Os avanços da moldagem de pós por injeção – MPI – associados às excelentes propriedades da liga NiTi abrem novas possibilidades em diferentes áreas da engenharia. A MPI é um processo de fabricação que facilita a elaboração de diversos componentes, podendo-se obter peças de geometrias complexas a um menor custo. O NiTi ou Nitinol® é uma liga que pertence ao grupo dos chamados materiais inteligentes, por ter propriedades como memória de forma e superelasticidade, além disso, essa liga é um material biotolerante por ter titânio na sua composição. O objetivo deste trabalho é estabelecer os parâmetros para a produção de Nitinol® pelo processo MPI visando à confecção de implantes de fixação óssea. Assim, com o objetivo de melhorar o desempenho do processo MPI, este estudo utiliza diferentes cargas injetáveis (feedstock), modificando quantidades de pó na carga injetável e também modificando cada um dos componentes do ligante (binder), de modo a determinar aquela que permite a melhor extração do polímero, corrigindo assim uma das principais fontes de contaminação. A extração química e térmica do ligante é uma etapa também estudada na pesquisa, nessa etapa é analisada a influência da morfologia dos pós na contaminação final das amostras, já que a quantidade de polímero restante após a extração do ligante reagirá diretamente com a matéria prima (Ni – Ti). São estabelecidos ciclos de temperatura para a sinterização da liga. / Advances in Powder Injection Molding (PIM), allied to the great properties of NiTi alloy, offer new possibilities on different areas of engineering. MIP is a process that makes the factory of many compounds easier, allowing to make pieces with complex geometry in minor cost. NiTi or Nitinol® is an alloy that belongs to the “smart materials”, because it has properties as shape memory and superelasticity. Besides, this alloy has good biotollerance because of the titanium. This research means to establish parameters to the production of Nitinol® by PIM process, for bone implants. Therefore, to improve the PIM process, this study applies different feedstock, changing amounts of powder of the injection and also changing each of the components of the binder, in order to determine which one allows the best extraction of the polymer correcting one of prime sources of contamination. Chemical and thermal extraction of the binder was also studied on this research, analyzing the influence of the morphology of the powder on the final contamination of the samples, since the polymer that was left after the binder extraction will react directly with the prime material (Ni-Ti). Temperature cycles are established to the sintering of the alloy.

Neste trabalho foi projetado o núcleo de um mini motor de passo, com rotor e estator, obtidos a partir do processo de Moldagem de Pós por Injeção (MPI). Foram avaliadas as propriedades magnéticas, elétricas e mecânicas da liga FeNi50 obtida pelo processo MPI. Também por metalurgia do pó convencional obteve-se as mesmas propriedades físicas para comparação, e avaliar os dois processos de fabricação. Na obtenção do mini motor, primeiramente procedeu-se de maneira alternativa com a utilização de ferro puro, bem como, na preparação dos pós de ferro (moagem e misturas), e assim fazendo a avaliação funcionamento do motor. Projetou-se a carga injetável e todos os parâmetros fazendo-se um levantamento por reologia de propriedades como viscosidade e tensão de cisalhamento. Também com DSC/TGA analisou-se os componentes da carga, termicamente, e estipulou-se as temperaturas de extração térmica e química. Após confecção dos corpos de prova levantou-se os dados elétricos e magnéticos. O material que apresentou melhor comportamento para fins de utilização em motores (alta resistividade, alta permeabilidade magnética), foi o injetado de FeNi50 desenvolvido, com resistividade média de 5,06*10-7 Ωm e baixas perdas por histerese magnética. Por fim construiuse o mini motor com FeNi50 a partir de cilindros injetados. O motor foi submetido a testes de acionamento. / This work was designed the core of a mini stepper motor, rotor and stator, obtained from the Powder Injection Molding (PIM) process. Magnetic, electrical and mechanical properties of the alloy obtained by the PIM process FeNi50 were evaluated. Also by conventional powder metallurgy gave the same physical properties for comparing and evaluating the two processes. Obtaining the miniature motor is held first alternative way with the use of pure iron as well as in the preparation of iron powders (grinding and mixtures thereof), thus making the evaluation of engine operation. Designed to charge injection and all the parameters by making a survey by rheological properties such as viscosity and shear stress. Also DSC / TGA was analyzed components of the load, heat, and it was stipulated temperatures of thermal and chemical extraction. After preparation of the specimens rose electric and magnetic data. The material showed the best behavior for the purpose of use in motors (high resistivity, high magnetic permeability), was injected FeNi50 developed, with an average resistivity of 5.06 * 10-7 Ωm and low loss magnetic hysteresis. Finally we constructed the mini motor with FeNi50 from injected cylinders. The engine underwent drive tests.