores. Por outro lado, é de amplo interesse entender a relação entre as propriedades mecânicas e as configurações geométricas destes elementos. Neste contexto, o principal objetivo deste trabalho é a caracterização térmica e mecânica de molas helicoidais de LMF Ni-Ti (MLMFNiTi) com diferentes configurações, produzidas pelo processo de fundição de precisão, empregando a fusão por indução com injeção por centrifugação (FIC) em moldes cerâmicos. Os resultados obtidos mostraram que as molas produzidas apresentaram transformação de fase característica dos fenômenos de superelasticidade (SE). Por meio dos ensaios mecânicos constatou-se que as molas suportaram, no geral, deformações de até 70%. Os parâmetros dimensionais influenciaram o comportamento mecânico para o qual o aumento do passo e do diâmetro do fio fizeram aumentar a força aplicada para submeter as molas as mesmas deformações. Dessa forma, as molas produzidas apresentam características funcionais adequadas para potencializar aplicações industriais a partir de LMF Ni-Ti. / In many situations of design in mechanical systems one wants rigidity and at the same time a certain flexibility. In these cases, the springs are interesting elements, so these components were well studied. In parallel, in order to expand possibilities, new materials have been developed, such as functional materials, such as shape memory alloys (LMF). Helical springs made from LMF are promising components for applications such as actuators / sensors, for the ability to recover large elastic and pseudo-plastic deformations. Currently, these components are mostly obtained through wire forming, either cold or hot, and have consolidated application in the biomedical field, but in the industrial field commercial applications are still limited. In this scenario, using precision casting for this type of component can expand the possibilities and increase the applications in several sectors. On the other hand, it is of broad interest to understand the relation between the mechanical properties and the geometric configurations of these elements. In this context, the main objective of this work is the thermal and mechanical characterization of LMF Ni-Ti helical springs (MLMFNiTi) with different configurations, produced by the invesment casting process, using induction fusion with centrifugal injection (FIC) in ceramic molds. The obtained results showed that the produced springs presented phase transformation characteristic of the phenomena of superelasticity (SE). Through the mechanical tests it was found that the springs generally supported deformations of up to 70%. The dimensional parameters influenced the mechanical behavior for which the step increase, and the wire diameter increased the applied force to subject the springs to the same deformations. Thus, the springs produced have functional characteristics suitable to enhance industrial applications from LMF Ni-Ti.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-09T13:44:00Z No. of bitstreams: 1 ANTÔNIO ARISTÓFANES DA CRUZ GOMES - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 3128879 bytes, checksum: 1a0aaa662fd3e47d06a1e3545ab63f87 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T13:44:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANTÔNIO ARISTÓFANES DA CRUZ GOMES - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 3128879 bytes, checksum: 1a0aaa662fd3e47d06a1e3545ab63f87 (MD5) Previous issue date: 2018-08-07 / CNPq / Os procedimentos cirúrgicos de reconstrução crânio facial vêm se desenvolvendo significativamente e grande parte desse progresso se deve às inovações nas técnicas cirúrgicas e ao emprego de novos materiais na fabricação dos dispositivos de fixação. O objetivo principal é tornar os procedimentos mais eficientes e menos invasivos aos pacientes, consequentemente haverá diminuição nos índices de retrabalhos. O emprego de Ligas com Memória de Forma (LMF) pode ser uma alternativa interessante nesses casos, uma vez que esses materiais possuem um comportamento adaptativo, com a capacidade de reagir a estímulos externos de natureza térmica ou mecânica. As LMF da família Ni-Ti lideram o interesse das pesquisas devido ao maior número de aplicações comerciais, principalmente nas áreas médica e odontológica. Essas LMF Ni-Ti, além de serem biocompatíveis possuem também módulo de elasticidade inferior ao de ligas de titânio, como o Ti-Al-V, e dos aços inoxidáveis. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é desenvolver um protótipo de placa de fixação óssea, que poderá ser destinada a procedimentos de trauma e reconstrução mandibular, utilizando uma LMF Ni-Ti com características superelásticas. Foi escolhido um elemento de fixação, tipo placa, como modelo para os protótipos e as dimensões foram baseadas em componentes fornecidos comercialmente. Para a fabricação dos dispositivos optou-se pelos processos de fundição de precisão: Plasma Skull Push-Pull (PSPP), e fusão por indução com injeção por centrifugação (FIC), os quais se mostraram bastante eficazes. Foram realizados ensaios de caracterização para determinar as propriedades térmicas e mecânicas do dispositivo fabricado. Os principais resultados foram um componente de rigidez variável com a temperatura, módulo de elasticidade da ordem de 50 GPa na temperatura corpórea e vida em fadiga ente 103 e 106 para amplitudes de deslocamento em flexão entre 0,5 mm e 2,5 mm. Estes resultados de caracterização termomecânica indicam o potencial das LMF Ni-Ti e dos processos de fundição de precisão para a produção