Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:31:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299925.pdf: 5581728 bytes, checksum: 581e31aaa0b1faf508cfdfa63644b998 (MD5) / Componentes com dois materiais vêm crescentemente sendo mais solicitados pela indústria como uma oportunidade para combinar diferentes propriedades em um único componente. Recentemente a Moldagem de Pós por Injeção (MPI) mostrou ser uma técnica viável para o processamento destes modernos componentes em uma única rota de processamento. Devido a vasta gama de pós disponíveis no mercado, diversos materiais podem vir a ser co-sinterizados para uma específica aplicação de engenharia. Neste contexto, o foco do presente trabalho experimental foi o estudo da fabricação de componentes sinterizados contendo dois distintos tipos de aços, um deles apresentando características autolubrificantes (baixo atrito e alta resistência mecânica/desgaste), mas possuindo resistência mecânica semelhante ao outro. Como materiais de alto desempenho tribológico foram utilizados as ligas autolubrificantes, recentemente desenvolvidas no LabMat da UFSC, onde nódulos de grafita são gerados "in situ" durante a sua sinterização via dissociação de carboneto de silício em uma matriz ferrosa. Estes materiais foram co-sinterizados com aços baixa liga típicos da MPI. Possivelmente, a combinação de um material que apresente promissoras características tribológicas com outro que tenha propriedades inferiores é uma grande alternativa aos caros conhecidos processos de tratamentos superficiais. Assim, o trabalho foi dividido em três etapas onde primeiramente procurou-se estudar a compatibilidade de sinterização de diferentes aços autolubrificantes com aços baixa liga via técnicas de sinterização em dilatômetro. Na sequência, foram estudadas a qualidade das interfaces em termos de defeitos e microestruturas obtidas. Por fim, a resistência dos corpos de prova multimateriais foi observada no ensaio de tração a fim de avaliar quantitativamente o desempenho mecânico das interfaces. Como resultados foram obtidos componentes multimateriais isentos de defeitos e com propriedades tão elevadas quanto a de componentes de apenas um único material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:48:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 239442.pdf: 5382106 bytes, checksum: 8798dd468cb2d851bfcd836a557873ca (MD5) / Com a finalidade de diminuir o tempo de lançamento e o custo dos produtos de plástico injetados, cada vez mais a indústria de moldes vem buscando o emprego de técnicas e ferramentas para a fabricação de moldes-protótipos, dentre as quais se destacam os fabricados em resina epóxi por técnicas de prototipagem rápida. Apesar deste crescente interesse, pesquisas revelaram que uma das partes do molde mais sensível à falha é o ponto de injeção, cujo dimensionamento incorreto pode inviabilizar a produção da série de peças-protótipo devido à sua ruptura. Embora a literatura recomende o uso de sistemas CAE como uma ferramenta importante no processo de projeto de moldes-protótipos, não são encontradas diretrizes visando auxiliar o projetista no dimensionamento adequado dos pontos de injeção para moldes-protótipos. Neste trabalho, mediante o auxílio de sistemas CAE comerciais, desenvolvidos para simular o preenchimento em material termoplástico de cavidades de moldes de aço, foram realizados estudos comparativos entre resultados de simulações e resultados práticos de moldagem por injeção em moldes-protótipos fabricados em resina epóxi, para diferentes pontos de injeção de seção retangular. Durante a realização do trabalho, concluiu-se que para as simulações de preenchimento no Moldflow não é preciso arbitrar com precisão a temperatura dos moldes em resina; A seqüência de simulações do tipo FILL é suficiente para se obter os carregamentos que atuam sobre o ponto de injeção e que apesar do solver tipo NAVIER ser mais preciso, o solver FAST é cinco vezes mais rápido. Os resultados também mostraram que apesar das simulações em CAE não preverem as pressões a montante do ponto de injeção precisamente, elas foram capazes de apontar a região onde ocorreram as falhas dos pontos de injeção testados na prática, evidenciando a importância desta ferramenta no auxílio ao projeto de pontos de injeção em moldes-protótipos fabricados em resina epóxi.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2007 / Made available in DSpace on 2012-10-23T14:44:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274156.pdf: 3396835 bytes, checksum: 2b73791d736a81c6ead66c64b8be61a1 (MD5) / Esta dissertação tem por objetivo apresentar de forma detalhada as etapas de projeto, construção e homologação de um reator híbrido plasma resistores elétricos para o processamento de componentes mecânicos obtidos a partir da tecnologia de moldagem de pós metálicos por injeção (MIM) em escala industrial. O reator de extração de ligantes e sinterização em ciclo único (PADS) foi desenvolvido segundo o processo de plasma aplicado ao processamento de materiais metálicos, desenvolvido no Laboratório de Materiais (LabMat) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) desde 1997. A partir da utilização de uma metodologia