Made available in DSpace on 2018-08-02T00:02:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11191_RODOLPHO SANTOS LEPICH.pdf: 3185348 bytes, checksum: cd30b454a7d5bf7ab327b7ad4e46a609 (MD5) Previous issue date: 2017-03-21 / Amostras supercondutoras policristalinas de SmBa2Cu3O7−δ (Sm-123) previamente preparadas foram depositadas em aço inoxidável lean duplex e tratadas termicamente com diferentes fluxos de gás oxigênio: 0,2cm³/s, 0,5cm³/s e 0,7cm³/s. Além disso, uma tentativa de tratamento térmico sob atmosfera do gás inerte argônio foi realizada. As amostras foram denominadas de Amostra A e B devido aos diferentes processos de Síntese aos quais foram submetidas. Para serem depositadas no aço foi necessária a criação de uma cava de aproximadamente 5cm de comprimento por 2mm de largura. Através de dois processos distintos, corrosão e fresagem, deu-se origem ao canal central. Após análise visual, percebeu-se que pelo processo de fresa obtinha-se maior qualidade e produtividade. O pó cerâmico supercondutor foi depositado no aço e então o material foi levado ao forno para ser tratado termicamente. Posteriormente, as amostras foram caracterizadas por Difração de Raios X (DRX) e por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), bem como foi realizado o cálculo do tamanho médio de junções. A partir dos resultados de DRX verificou-se que as Amostras A não formaram a estequiometria desejada, enquanto que as Amostras B conseguiram. Foi observado que quanto menor o fluxo de oxigênio, maior o tamanho médio de junções. Consequentemente, maior a blindagem magnética. Todavia, os menores tamanhos oferecem menor resistência à passagem da corrente elétrica e, portanto, menor a probabilidade de formar hot spots e degradar o contorno do grão. Por fim, encontrouse uma rota ideal para a criação deste compósito: processo de Síntese B e tratamento térmico sob fluxo de oxigenação de 0,5cm³/s. Neste caso, foi formada a estequiometria desejada em porcentagem relevante na amostra, porém nenhum dos materiais testados apresentaram transição supercondutora acima de 77K.

Apresenta uma metodologia para o projeto e fabricação de moldes para prensagem isostática de pó cerâmico (alumina) utilizando ferramentas computacionais CAD/CAE associadas à tecnologia de Prototipagem Rápida. O processo de prensagem isostática é simulado utilizando o método dos elementos finitos. Para a representação da compactação do pó cerâmico é utilizado o modelo de Drucker-Prager/cap e para a representação do comportamento do material elastomérico é utilizado o modelo hiperelástico de Mooney-Rivlin, ambos disponíveis no programa ABAQUS. Tal simulação visa obter o projeto do molde de forma mais rápida e precisa, ajustando-o até que se alcance um molde adequado para produzir um compacto com uma quantidade de sobrematerial ideal para o processo de usinagem a verde. Para isso utilizou-se como estudo de caso uma esfera cerâmica para implante de quadril. Um protótipo virtual do molde adequado obtido das simulações é então modelado e reproduzido em plástico ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) pela tecnologia de Prototipagem Rápida FDM (Fused Deposition Modeling). Esse protótipo físico é a base para o desenvolvimento de matrizes rígidas e em silicone, que são utilizadas para a confecção da parte flexível do molde (matriz elastomérica) e de partes rígidas como a gaiola suporte obtidas por vazamento dos polímeros. Constatou-se a viabilidade da utilização da metodologia de projeto e fabricação do molde para prensagem isostática, considerando que as simulações mostraram-se bastante coerentes com os resultados experimentais obtidos de componentes prensados. / This work presents a methodology for the design and fabrication of ceramic powder isostatic pressing moulds using CAD and CAE tools and Rapid Prototyping. The isostatic pressing process was simulated using the finite element method. The compaction behavior of ceramic powder is described by the Drucker-Prager/cap constitutive model and the behavior of elastomeric material is described by the Mooney-Rivlin constitutive model within the commercial finite element software ABAQUS®. These simulations are required to adjust the mould design in order to suit the geometry of the compact and green machining allowance. For this study, it is used a case study consisting of pressing a ceramic sphere for hip implant stem. A virtual prototype was designed from the geometry obtained from the simulations and reproduced in Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) polymer, using the Rapid Prototyping technology - Fused Deposition Modeling (FDM). Silicone moulds were obtained from the polymer prototype and used to aid in the making of the elastomeric bag and mould support cage. The methodology used in this investigation was validate considering that the simulations yield to a good agreement with measured manufactured components.