de placas de fixação óssea. / Surgical procedures for facial skull reconstruction have been developing significantly and much of this progress is due to innovations in surgical techniques and the use of new materials in the manufacture of fastening devices. The main objective is to make the procedures more efficient and less invasive to the patients, consequently there will be a decrease in the rates of reworking. The use of Shape Memory Alloys (SMA) may be an interesting alternative in these cases, since these materials have an adaptive behavior, with the ability to react to external stimuli of a thermal or mechanical nature. The SMA of the Ni-Ti family lead the research interest due to the greater number of commercial applications, mainly in the medical and dental areas. In addition to being biocompatible, these Ni-Ti SMAs also have lower modulus of elasticity than titanium alloys, such as Ti-Al-V, and stainless steels. In this context, the objective of this work is to develop a prototype bone fixation plate, which can be used for trauma and mandibular reconstruction procedures, using a Ni-Ti SMA with superelastic characteristics. A plate-type fastening element was chosen as the prototype model and the dimensions were based on commercially supplied components. In order to manufacture the devices, it was chosen the precision casting processes: Plasma Skull Push-Pull (PSPP) and induction fusion with centrifugal injection (FCI), which proved to be quite effective. Characterization tests were performed to determine the thermal and mechanical properties of the fabricated device. The main results were a variable stiffness component with temperature, modulus of elasticity of the order of 50 GPa at body temperature and fatigue life between 103 and 106 for flexural displacement amplitudes between 0.5 mm and 2.5 mm. These thermomechanical characterization results indicate the potential of Ni-Ti SMA and precision casting processes for the production of bone fixation plates.

Este trabalho tem por objetivo estudar as propriedades mecânicas e a caracterização microestrutural de espécimes da liga de Co-Cr-Mo obtidos por manufatura aditiva fusão seletiva a laser (do inglês Selective Laser Melting SLM) e por fundição de precisão, visando a confecção de próteses odontológicas. A partir de pós de Co-Cr-Mo atomizados a gás foram realizadas as seguintes etapas: 1) investigação das propriedades físicas, químicas e térmicas dos pós atomizados em diferentes faixas granulométricas (denominadas: D1 < 15 &mu;m, D2 de 20-50 &mu;m e D3 > 75 &mu;m); 2) confecção de espécimes, em dimensões padronizadas, por meio das técnicas de consolidação; 3) caracterização dos consolidados por análise de: citotoxicidade, porosidade, difração de raios X e dilatometria; 4) caracterização mecânica de tração, flexão em três pontos, dureza (macro e micro Vickers) e caracterização microestrutural (microscopia óptica e eletrônica de varredura). De modo geral, os resultados obtidos foram: a granulometria D2 (20-50 &mu;m) é a que melhor se enquadra nas análises de empacotamento para a consolidação por meio de SLM; a biocompatibilidade das amostras obteve resultado positivo para ambas técnicas de processamento; a avaliação mecânica dos espécimes evidencia que a técnica de fusão seletiva a laser propicia propriedades mecânicas (tensão de escoamento, tensão de ruptura, tensão máxima, alongamento e dureza) superiores as obtidas pela técnica de fundição de precisão; a microestrutura obtida pelo processo SLM é composta por grãos ultrafinos e de elevada homogeneidade química. Conclui-se que, o desenvolvimento do presente estudo evidenciou que na fabricação de componentes odontológicos customizados (coroas) a técnica SLM apresenta qualidade superior quando comparada a fundição de precisão. / The objective of this work was to study the mechanical properties and microstructural characterization of specimens of the Co-Cr-Mo alloy obtained by additive manufacturing -selective laser melting (SLM) and precision casting aiming at the manufacture of dental prostheses. The following steps were carried out on Co-Cr-Mo gas-atomized powders: 1) investigation of the physical, chemical and thermal properties of atomized powders in different grain sizes (denominated: D1 <15 &mu;m, D2 20-50 &mu;m and D3 > 75 &mu;m); 2) the consolidation of standard specimens via consolidation techniques; 3) characterization of consolidated by analysis of: cytotoxicity, porosity, X ray diffraction and dilatometry; 4) mechanical characterization of tensile, 3 point bending, hardness (macro and micro Vickers) tests and microstructural characterization (optical and scanning electron microscopy). In general, the results observed were: the grain size D2 (20-50 &mu;m) is the one that best fits in the analysis of packaging, for the consolidation by SLM; the biocompatibility of the samples obtained a positive result for both processing techniques; the mechanical evaluation of the specimens shows that the SLM technique provides superior mechanical properties (yield stress, rupture stress, maximum stress, elongation and hardness), compared to those obtained by the precision casting technique; the microstructure obtained by the SLM process results in an ultrafine grains with high chemical homogeneity, differentiated by the gross dendritic microstructure in the casting process. In this way, the development of the present study evidenced superior quality in manufacturing customized dental components (copings) by SLM technique compared to precision casting.