de projeto, o equipamento foi projetado em quatro etapas na seguinte seqüência: projeto informacional, projeto conceitual, projeto preliminar e projeto detalhado. Este enfoque proporcionou ao equipamento um caráter multidisciplinar onde, a partir de diversos ramos da engenharia, obteve-se um equipamento em escala industrial para a empresa Steelinject Ltda (uma empresa Lupatech S/A). A necessidade da utilização de processos mais produtivos e modernos, bem como corretos ambientalmente na indústria foram premissas na obtenção do equipamento. Neste trabalho é apresentado o projeto de engenharia, construção do equipamento e homologação do reator, a partir do processamento de duas ligas metálicas: aço ao carbono Fe2Ni0,6C e aço inoxidável AISI 316-L. Os resultados encontrados foram condizentes com o esperado para a tecnologia MIM, em relação ao desempenho físicomecânico como dimensional dos produtos processados, de forma que o equipamento foi aprovado pela empresa Steelinject para operação em escala industrial. As patentes internacionais do processo e do equipamento foram depositadas, identificando o elevado grau de desenvolvimento tecnológico realizado em parceria entre o LabMat (UFSC) e a empresa Steelinject Ltda (uma empresa Lupatech S/A). / This work presents in a detailed view the three steps of the hybrid plasma electric heating PADS reactor: the design, construction and homologation. This reactor has been developed to process mechanical components by metal injection molding (MIM) technique on industrial scale. The debinding and sintering single cycle reactor (PADS) was developed from the plasma materials process technique developed by the Materials Laboratory (LabMat) of Federal University of Santa Catarina (UFSC) since 1997. Following a design methodology the equipment has been designed in four steps: informational design, concept design, preliminary design and detailed design. This way gave to the project a multidisciplinary feeling from different engineering areas. The industrial equipment was obtained to Steelinject Ltd (Lupatech S/A Company). The necessity of using more productive and modern process, as well as environmentally correct on the industry had been premises on the attainment of the equipment. This work presents the mechanical engineering project, construction and homologation of the reactor inside Steelinject Company, as well as routes to process two metallic alloys: carbon steel Fe2Ni0,6C and stainless steel AISI 316-L. The PADS results obtained were approved based on MIM technology references to physic-mechanical properties and dimensional accuracy to the processed products. The equipment was approved by Steelinject Company to the industrial operation. The international process and equipment patents were obtained showing the high level of technological development used between LabMat (UFSC) and Steelinject Ltd (Lupatech S/A Company).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-23T19:53:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 255038.pdf: 5966078 bytes, checksum: 68dd5a5d03d5fbaaef78c1586d253db0 (MD5) / Diferentes métodos de processamento de ligas à base de FeCo através da técnica de moldagem de pós por injeção foram estudados com o intuito de otimizar propriedades finais e reduzir o custo de produção. Os fatores analisados foram o uso de pós metálicos na condição elementar e pré-ligada; a introdução do elemento vanádio na liga de FeCo; a análise de duas rotas distintas de extração e sinterização, e por último foram caracterizadas as propriedades magnéticas, mecânicas e elétricas. Os resultados mostraram que o uso do pó na forma elementar permite atingir valores mais altos de densidade, mais adequados para as propriedades magnéticas moles e representa uma redução de custo de material e de processamento para a liga de FeCo. A liga com o elemento vanádio possui propriedades magnéticas inferiores à liga de FeCo quando aplicada freqüência de 0,05 Hz, porém, com o aumento da freqüência, esse resultado é invertido. Esse comportamento é atribuído à resistividade elétrica das ligas de FeCo2V, que apresentaram valores em torno de uma ordem de grandeza maior que a liga de FeCo. Apesar da liga de FeCo não apresentar problemas no processamento devido a sua fragilidade, a adição do elemento vanádio resulta em um aumento de 100% na resistência mecânica. Em relação a custos, a rota de processamento que apresenta as melhores propriedades indica que com o uso de pós elementares, possivelmente uma etapa do processamento poderá ser eliminada. O custo dos pós elementares de Fe e Co é aproximadamente 50% menor que o dos pós pré-ligados FeCo e FeCo2V, e o uso de pós elementares ainda permite o processamento através da rota de menor custo. Foi possível concluir que todos os fatores analisados possuem influência nas propriedades finais das ligas e que o custo de processamento pode ser adequado a cada caso, de acordo com as propriedades requeridas em uma dada aplicação. Different processing methods for FeCo-based alloys were tested for use in the injection molding manufacturing technique, aiming at optimization of the properties of the final product as well as cost reduction. The following parameters were analyzed: the use of either elemental or pre-alloyed metallic powders as precursors; the insertion of vanadium in the FeCo alloy; and two distinct routes for extraction and sintering of molded test parts. The magnetic, mechanical and electrical properties for each set of parameters were characterized. It is shown that the use of elemental powders yield molded objects with higher densities, more suited for soft magnetic applications. Furthermore, it represented a reduction of material and processing costs for the FeCo alloy. Alloys containing vanadium showed inferior magnetic properties at 0.5 Hz, when compared to the pure FeCo alloy. However, for higher frequencies, this relation is inverted, what can be related to the resistivity of FeCo2V, which is about an order of magnitude higher than in the FeCo alloy. FeCo alloys did not show any problem during processing, although addition of vanadium increased by 100% the mechanical strength of the molded parts. Considering the costs, there is an indication that, by using elemental powders, one step of the fabrication process could be eliminated. In conclusion, the use of elemental powders, besides being 50 % cheaper than the pre-alloyed FeCo or FeCo2V powders, also enable the use of a less costly processing route. It was also shown that all analyzed parameters do have an influence on the final properties of the alloys, and therefore, it is important to adequate the processing route to the properties required in each particular application.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:07:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252075.pdf: 9430934 bytes, checksum: 74f5b6bb457391501d5242aa14ba37ba (MD5) / Nos últimos anos, a necessidade de atuar em um âmbito de negócios globais, bem como atender a requisitos crescentes em relação à qualidade, diversidade e custo, têm levado as empresas de manufatura a buscar novas estruturas organizacionais como alternativas aos sistemas tradicionais centralizados. Este cenário globalizado vem induzindo novas formas de competição, que deixam de ser somente entre empresas individuais, e passam a ser também entre redes de empresas interconectas e que operam em ambientes de manufatura com recursos distribuídos. Neste cenário, novos desafios também são impostos aos modelos tradicionais de gestão e melhoria da qualidade, os quais devem ser capazes de cobrir não somente processos internos de uma única empresa, mas estender-se também aos processos externos envolvendo as empresas interconectadas. Nestes novos ambientes, em especial, a solução de problemas de não-conformidades caracteriza-se por atividades intensivas em conhecimento e baseadas, fortemente, em experiências, as quais, em casos complexos, podem extrapolar o conhecimento e a experiência dos membros de uma única empresa integrada. Tendo em vista este contexto, esta tese investiga o uso da abordagem de organizações multiagentes destinadas ao compartilhamento e a recuperação de conhecimentos decorrentes da solução de problemas prévios de não-conformidade e da aplicação do método preventivo de análise de modos de falha e efeitos em processos de manufatura (PFMEA). Neste sentido, propõe-se um modelo de organização multiagente em apoio à solução de problemas de não-conformidades em processos de fabricação, como uma alternativa capaz de superar não somente as barreiras relacionadas à própria natureza do conhecimento, mas também quanto à distribuição das fontes deste conhecimento. A noção de distribuição adotada no modelo considera tanto o aspecto da distribuição geográfica das fontes quanto à fragmentação relacionada aos diferentes processos existentes ao longo de uma cadeia de produtiva. Dentro desta ótica, serão considerados no modelo agentes computacionais cujo comportamento envolve o uso de métodos de raciocínio baseado em casos e métodos de recuperação baseada em ontologias. Por fim, um protótipo computacional foi desenvolvido para permitir a verificação e a validação do modelo proposto, sendo que as bases de conhecimento manipuladas pelos agentes foram instanciadas com conhecimentos no domínio do processo de moldagem por injeção de termoplásticos obtidos a partir da literatura e de pesquisas de campo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T11:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Componentes de plástico injetados são alternativas econômicas, eficientes e precisas para a produção em massa de produtos. No entanto, o processo de desenvolvimento destes componentes é complexo, principalmente na fase de projeto preliminar. Esta fase inicia-se com a concepção selecionada na fase de projeto conceitual, a qual apresenta um elevado grau de abstração. Como resultado do projeto preliminar tem-se o leiaute definitivo do componente. No projeto preliminar ocorrem modificações na forma do componente, visando principalmente sua manufaturabilidade, montabilidade e moldabilidade. Atualmente, existem trabalhos sobre metodologias de desenvolvimento de componentes de plástico injetados que tratam desde o projeto informacional deste componente até a fabricação do molde de injeção. Entretanto, essas metodologias não abordam com suficiente nível de detalhe e de maneira sistêmica a obtenção da forma final do componente. Sob este escopo, o objetivo desta dissertação é apresentar uma sistemática para a definição da forma em componentes de plástico injetados, sob a abordagem do DFMA (Projeto para Manufatura e Montagem), segundo um processo metodológico para a fase de projeto preliminar. Busca-se com isto a redução de retrabalhos ou reprojetos do componente, na fase de projeto preliminar.