Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em engenharia, a modelagem computacional desempenha um papel importante na concepção de produtos e no desenvolvimento de técnicas de atenuação de ruído. Nesse contexto, esta tese investiga a intensidade acústica gerada pela radiação sonora de superfícies vibrantes. De modo específico, a pesquisa enfoca a identificação das regiões de uma fonte sonora que contribuem efetivamente para potência sonora radiada para o campo afastado, quando a frequência de excitação ocorre abaixo da frequência crítica de coincidência. São descritas as fundamentações teóricas de duas diferentes abordagens. A primeira delas, denominada intensidade supersônica (analítica) é calculada via transformadas de Fourier para fontes sonoras com geometrias separáveis. A segunda, denominada intensidade útil (numérica) é calculada através do método dos elementos de contorno clássico para fontes com geometrias arbitrárias. Em ambas, a identificação das regiões é feita pela filtragem das ondas não propagantes (evanescentes). O trabalho está centrado em duas propostas, a saber. A primeira delas, é a apresentação implementação e análise de uma nova técnica numérica para o cálculo da grandeza intensidade útil. Essa técnica constitui uma variante do método dos elementos de contorno (MEC), tendo como base o fato de as aproximações para as variáveis acústicas pressão e velocidade normal serem tomadas como constantes em cada elemento. E também no modo peculiar de obter a velocidade constante através da média de um certo número de velocidades interiores a cada elemento. Por esse motivo, a técnica recebe o nome de método de elemento de contorno com velocidade média (AVBEMAverage Velocity Boundary Element Method). A segunda, é a obtenção da solução forma fechada do campo de velocidade normal para placas retangulares com oito diferentes combinações de condições contorno clássicas. Então, a intensidade supersônica é estimada e comparada à intensidade acústica. Nos ensaios numéricos, a comparação da intensidade útil obtida via MEC clássico e via AVBEM é mostrada para ilustrar a eficiência computacional da técnica aqui proposta, que traz como benefício adicional o fato de poder ser utilizada uma malha menos refinada para as simulações e, consequentemente, economia significativa de recursos computacionais. / In engineering computational modeling plays an important role in product design and development techniques for noise attenuation. In such context, this thesis investigates the acoustic intensity generated by sound radiation from vibrating surfaces. Specifically, the research focuses on the identification that effectively contribute to the radiated sound power into the far-field, especially when the driven frequency occurs below the critical coincidence frequency. The theoretical formulations of two different approaches are described. The first one, called supersonic intensity (analytical) is calculated via Fourier transforms for noise sources with separable geometries. The second, called useful intensity (numerical) is calculated by the method of boundary elements to classic fonts with arbitrary geometries. In both, the identification of regions is done by filtering the non propagating waves (evanescent). The work is focused on the presentation, implementation and analysis of a new numerical technique for calculating the magnitude useful intensity. This technique is a variant of the method-boundary element (BEM), based on the fact that the approximations for the acoustic pressure and normal speed variables are taken as constant in each element. Also in particular way to obtain constant speed by mean of a number of speeds interior of each element. For this reason, the technique is called the Average Velocity Boundary Element Method . The closed form solution of the normal velocity field for rectangular plates in eight cases with distinct combinations of classical boundary conditions is also obtained. Then, the supersonic intensity is estimated and compared to the acoustic intensity. Numerical experiments are performed comparing to the useful intensity via the conventional BEM with theAVBEM in order to illustrate the positive computational features of the method. The numerical results indicate that the proposed method is much more computationally effcient than its standard BEM counterpart, it enabling the use of a coarser mesh.