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:57:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 95656.pdf: 4588027 bytes, checksum: 13627dc035dab5fd413d6d1b5010055e (MD5) Previous issue date: 1993 / Face ao crescimento constante e promissor do setor de transformação de plásticos no mundo, é de vital importância a avaliação dos recursos de produção disponíveis para o bom desempenho da indústria de moldes. Este trabalho visa introduzir alguns conceitos e termos, utilizados na área de injeção de plásticos, e apresentar metodologias de análise reológica, para a determinação prévia do comportamento do material, quando escoando no interior de uma cavidade. Embora a maior ênfase seja dada à técnica de simulação assistida por Computador, que está inserida no contexto da tecnologia CAE (Engenharia Auxiliada por Computador), e que exige por sua natureza, altos investimentos, também é apresentado o método manual para previsão do fluxo do plástico, permitindo a obtenção de resultados menos precisos, mas, em muitos casos satisfatórios, a um custo extremamente reduzido. Os critérios para a otimização do preenchimento da cavidade, apresentados juntamente com a proposta de uma sistemática para realização da simulação, propiciam uma forma de minimizar os erros de fabricação, permitindo, desta forma, reduzir drasticamente os custos e tempos de produção, fatores decisivos para elevar a competitividade no mercado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:07:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 104155.pdf: 7705363 bytes, checksum: 69305b8fc6582f25567e5b43fbed567b (MD5) Previous issue date: 1996 / Este trabalho tem por objetivo global fornecer informações capazes de auxiliar as empresas da área de moldes no processo de seleção de sistemas CAD/CAE/CAM. Este auxílio é necessário e importante devido ao fato de muitas ferramentarias brasileiras não darem a devida atenção a necessidade de uma sistemática no processo de seleção, o que tem contribuído para dificultar a modernização deste setor em geral. Portanto, dos objetivos definidos para o trabalho, destacam-se o estudo de uma metodologia que auxilie na escolha de sistemas CAD/CAE/CAM para a área de moldes, bem como o desenvolvimento de um software para apoiar o teste de BENCHMARK. Para demonstrar a utilização da metodologia proposta, é apresentado um estudo de caso realizado junto a uma empresa do setor de moldes. Como conclusão do trabalho, são destacadas as contribuições feitas e as questões importantes observadas ao longo do estudo desenvolvido. No final, são apresentadas sugestões de novos trabalhos que poderão dar continuidade a este.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:02:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314256.pdf: 23873770 bytes, checksum: 00debc7b3e161a66c151eed65f105594 (MD5) / O desenvolvimento de implantes ortopédicos é de vital importância na ortopedia e traumatologia, permitindo reabilitação mais rápida e segura dos pacientes. Entre os materiais e processos de fabricação utilizados para produção destes produtos, destaca-se a moldagem por injeção de polímeros amorfos bioabsorvíveis. Para satisfazer os requisitos de resistência mecânica necessários pode-se atuar sobre os parâmetros de processo e sobre o projeto da geometria da peça. Dentro deste escopo, foi estudado via delineamento fatorial completo o efeito de dois parâmetros de processo: a Vazão de Injeção e a Temperatura do Fundido, e ainda o efeito da presença de um entalhe em corpos de prova regulares injetados em Poli(ácido lático) - PLA tipo P(L/DL)LA 70/30, um polímero bioabsorvível e ainda em poliestireno - PS e o Policarbonato - PC, para comparação com polímeros comerciais amorfos comumente utilizados.Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de resistência a tração, ensaios dinâmico-mecânicos e análises de tensões residuais via foto-elasticidade. Foi observada uma variação da resistência mecânica de em torno de 50% para o PS e de 10% para o P(L/DL)LA com a mudança dos parâmetros de processo, sem grandes variações para a resistência mecânica do PC. A Temperatura do Fundido manifestou maior influência no comportamento mecânico que a Vazão de Injeção. A presença do entalhe ocasionou forte diminuição da deformação de ruptura para todos os materiais, com diminuição da resistência muito mais expressiva no caso do PS. A análise de tensões residuais, a análise dinâmico-mecânica, a viscosimetria de soluções e a calorimetria diferencial por varredura sugerem que o principal mecanismo de aumento de resistência mecânica para o PLA injetado em baixa temperatura é a orientação molecular. Os resultados deste trabalho indicam o uso de baixa temperatura de fundido e alta vazão de injeção para maximizar a resistência mecânica do PLA quando submetido a esforços trativos. Os resultados indicam ainda que o PLA apresenta menor sensibilidade à presença de entalhes e outros concentradores de tensão comparado ao PS, o que permite maior liberdade de geometria no projeto dos implantes fabricados com este material.<br> / Abstract : The development of orthopedics implants is of vital importance in orthopedics and traumatology, allowing faster and safer patient rehabilitation. Among the materials and manufacturing processes used for these products, stands out the injection molding of amorphous bioabsorbable polymers. To satisfy the implant mechanical strength requirements, it is possible to act on the process parameters and on the design of the part geometry. Within this scope, was studied through full factorial design the effect of two process parameters: the Injection flow rate and Melting temperature, and the effect of a Notch in specimens injected in the bioabsorbable polymer poly (lactic acid) - PLA, P(L/DL)LA 70/30 type, and in polystyrene - PS and Polycarbonate - PC, for comparison of the PLA with these two commercial amorphous polymers. The specimens were submitted to tensile tests, dynamic-mechanical tests and analysis of residual stresses by photoelasticity. Related to the process parameters changes, a variation of tensile strength of about 50% for PS, 10% for PLA and few variation for PC was observed. The melting temperature shown greater influence on the mechanical behavior than the Injection flow rate. The notch presence caused a strong decrease in elongation at break for all three materials, and decreased mechanical strength significantly more in PS. The analysis of residual stresses, the dynamic-mechanical analysis, the diferencial scanning calorimetry and the dilute solution viscosimetry suggest that the main mechanism in mechanical strength increase for PLA molded at low melting temperature is the molecular orientation. The results of this work indicates the use of low temperature and high melt flow injection to maximize the mechanical strength of the PLA subjected to tractive loading. The results also indicate that the PLA has a lower notch (or other stress concentrators) sensitivity compared to PS, which allows greater freedom of geometry in the design of the implants manufactured with this material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:25:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho procurou-se determinar as melhores condições para realizar a soldagem em aços AISI P20 e VP50IM, utilizados para moldes de injeção de plásticos, de modo a obter no estado como soldado características adequadas para responder uniformemente aos processos de polimento, espelhamento e texturização. A importância dessa uniformidade reside em que as diferenças de relevo na superfície são transferidas à peça injetada. As soldagens foram realizadas pelo processo TIG alimentado, usando um sistema mecanizado. Para a soldagem do aço P20 foi utilizado material de adição dissimilar, AWS ER 80S-B2. Para a soldagem do VP50IM foram utilizados dois arames, similar e dissimilar AWS ER 80S-B6. Em depósitos de cordão simples realizados com diferentes energias e posteriormente submetidos a tratamentos de superfície, foi possível verificar que para obter superfícies polidas ou espelhadas satisfatórias é preciso ter uma dureza uniforme na solda e metal de base, MB. Pelo contrário, a qualidade da superfície texturizada depende da uniformidade na microestrutura, mais do que na dureza. A partir de dados do ensaio de "implante de cordão", valores das temperaturas de transformação obtidos por dilatometria e uso de modelo de transferência de calor em soldagem, foi possível otimizar a aplicação das técnicas da dupla camada e passe de revenido, de modo que as soldas submetidas aos diversos tratamentos superficiais apresentaram qualidade satisfatória, para todas as combinações de materiais de base e de adição estudados. Enquanto que no aço VP50IM uma camada é suficiente para conseguir esses resultados, no aço P20 é necessário aplicar uma segunda camada para promover o tratamento térmico da primeira.