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2008 / Bibliografia: f. 154-165 / No desenvolvimento de produtos injetados em plástico, utilizam-se modelos físicos (protótipos) que auxiliam tanto na parte criativa (modelos visuais) quanto em testes de condições reais de uso (modelos funcionais). Com a evolução dos métodos de prototipag / In the development of injected plastic products, it is used physical models (prototypes) that help in the creative part (visual models) and in tests of real conditions of use (functional models). With the evolution of the methods of the rapid prototyping

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2006 / Inclui bibliografia / Com o constante aumento da demanda por alta qualidade com menor preço as empresas têm sido compelidas a desenvolver produtos baratos e cada vez mais rapidamente, com menores prazos e chances de erro - efeitos diretos da globalização que se traduzem na par

Na presente pesquisa, produziu-se amostras de ferro puro poroso como biomaterial degradável visando a aplicação em stents, pelo processo de moldagem por injeção de pós metálicos (MPI). Os efeitos da fração volumétrica de ferro puro na mistura de injeção e da temperatura de sinterização na porosidade, microestrutura, propriedades mecânicas, propriedades de superfície, de degradação in vitro e de biocompatibilidade, foram investigados. Os resultados obtidos foram comparados com o ferro puro fabricado por fusão e com o aço inoxidável AISI 316-L. Encontrou-se que o grau de porosidade remanescente nas amostras sinterizadas foi o principal fator influenciando as propriedades mecânicas e de superfície, influenciando indiretamente os demais resultados. O ferro puro produzido por MPI exibiu valores de limite de escoamento entre 59 e 114 MPa e limite de resistência máximo de 210 MPa, com alongamento entre 10 e 50 %. A alta ductilidade é uma propriedade especialmente requerida em materiais para potencial aplicação em stents. Suas taxas de degradação em solução de Hank foram superiores às do ferro puro fabricado por fusão. O material fabricado com mistura de injeção contendo fração de ferro de 66 % (acima da fração crítica) mostrou o maior alongamento e boa taxa de degradação, um resultado interessante, pois segundo a literatura, valores acima da fração volumétrica crítica não são amplamente explorados. Os testes de biocompatibilidade mostraram excelente hemocompatibilidade do ferro puro fabricado por MPI com as células do sangue. Todas as condições testadas mostraram um nível de citotoxicidade abaixo do recomendado pela norma vigente, mas este dependendo da concentração de íons de ferro empregada e do grau de porosidade. Entre todas as condições de ensaio investigadas, as amostras contendo fração volumétrica de ferro de 62 % inicialmente na mistura de injeção e sinterizadas a 1120 oC, apresentaram a melhor combinação de propriedades para aplicação em stents. Concluiu-se que a MPI é um método tecnicamente viável como rota de produção de tubos de parede fina precursores para fabricação de stents biodegradáveis. / In the present research, an attempt was made to produce porous pure iron, as a metallic degradable biomaterial potentially for stent application, via the MIM route. The effects of iron powder loading and sintering temperature on the porosity, microstructure, mechanical properties, surface properties and in vitro degradation behavior of MIM iron were investigated. The results obtained were compared to those of cast iron. It was found that the amount of porosity remained in the as-sintered specimens had a major effect on their surface and mechanical properties. The MIM pure iron showed yield strength values between 59 and 114 MPa and maximum tensile strength of 210 MPa, with elongation values between 10 and 50 %. A high ductility is a specially required property of stent materials. Its degradation rates in Hank’s solution were superior to the degradation rate of cast iron. The material made from the feedstock containing 66 % of iron powder, above the critical powder loading, showed the highest elongation and a good in vitro degradation rate. This result is interesting, once according to the literature, powder loadings above the critical value are not well explored. The biocompatibility tests showed excellent hemocompatibility of MIM pure iron with blood cells. All conditions tested showed toxicity level below the values determined by current standards, but depending of Fe ions concentration and porosity level. Between all the conditions tested in the present investigation, the 62 % powder loading sample, sintered at 1120 oC, showed the best combination of properties for stent application. In conclusion, MIM is a promising method to be developed as a new route to produce thin-wall tubes for biodegradable stents.