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sinais diversos estão presentes em nosso cotidiano, assim como nas medidas realizadas nas atividades de ciência e tecnologia. Dentre estes sinais, tem grande importância tecnológica aqueles associados à corrosão de estruturas metálicas. Assim, esta tese propõe o estudo de um esquema local de transformada de Fourier janelada, com a janela variando em função da curtose, aplicada a sinais de ruído eletroquímico. A curtose foi avaliada nos domínios do tempo e da frequência e processada pelo programa desenvolvido para esse fim. O esquema foi aplicado a sinais de ruído eletroquímico dos aços UNS S31600, UNS G10200 e UNS S32750 imersos em três soluções: FeCl3 0,1 mol=L (cloreto férrico), H2SO4 5%(ácido sulfúrico) e NaOH 0,1%(hidróxido de sódio). Para os aços inoxidáveis, estas soluções promovem corrosão localizada, uniforme e passivação, respectivamente. Visando testar o desempenho do esquema de Fourier desenvolvido, testes foram realizados utilizando-se inicialmente sinais sintéticos e em seguida sinais de ruído eletroquímico. Notou-se que os sinais têm características de não-estacionaridade e a maior parte da energia está presente em baixa frequência. Os intervalos de tempo e de frequência onde se concentra a maior parte da energia do sinal foram correlacionados. Para os picos máximos dos sinais de potencial e corrente obtidos de amperimetria de resistência nula, a correlação entre eles foi baixa, independente da forma de corrosão presente. Conclui-se que o método se adaptou bastante bem às características locais do sinal eletroquímico permitindo o monitoramento dos espectros tempo-frequência. O fato de ser sensível às características locais do sinal permite analisar aspectos dos sinais que do modo clássico não podem ser diretamente processados. O método da transformada de Fourier janelada variável (Variable Short-Time Fourier Transform - VSTFT) adaptou-se muito bem no monitoramento dos sinais originados de potencial de circuito aberto e amperimetria de resistência nula. / Several signals are present in our daily lives, as well as in the measurements from scientific and technological procedures. Among these signals, it has great technological importance those associated with corrosion of metallic structures. Thus, this thesis considers a local windowed Fourier transform, varying according to the kurtosis of signals, applied to electrochemical noise. The kurtosis was assessed in the kurtosis of the time and frequency domains and evaluated by the software developed for this purpose. The scheme has been applied to electrochemical noise signals of UNS S31600, UNS G10200 and UNS S32750 steels immersed in three solutions: FeCl3 0.1 mol=L (ferric chloride), H2SO4 5 % (sulfuric acid) and NaOH 0.1 % (sodium hydroxide). For stainless steels, these solutions cause localized corrosion, uniform corrosion and passivation, respectively. To test the performance of the proposed Fourier scheme, tests were conducted initially using synthetic signal and then electrochemical noise signals. It is worth noticing that the signals have non-stationary characteristics and most part of its energy is present at low frequency. The time and frequency intervals which concentrate most part of the energy of the signal were correlated. For the maximum peaks of the potential and current signals obtained by zero resistance ammeter, the correlation between them was low, regardless of the form of present corrosion. We conclude that the method is well adapted to the local features of the electrochemical signal allowing the monitoring of time-frequency spectograms. As the method is sensitive to the local features of the sign, it allows to analyse signals that by the classic approach can not be directly processed. The windowed Fourier transform (Variable Short-Time Fourier Transform - VSTFT) adapted very well in monitoring of the signals originated by open circuit potential and zero resistance ammeter.