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Parte 01 - Revisao Bibliografica.pdf: 888360 bytes, checksum: 212c15e8818de6b2dfa60bb2cd835592 (MD5) Previous issue date: 2009-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The loss of an organ or a part of the body generates, besides the loss of function, social and psychological disorders. The materials used to replace bone fall into a class called biomaterials and should have physical and biological properties compatible with living tissue hosts. The objective of this study is to optimize the method of synthesis and characterization of a bone matrix of calcium phosphate nanostructured and nanocomposite calcium phosphate /SiO2n at concentrations of 1%, 2%, 3% and 5% by volume. Were carried out morphological characterization of nanoparticles, nanostructured mineral powders and biomaterials obtained by sintering at 1200 C/2h. Finally, studies were performed on the mechanical behavior of nanostructured biomaterials. The process of synthesis of nanostructured powders proved to be efficient and optimized, allowing to obtain the matrix of calcium phosphate and nanocomposites with silica gel. Silica gel influence the surface energy of the matrix of calcium phosphate and this phenomenon has influenced the particle size of the nanocomposites, phase transformation and sinterability of the matrix of calcium phosphate. Tests of mechanical properties showed that the increase in percentual silica gel in the phosphate matrix tends to reduce the mechanical strength (hardness, strength and fracture toughness). Only the nanocomposite with 1% silica showed improvement in mechanical properties after annealing. / A perda de um órgão ou de uma parte do corpo humano gera, além da perda da função, transtornos sociais e psicológicos. Os materiais utilizados na substituição de ossos enquadram-se em uma classe denominada de biomateriais e devem apresentar propriedades físicas e biológicas compatíveis com os tecidos vivos hospedeiros. Esse trabalho tem como objetivo otimizar o método de síntese e caracterização de uma matriz óssea de fosfato de cálcio nanoestruturada e de nanocompósitos fosfato de cálcio/SiO2n, nas concentrações de 1%, 2%, 3% e 5% em volume. Foram realizadas caracterizações morfológicas das nanopartículas, mineralógica dos pós nanoestruturados e dos biomateriais obtidos da sinterização a 1200ºC/2h. Por fim, foram realizados estudos sobre o comportamento mecânico dos biomateriais nanoestruturados. O processo de síntese de pós nanoestruturados mostrou-se eficiente e otimizado, permitindo a obtenção da matriz de fosfato de cálcio e dos nanocompósitos com sílica gel. A sílica gel influenciou na energia de superfície da matriz de fosfato de cálcio e esse fenômeno influenciou no tamanho de partícula dos nanocompósitos, transformação de fase e sinterabilidade da matriz de fosfato de cálcio. Os ensaios de propriedades mecânicas mostraram que o aumento do percentual de sílica gel na matriz de fosfato tende a reduzir a resistência mecânica (microdureza, flexão e tenacidade à fratura). Apenas o nanocompósito com 1% de sílica apresentou melhora nas propriedades mecânicas após o recozimento.

Apresenta uma metodologia para o projeto e fabricação de moldes para prensagem isostática de pó cerâmico (alumina) utilizando ferramentas computacionais CAD/CAE associadas à tecnologia de Prototipagem Rápida. O processo de prensagem isostática é simulado utilizando o método dos elementos finitos. Para a representação da compactação do pó cerâmico é utilizado o modelo de Drucker-Prager/cap e para a representação do comportamento do material elastomérico é utilizado o modelo hiperelástico de Mooney-Rivlin, ambos disponíveis no programa ABAQUS. Tal simulação visa obter o projeto do molde de forma mais rápida e precisa, ajustando-o até que se alcance um molde adequado para produzir um compacto com uma quantidade de sobrematerial ideal para o processo de usinagem a verde. Para isso utilizou-se como estudo de caso uma esfera cerâmica para implante de quadril. Um protótipo virtual do molde adequado obtido das simulações é então modelado e reproduzido em plástico ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) pela tecnologia de Prototipagem Rápida FDM (Fused Deposition Modeling). Esse protótipo físico é a base para o desenvolvimento de matrizes rígidas e em silicone, que são utilizadas para a confecção da parte flexível do molde (matriz elastomérica) e de partes rígidas como a gaiola suporte obtidas por vazamento dos polímeros. Constatou-se a viabilidade da utilização da metodologia de projeto e fabricação do molde para prensagem isostática, considerando que as simulações mostraram-se bastante coerentes com os resultados experimentais obtidos de componentes prensados. / This work presents a methodology for the design and fabrication of ceramic powder isostatic pressing moulds using CAD and CAE tools and Rapid Prototyping. The isostatic pressing process was simulated using the finite element method. The compaction behavior of ceramic powder is described by the Drucker-Prager/cap constitutive model and the behavior of elastomeric material is described by the Mooney-Rivlin constitutive model within the commercial finite element software ABAQUS®. These simulations are required to adjust the mould design in order to suit the geometry of the compact and green machining allowance. For this study, it is used a case study consisting of pressing a ceramic sphere for hip implant stem. A virtual prototype was designed from the geometry obtained from the simulations and reproduced in Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) polymer, using the Rapid Prototyping technology - Fused Deposition Modeling (FDM). Silicone moulds were obtained from the polymer prototype and used to aid in the making of the elastomeric bag and mould support cage. The methodology used in this investigation was validate considering that the simulations yield to a good agreement with measured manufactured components.