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Agrarias, Programa de Pós-graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:34:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 315048.pdf: 2247511 bytes, checksum: dd54f0841afa8576114c3f9806b74bb1 (MD5) / O objetivo deste trabalho foi desenvolver biofilmes poliméricos incorporados por nanopartículas de ?-caroteno, para avaliar a possibilidade de seu uso como embalagens ativas antioxidantes. Em um primeiro momento, desenvolveu-se nanopartículas de ?-caroteno, pelo método de nanoprecipitação. Analisou-se a influência de três tipos de carreadores da substância ativa e três tipos de surfactantes lipofílicos sobre as propriedades físico-químicas das nanopartículas. Nanopartículas mais estáveis foram obtidas quando utilizou-se a combinação de lecitina de soja e triglicerídeos de ácido cáprico e caprílico nas formulações. Posteriormente, utilizou-se a metodologia de superfície de resposta para avaliar a influência da concentração de ?-caroteno, lecitina de soja e triglicerídeos de ácido cáprico e caprílico sobre as propriedades de tamanho de partícula, índice de polidispersão, potencial zeta, eficiência de encapsulação e recuperação, e assim otimizar as formulações de nanopartículas. As condições ótimas obtidas para concentração de ?-caroteno, volume de triglicerídeos de ácido cáprico e caprílico e lecitina de soja foram, 0,2160 mg/ml, 232,42?L e 2,59 mg/ml, respectivamente. As formulações otimizadas foram caracterizadas quanto à morfologia das nanopartículas através da microscopia eletrônica de transmissão. Após otimização das formulações de nanopartículas, procedeu-se os estudos desenvolvendo biofilmes de metilcelulose incorporados por suspensões de nanopartículas de PCL/?-caroteno, pelo método de casting. Resultados apontam que as propriedades mecânicas são significativamente (P < 0,05) afetadas pela inserção de nanopartículas a solução dos filmes, sendo que o aumento da concentração de nanopartículas diminuiu a tensão e o módulo de Young, porém elevou-se a elongação dos filmes, tornando-os mais elásticos. Os dados de transmitância apontam para um significante aumento da barreira à radiação UV, pelos filmes incorporados por nanopartículas de ?-caroteno, chegando a quase 90% de absorção da radiação UV pela matriz polimérica, quando utilizou-se 70% de soluções de nanopartículas nas soluções filmogênicas. Os filmes incorporados por suspensões de nanopartículas apresentaram coloração amarelo-alaranjada, sendo significantemente diferentes dos filmes contendo apenas metilcelulose. A liberação do ?-caroteno dos filmes apresentou máximo de 7,68 ?g/ml, 9,31 ?g/ml e 10,93 ?g/ml por grama de filme, para filmes com 30, 50 e 70%, respectivamente, sendo este valor máximo atingido na 10a hora de análise, para todos os filmes estudados. Todos os filmes desenvolvidos apresentaram atividade antioxidante, sendo que os filmes contendo 70% de nanopartículas de ?-caroteno apresentaram os maiores resultados de inibição dos radicais ABTS.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:34:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 192093.pdf: 3806123 bytes, checksum: e80bbc22695b13617e118ba151f5ddbc (MD5) / Este trabalho apresenta uma abordagem global do processo de moldagem de pós por injeção, com ênfase na formulação e remoção de ligante, visando à redução do tempo de remoção sem afetar negativamente as propriedades físicas/mecânicas das peças sinterizadas. Inicialmente, analisou-se o efeito do ácido esteárico, da carga de pó cerâmico e da temperatura na viscosidade das misturas de alumina com os seguintes sistemas de ligante: parafina(P)-polipropileno(PP)-ácido esteárico(AE), parafina(P)-polietileno(PE)-ácido esteárico(AE) e parafina(P)-etileno-acetato de vinila(EVA)-ácido esteárico(AE). A mistura do sistema P-PP-AE apresentou melhores propriedades reológicas para a moldagem. Por isso, esse sistema foi selecionado para fazer um estudo mais sistemático, verificando a influência da parafina na reologia, moldabilidade e remoção de ligante. Para tal, foram preparadas quatro formulações com diferentes teores de parafina (P/PP = 3:1, 3:2, 1:1 e 1:3 em volume), mantendo-se fixo o conteúdo, em volume, de Al2O3 em 60% e de AE em 2,4%. A dispersão do pó no