CAPES / A detecção de defeitos de soldagem em imagens radiográficas visa garantir a segurança das estruturas em análise com o objetivo de evitar perdas financeiras e prevenir contra danos ambientais. Atualmente, a inspeção de juntas soldadas é uma atividade essencialmente humana e, portanto, está sujeita a erros relacionados à acuidade visual, à experiência, à fadiga e às distrações do inspetor, afetando a repetitividade e reprodutibilidade deste processo. Nesse sentido, este trabalho apresenta um método para auxiliar na detecção de defeitos em juntas soldadas de tubulações de petróleo, utilizando radiografias computadorizadas adquiridas pela técnica de exposição Parede Dupla Vista Dupla (PDVD). O método desenvolvido compreendeu a aplicação do realce das imagens tratadas, a segmentação de descontinuidades e a redução do espaço de busca pela eliminação da região central da junta soldada PDVD. Dessa maneira, os referidos procedimentos contribuíram para que as descontinuidades segmentadas que correspondiam a regiões de defeito em potencial fossem classificadas por Redes Neurais Artificiais (RNA) Multilayer Perceptron (MLP), realizando a detecção de defeitos de soldagem. / Detection of weld defects in radiographic images aims to ensure the safety of analyzed structures in order to avoiding financial losses and prevent against environmental damage. Nowadays, the inspection of welded joints is essentially a human activity and, therefore, it is subject to errors related to the inspector visual acuity, experience, fatigue and distractions, affecting the repeatability and reproducibility of this process. In this sense, this work presents a method to assist the detection of weld defects in welded joints of petroleum pipelines in computed radiography acquired by Double Wall Double Image (DWDI) technique. The developed method involved the application of contrast enhancement of treated images, segmentation of discontinuities and, the search space reduction by eliminating the central region of the DWDI weld. Thus, these procedures contributed to that segmented discontinuities which correspond to potential weld defects regions were classified by Multilayer Perceptron Neural Networks, performing the detection of weld defects.

CNPQ; LASCA / Este trabalho propõe um algoritmo para identificar descontinuidades internas em uma peça metálica a partir de sinais A-scan provenientes de um ensaio não-destrutivo por ultrassom. As descontinuidades são identificadas por seu formato, dimensões, orientação e localização. Esse algoritmo é baseado na resolução de problemas inversos. O problema da identificação de descontinuidades é modelado utilizando uma abordagem inédita, em que a descontinuidade é caracterizada por dois elementos distintos: a sua amplitude de espalhamento e a localização de seu centro. Com essa nova forma de representação, o problema de identificação da descontinuidade passa a ser dividido em dois subproblemas. O primeiro é o problema de reconstrução para encontrar a localização do centro da descontinuidade e o segundo é o problema de caracterização para estimar os parâmetros geométricos da descontinuidade. Os ensaios realizados comprovam que o problema de localização é resolvido de forma satisfatória utilizando o algoritmo de reconstrução de imagens esparsas UTSR (ultrasonic sparse reconstruction). A caracterização da descontinuidade é realizada por um algoritmo baseado no método dos mínimos quadrados não-lineares, com a inclusão de um termo de regularização não-quadrático utilizando norma l1. Os resultados obtidos tanto com dados simulados como com dados experimentais mostram que esse algoritmo estima as descontinuidades de forma satisfatória. / The present work proposes an algorithm to identify internal discontinuities in metallic specimen from A-scan ultrasonic signals. Discontinuities are identified by their shape, size, orientation and location. This algorithm is based on inverse problems. The identification of discontinuities is modeled using a novel approach. The discontinuity is modeled by two distinct elements: its scattering amplitude and its center location. Through this approach, the identification problem is split into two sub problems. The first is a reconstruction problem to find the location of the discontinuity. The second is a model identification problem to estimate geometric parameters of the discontinuity. Simulations and experimental validation show that the localization problem is satisfactorily solved using the UTSR (ultrasonic sparse reconstruction) algorithm. The characterization of discontinuities is carried out by an algorithm based on non-linear least squares with l1 norm regularization. The results obtained with simulated data as well with experimental data show a fine estimation of discontinuities.