Materiais compósitos são geralmente utilizados por apresentarem boa versatilidade para o design de novos produtos, baixa massa específica e resistência mecânica compatível com várias aplicações estruturais. No entanto, eles têm trazido preocupações relativas à disposição final no ambiente pelo desconhecimento de seu desempenho com o passar do tempo. A previsão das propriedades é dificultada se este material estiver sujeito a um carregamento combinado ao envelhecimento. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é analisar o envelhecimento de materiais compósitos poliméricos unidirecionais vidro/epóxi moldado pelo processo de Moldagem por Transferência de Resina (RTM) comparando as propriedades obtidas nos ensaios mecânicos antes e após envelhecimento higrotérmico em baixa e alta temperatura, associado ou não a um carregamento mecânico em flexão. Também foram estudadas as propriedades mecânicas do compósito somente sujeito ao carregamento mecânico. Basicamente, este trabalho foi dividido em três etapas: Na primeira parte foi analisado o envelhecimento higrotérmico a 50 °C e 80 °C (este último mais prejudicial às propriedades mecânicas analisadas); em seguida somente carregamento mecânico continuoem flexão e posteriormenteexposição ao envelhecimento em água combinando temperatura (80 °C) × esforço mecânico. Nas três etapas observou-se que as propriedades do laminado orientado em 0° apresentaram um maior declínio. De um modo geral a redução das propriedades mecânicas só com carregamento mecânico foi inferior ao envelhecimento higrotérmico na temperatura de 80 °C, e na exposição à água a 80 °C mais o carregamento em flexão a redução das propriedades foi mais acentuada. Ao analisar os resultados das três etapas verificou-se que a resistência short-beam, a resistência à tração e a resistência à compressão foram às propriedades que tiveram mais influência nas condições de envelhecimento citadas. Assim, posteriormente foi realizada uma análise comparativa para ver se a redução da propriedade em relação ao compósito padrão era a mesma se estudássemos os fatores separados ou junto. Conclui-se então que há necessidade de estudar envelhecimento combinado devido à grande diferença entre a soma dos envelhecimentos isolados ao se comparar com o combinado. / Composite materials are generally used because they present good versatility for new product design, low specific mass and mechanical strength compatible with various structural applications. However, they have raised concerns about the ultimate disposal of this type of material in the environment, or the unfamiliarity of its performance over time. The prediction of properties is difficult if this material is subjected to a combined loading in the aging. In this context, the objective of this work is to analyze the aging of glass / epoxy unidirectional polymeric composites molded by the Resin Transfer Molding (RTM) process comparing the properties obtained in mechanical tests before and after the hygrothermal aging, in low and high temperature, associated or not to a bending mechanical loading. Basically, this work was divided into three stages, the analysis of the hygrothermal aging at 50 ° C and 80 ° C (the latter was more harmful to the analyzed mechanical properties),continuous bending mechanical loading, and at last exposure to aging in water by combining temperature (80° C) × mechanical loading. In the three stages, it was observed that the properties of the 0 ° oriented laminate showed a larger decline. In general, the reduction of the mechanical properties with only mechanical loading was inferior to the hygrothermal aging at the temperature of 80 ° C, and the reduction of the properties was more accentuated withthe exposure to water to 80° C plus bending loading. After analyzing the results, the need of studying combined aging was justified because of the large difference between the sum of the isolated aging when compared to the combined one.Analyzing the results of the three steps, the properties that had more influence on the conditions of aging were the short-beam, tensile and compressive strength. Subsequently, a comparative analysis was carried out to see if the reduction of the property in relation to the composite pattern was the same for the factorsstudied separatelyand together. It was concluded that there is a need to study combined aging due to the large difference between the sum of the aging properties studied in isolation when compared to those studied jointly.