ligante e os ensaios reológicos foram executados no misturador de duplo rotor e no reômetro capilar, respectivamente. Otimizou-se a remoção de ligante, empregando a técnica de remoção por solvente seguida da térmica. A sinterização foi efetuada em um forno resistivo a 1600ºC por um período de 1 h em ambiente atmosférico. Paralelamente a este trabalho, foram preparadas várias peças por injeção de uma mistura comercial (à base de alumina, parafina e polietileno) a fim de comparar as propriedades físicas e mecânicas. Para isso, foram analisadas a retração, a densidade, a porosidade, a microestrutura e a resistência à flexão das peças sinterizadas. Verificou-se que o ácido esteárico atua como surfactante apenas em misturas em que o polímero interage fracamente com a superfície da alumina. A formulação de menor teor de parafina (P/PP=1:3) apresentou maior homogeneidade e melhor moldabilidade e também se mostrou menos propensa à formação de defeitos de remoção, por isso foi escolhida para a sinterização. O tempo total de remoção de ligante das peças com teor intermediário de parafina (P/PP = 1:1) foi ligeiramente menor que o das P/PP = 2:3 e 1:3; por outro lado, as peças com maior teor de parafina, ou seja, os de P/PP = 3:1 demoraram aproximadamente o dobro de tempo daquela (P/PP = 1:1). Ambas as aluminas apresentaram bons resultados, sendo que a A1000 foi melhor que a alumina da mistura comercial em todos os aspectos, desde a remoção de ligante até as propriedades físicas e mecânicas das peças sinterizadas. A resistência à flexão da alumina A1000 sinterizada foi bem superior à da mistura comercial, 347 MPa e 258 MPa, respectivamente, demonstrando grande potencial para utilização industrial.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-21T16:31:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho visa ao estudo da viabilidade de obtenção de peças vitrocerâmicas via moldagem de pós por injeção (MPI). Este processo se caracteriza pela forte interação e dependência entre as suas principais etapas: mistura, moldagem, remoção do ligante e sinterização. Para o desenvolvimento do trabalho - orientado à expansão das fronteiras da tecnologia de injeção - foram utilizados resultados de experiências anteriores com materiais cerâmicos para formular ligantes e otimizar o seu processo de extração. Quanto ao tipo de pó empregado, foi selecionado para o presente estudo uma composição vitrocerâmica pertencente ao sistema LZSA (LiO2-ZrO2-SiO2-Al2O3), fazendo com que especial atenção fosse destinada à etapa de sinterização, já que os processos de sinterização e devitrificação podem ocorrer simultaneamente. O comportamento das formulações vitrocerâmicas contendo compostos orgânicos na forma de ligantes foi investigado mediante medidas reológicas, térmicas, morfológicas e mecânicas. Ensaios reológicos demonstraram que os requisitos de injetabilidade são atendidos para um volume de pó vítreo (precursor) de, no máximo, 55%. A remoção do ligante foi realizada por duas vias: a química e a térmica, sendo a primeira realizada em solvente hexano e a segunda a uma temperatura de 400oC, valor estimado a partir de análise termogravimétrica. Na etapa de sinterização foram utilizadas cinco temperaturas (650, 700, 750, 800 e 850oC) e quatro tempos (15, 30, 60 e 120 min), gerando um total de vinte condições de tratamento térmico para o material injetado. As temperaturas empregadas na sinterização estão baseadas no histórico térmico do pó vítreo e em dados de retração linear do material compactado uniaxialmente. O material tratado termicamente na condição 700oC/30min apresentou a maior densidade relativa (97,2%) em relação às outras condições e por conseqüência a menor porosidade, estas por sua vez foram determinantes em conferir um maior módulo de resistência à flexão a esta condição. Pôde-se também relacionar o aumento nos valores de porosidade e resistência ao desgaste por abrasão a quantidade e ao tipo de fases cristalinas presentes nas amostras. Para a maioria das amostras, favorecidas em sua cristalização, encontraram-se valores de resistência à flexão dentro de uma faixa de valores reportados na literatura para sistemas geradores das mesmas fases cristalinas. A concomitância nos processos de cristalização e densificação tem seus efeitos visíveis mediante análise dos resultados de densidade relativa e porosidade, na qual a relação tempo-temperatura exerce grande influência na obtenção de um corpo com baixa porosidade e propriedades mecânicas otimizadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-19T11:32:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0