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em engenharia, a modelagem computacional desempenha um papel importante na concepção de produtos e no desenvolvimento de técnicas de atenuação de ruído. Nesse contexto, esta tese investiga a intensidade acústica gerada pela radiação sonora de superfícies vibrantes. De modo específico, a pesquisa enfoca a identificação das regiões de uma fonte sonora que contribuem efetivamente para potência sonora radiada para o campo afastado, quando a frequência de excitação ocorre abaixo da frequência crítica de coincidência. São descritas as fundamentações teóricas de duas diferentes abordagens. A primeira delas, denominada intensidade supersônica (analítica) é calculada via transformadas de Fourier para fontes sonoras com geometrias separáveis. A segunda, denominada intensidade útil (numérica) é calculada através do método dos elementos de contorno clássico para fontes com geometrias arbitrárias. Em ambas, a identificação das regiões é feita pela filtragem das ondas não propagantes (evanescentes). O trabalho está centrado em duas propostas, a saber. A primeira delas, é a apresentação implementação e análise de uma nova técnica numérica para o cálculo da grandeza intensidade útil. Essa técnica constitui uma variante do método dos elementos de contorno (MEC), tendo como base o fato de as aproximações para as variáveis acústicas pressão e velocidade normal serem tomadas como constantes em cada elemento. E também no modo peculiar de obter a velocidade constante através da média de um certo número de velocidades interiores a cada elemento. Por esse motivo, a técnica recebe o nome de método de elemento de contorno com velocidade média (AVBEMAverage Velocity Boundary Element Method). A segunda, é a obtenção da solução forma fechada do campo de velocidade normal para placas retangulares com oito diferentes combinações de condições contorno clássicas. Então, a intensidade supersônica é estimada e comparada à intensidade acústica. Nos ensaios numéricos, a comparação da intensidade útil obtida via MEC clássico e via AVBEM é mostrada para ilustrar a eficiência computacional da técnica aqui proposta, que traz como benefício adicional o fato de poder ser utilizada uma malha menos refinada para as simulações e, consequentemente, economia significativa de recursos computacionais. / In engineering computational modeling plays an important role in product design and development techniques for noise attenuation. In such context, this thesis investigates the acoustic intensity generated by sound radiation from vibrating surfaces. Specifically, the research focuses on the identification that effectively contribute to the radiated sound power into the far-field, especially when the driven frequency occurs below the critical coincidence frequency. The theoretical formulations of two different approaches are described. The first one, called supersonic intensity (analytical) is calculated via Fourier transforms for noise sources with separable geometries. The second, called useful intensity (numerical) is calculated by the method of boundary elements to classic fonts with arbitrary geometries. In both, the identification of regions is done by filtering the non propagating waves (evanescent). The work is focused on the presentation, implementation and analysis of a new numerical technique for calculating the magnitude useful intensity. This technique is a variant of the method-boundary element (BEM), based on the fact that the approximations for the acoustic pressure and normal speed variables are taken as constant in each element. Also in particular way to obtain constant speed by mean of a number of speeds interior of each element. For this reason, the technique is called the Average Velocity Boundary Element Method . The closed form solution of the normal velocity field for rectangular plates in eight cases with distinct combinations of classical boundary conditions is also obtained. Then, the supersonic intensity is estimated and compared to the acoustic intensity. Numerical experiments are performed comparing to the useful intensity via the conventional BEM with theAVBEM in order to illustrate the positive computational features of the method. The numerical results indicate that the proposed method is much more computationally effcient than its standard BEM counterpart, it enabling the use of a coarser mesh.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sinais diversos estão presentes em nosso cotidiano, assim como nas medidas realizadas nas atividades de ciência e tecnologia. Dentre estes sinais, tem grande importância tecnológica aqueles associados à corrosão de estruturas metálicas. Assim, esta tese propõe o estudo de um esquema local de transformada de Fourier janelada, com a janela variando em função da curtose, aplicada a sinais de ruído eletroquímico. A curtose foi avaliada nos domínios do tempo e da frequência e processada pelo programa desenvolvido para esse fim. O esquema foi aplicado a sinais de ruído eletroquímico dos aços UNS S31600, UNS G10200 e UNS S32750 imersos em três soluções: FeCl3 0,1 mol=L (cloreto férrico), H2SO4 5%(ácido sulfúrico) e NaOH 0,1%(hidróxido de sódio). Para os aços inoxidáveis, estas soluções promovem corrosão localizada, uniforme e passivação, respectivamente. Visando testar o desempenho do esquema de Fourier desenvolvido, testes foram realizados utilizando-se inicialmente sinais sintéticos e em seguida sinais de ruído eletroquímico. Notou-se que os sinais têm características de não-estacionaridade e a maior parte da energia está presente em baixa frequência. Os intervalos de tempo e de frequência onde se concentra a maior parte da energia do sinal foram correlacionados. Para os picos máximos dos sinais de potencial e corrente obtidos de amperimetria de resistência nula, a correlação entre eles foi baixa, independente da forma de corrosão presente. Conclui-se que o método se adaptou bastante bem às características locais do sinal eletroquímico permitindo o monitoramento dos espectros tempo-frequência. O fato de ser sensível às características locais do sinal permite analisar aspectos dos sinais que do modo clássico não podem ser diretamente processados. O método da transformada de Fourier janelada variável (Variable Short-Time Fourier Transform - VSTFT) adaptou-se muito bem no monitoramento dos sinais originados de potencial de circuito aberto e amperimetria de resistência nula. / Several signals are present in our daily lives, as well as in the measurements from scientific and technological procedures. Among these signals, it has great technological importance those associated with corrosion of metallic structures. Thus, this thesis considers a local windowed Fourier transform, varying according to the kurtosis of signals, applied to electrochemical noise. The kurtosis was assessed in the kurtosis of the time and frequency domains and evaluated by the software developed for this purpose. The scheme has been applied to electrochemical noise signals of UNS S31600, UNS G10200 and UNS S32750 steels immersed in three solutions: FeCl3 0.1 mol=L (ferric chloride), H2SO4 5 % (sulfuric acid) and NaOH 0.1 % (sodium hydroxide). For stainless steels, these solutions cause localized corrosion, uniform corrosion and passivation, respectively. To test the performance of the proposed Fourier scheme, tests were conducted initially using synthetic signal and then electrochemical noise signals. It is worth noticing that the signals have non-stationary characteristics and most part of its energy is present at low frequency. The time and frequency intervals which concentrate most part of the energy of the signal were correlated. For the maximum peaks of the potential and current signals obtained by zero resistance ammeter, the correlation between them was low, regardless of the form of present corrosion. We conclude that the method is well adapted to the local features of the electrochemical signal allowing the monitoring of time-frequency spectograms. As the method is sensitive to the local features of the sign, it allows to analyse signals that by the classic approach can not be directly processed. The windowed Fourier transform (Variable Short-Time Fourier Transform - VSTFT) adapted very well in monitoring of the signals originated by open circuit potential and zero resistance ammeter.

Petrobras / A inspeção radiográfica de juntas soldadas de tubulações é a atividade minuciosa e cuidadosa de observar imagens radiográficas de juntas soldadas em busca de pequenos defeitos e descontinuidades que possam comprometer a resistência mecânica dessas juntas. Como toda atividade que requer atenção constante, a inspeção radiográfica está sujeita a erros principalmente devido a fadiga visual e distrações naturais devido a repetitividade e monotonia inerentes à essa atividade. No presente trabalho, apresentam-se duas metodologias que têm por objetivo o auxílio e a automação da atividade de inspeção: a detecção automática dos cordões de solda nas radiografias e o realce das descontinuidades; compondo entre outras funcionalidades, um aplicativo completo de auxílio na inspeção radiográfica que agrega ainda a possibilidade de automação do processamento dessas imagens através da construção de rotinas e sua posterior aplicação a um conjunto de imagens semelhantes. Os resultados obtidos na detecção automática do cordão de solda são promissores, sendo possível, através da metodologia proposta, detectar cordões provenientes diferentes técnicas de ensaios radiográficos usuais. Quanto aos resultados do realce das descontinuidades, apesar de estes ainda não levarem a uma inspeção completamente autônoma e não supervisionada, apresentam resultados melhores do que aqueles existentes atualmente na literatura, principalmente quanto a correlação entre contraste visual do resultado do realce e a probabilidade de ocorrência de descontinuidades nas regiões demarcadas. Por fim, o realce das descontinuidades em conjunto com um aplicativo completo e iterativo contribui para uma maior leveza na atividade de inspeção, com o que se espera uma expressiva redução das taxas de erro devido à fadiga visual e um aumento considerável da produtividade através da automação das rotinas mais repetitivas de processamento digital a que as imagens radiográficas são submetidas durante sua inspeção. / The weld bead radiographic inspection is the activity of meticulously observe a radiographic image looking for small defects and discontinuities in the welded joints that can compromise the mechanical resistance of that joints. As any other activity than requires constant attention, the weld bead inspection is error prone due to visual fatigue, repetition and others distractions inherent to these activity. In this work, two new methodologies for help in the inspection activities are presented: the automatic detection of the weld bead and the highlighting of the weld bead discontinuities. Those that, among others functionalities, are included in a complete software solution for help in the weld bead inspection. Including the feature of macro programing for automation of the most common image processing routines and further processing bath of images in an automatic way. The results from the automatic weld bead detection is beyond the satisfactory, detecting weld bead from all the usual radiographic techniques. About the results of the highlight of the discontinuities, although that are not suited for a complete non supervised weld bead inspection, their correlation among intensity and the probability of the presence of a discontinuity is very well suited for discontinuities highlighting, a helpful tool in weld bead inspection. In conclusion, the proposed methodologies. combined with a fully featured interactive software solution, a lot contribute for the weld bead inspection activity, a decreased error rate due to visual fatigue and a better overall performance due to the automation of the most common procedures involved in this activity.

A manufatura aditiva é um processo de fabricação que se caracteriza por adicionar material camada a camada, apresentando assim pouca limitação geométrica. Esta tecnologia tem revolucionado os processos produtivos, podendo ser inclusive empregados como parte dos produtos finais. Uma das tecnologias existentes é baseada no princípio de extrusão de material, o qual se caracteriza por adicionar um filamento polimérico através de um cabeçote extrusor. Dentro do planejamento do processo deste princípio existe a etapa de planejamento da trajetória, onde é definida a estratégia de deposição de material e qual a sequência de deposição do mesmo. Neste processo observam-se movimentos ociosos (sem deposição de filamento) do cabeçote de extrusão. Vários estudos já foram realizados a fim de minimizar os tempos ociosos, envolvendo algoritmos de otimização de trajetória, porém sem a preocupação da verificação de possíveis efeitos dessa otimização nas peças produzidas. Portanto, esse trabalho tem por objetivo avaliar a influência do planejamento de trajetória sem e com otimização nas propriedades mecânicas, dimensional e no tempo de fabricação no princípio de extrusão de material utilizando o poli (ácido láctico - PLA) como material. Também foi realizado um experimento onde foi possível analisar a influência do tempo ocioso do cabeçote extrusor durante a deposição de filamento em uma mesma camada. Para isso foi programado uma interrupção do bico extrusor durante a deposição do filamento. Corpos de prova foram fabricados utilizando a impressora 3D Cloner em diferentes quantidades. Ensaios de tração, flexão a 3 pontos, comparação do tempo de fabricação e avaliação dimensional foram realizadas. Os resultados mostraram uma variação de 7% e 10% na tensão de ruptura a tração e flexão, respectivamente, entre os diferentes planejamentos de trajetória testados. Já para os experimentos com interrupção do bico extrusor a variação chegou até 46% (decréscimo na resistência a flexão). Em relação ao tempo de fabricação entre os diferentes planejamentos testados houve uma diferença de até 42,7% no tempo de fabricação e na avaliação dimensional observou-se pouca variação entre os métodos testados. / Additive manufacturing is characterized by adding material layer by layer, thus presenting little geometric limitation. This technology has revolutionized the production process and can even be employed as part of the final product. One of the existing technologies is based on the material extrusion principle, which is characterized by adding a polymeric filament through an extruder head. One of the stage of the process planning in this principle is the path planning, where the strategy and the sequence of the material deposition is defined. In this process there are idle movements (without material deposition) of the extrusion head. Several studies have already been carried out to minimize the idle time, involving path optimization algorithms, but without considering the possible side effects caused by this optimization in the manufactured parts. Therefore, the aim of this work is to evaluate the influence of path planning with and without optimization on mechanical properties, dimensional and building time of manufactured parts based in the principle of material extrusion, using polylactic acid (PLA). An experiment also was performed where it was possible to analyze the influence of the idle time of the extruder head during the material deposition in the same layer. For that an interruption of the extruder head during the material deposition was programmed. Different numbers of specimens were fabricated using 3D Cloner printer. Building time and dimensional evaluation were performed, together with tensile and 3-point bending tests. The results of tensile and bending showed a variation of 7% and 10%, on tensile at break, respectively when compared to the different path planning tested. In the experiments with interruption of the nozzle extruder the variation reached up to 46% (decrease in flexural strength). Regarding the building time between the different path planning tested, there was a difference up to 42.7% and in the dimensional evaluation it was observed small variation between the tested methods.

A manufatura aditiva é um processo de fabricação que se caracteriza por adicionar material camada a camada, apresentando assim pouca limitação geométrica. Esta tecnologia tem revolucionado os processos produtivos, podendo ser inclusive empregados como parte dos produtos finais. Uma das tecnologias existentes é baseada no princípio de extrusão de material, o qual se caracteriza por adicionar um filamento polimérico através de um cabeçote extrusor. Dentro do planejamento do processo deste princípio existe a etapa de planejamento da trajetória, onde é definida a estratégia de deposição de material e qual a sequência de deposição do mesmo. Neste processo observam-se movimentos ociosos (sem deposição de filamento) do cabeçote de extrusão. Vários estudos já foram realizados a fim de minimizar os tempos ociosos, envolvendo algoritmos de otimização de trajetória, porém sem a preocupação da verificação de possíveis efeitos dessa otimização nas peças produzidas. Portanto, esse trabalho tem por objetivo avaliar a influência do planejamento de trajetória sem e com otimização nas propriedades mecânicas, dimensional e no tempo de fabricação no princípio de extrusão de material utilizando o poli (ácido láctico - PLA) como material. Também foi realizado um experimento onde foi possível analisar a influência do tempo ocioso do cabeçote extrusor durante a deposição de filamento em uma mesma camada. Para isso foi programado uma interrupção do bico extrusor durante a deposição do filamento. Corpos de prova foram fabricados utilizando a impressora 3D Cloner em diferentes quantidades. Ensaios de tração, flexão a 3 pontos, comparação do tempo de fabricação e avaliação dimensional foram realizadas. Os resultados mostraram uma variação de 7% e 10% na tensão de ruptura a tração e flexão, respectivamente, entre os diferentes planejamentos de trajetória testados. Já para os experimentos com interrupção do bico extrusor a variação chegou até 46% (decréscimo na resistência a flexão). Em relação ao tempo de fabricação entre os diferentes planejamentos testados houve uma diferença de até 42,7% no tempo de fabricação e na avaliação dimensional observou-se pouca variação entre os métodos testados. / Additive manufacturing is characterized by adding material layer by layer, thus presenting little geometric limitation. This technology has revolutionized the production process and can even be employed as part of the final product. One of the existing technologies is based on the material extrusion principle, which is characterized by adding a polymeric filament through an extruder head. One of the stage of the process planning in this principle is the path planning, where the strategy and the sequence of the material deposition is defined. In this process there are idle movements (without material deposition) of the extrusion head. Several studies have already been carried out to minimize the idle time, involving path optimization algorithms, but without considering the possible side effects caused by this optimization in the manufactured parts. Therefore, the aim of this work is to evaluate the influence of path planning with and without optimization on mechanical properties, dimensional and building time of manufactured parts based in the principle of material extrusion, using polylactic acid (PLA). An experiment also was performed where it was possible to analyze the influence of the idle time of the extruder head during the material deposition in the same layer. For that an interruption of the extruder head during the material deposition was programmed. Different numbers of specimens were fabricated using 3D Cloner printer. Building time and dimensional evaluation were performed, together with tensile and 3-point bending tests. The results of tensile and bending showed a variation of 7% and 10%, on tensile at break, respectively when compared to the different path planning tested. In the experiments with interruption of the nozzle extruder the variation reached up to 46% (decrease in flexural strength). Regarding the building time between the different path planning tested, there was a difference up to 42.7% and in the dimensional evaluation it was observed small variation between the tested methods.

Orientador: Raquel Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-07T23:01:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trinca_AlexJulio_M.pdf: 4149749 bytes, checksum: 34fcccdf02d4f1b0b171e121e4eb5ac3 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: é praticamente toda exportada em sua forma in natura sem que a ela seja agregado valor de beneficiamento. Um dos problemas enfrentados pela indústria moveleira é o fato da madeira não ser submetida à classificação, dificultando a elaboração de projetos e a certificação da qualidade do móvel confeccionado a partir deste material. Nesse contexto as empresas moveleiras brasileiras buscam parâmetros para composição e certificação de seu produto, sendo atualmente a norma brasileira ¿Projeto de Estruturas de Madeira¿ ¿ NBR 7190/97, o único instrumento norteador para a caracterização de propriedades da madeira. No entanto, nesse setor as dificuldades para a obtenção de corpos-de-prova nas dimensões especificadas por esse texto normativo têm gerado dúvidas quanto aos resultados de caracterização de propriedades, de maneira que este trabalho teve como objetivo principal verificar se os valores do módulo de elasticidade e da tensão de ruptura no ensaio de compressão paralela às fibras podem ser considerados estatisticamente equivalentes, desde que sejam mantidas a proporcionalidade da dimensão do corpo-de-prova. Para isso adotou-se, como alternativa ao corpo-de-prova proposto pela NBR 7190/97, a dimensão 0,03 m x 0,03 m x 0,09 m. Os ensaios foram realizados utilizando-se 7 diferentes espécies de madeira com densidades variadas, buscando-se, com essa amostragem, a generalização dos resultados. Como objetivo secundário se buscou avaliar a influência das dimensões do corpo-de-prova e da freqüência do transdutor na velocidade de propagação de ondas de ultra-som na direção longitudinal. As espécies adotadas foram: Cerejeira (Torresea sp), Perobinha (Paratecoma peroba) , Cabreúva-vermelha (Myroxylon peruiferum), Angico-preto (Anadenanthera macrocarpa), Garapeira (Apuleia leiocarpa), Eucalipto grandis ( Eucalyptus grandis) e Pinus elliotti (Pinus elliottii). Todos os corpos-de-prova foram ensaiados com aproximadamente 12% de umidade e os ensaios foram realizados em ambiente controlado (21° C ± 1°C). Os resultados permitiram concluir que a hipótese foi verdadeira para todas as espécies estudadas quando se considera a tensão de ruptura / Abstract: Most of the exported wood in Brazil is unprocessed, without any aggregated value. To change this scenario technology for wood processing and qualification are required. One of the problems faced by the furniture industry refers to the non classification of the wood, which cause difficulties to projects elaboration and quality certification of the furniture made from this material. In this context the Brazilian Industries of furniture seek for parameters to certificate its products, and the NBR 7190/97 standard ¿Project of Structures of Wood " is, nowadays, the only instrument for the characterization of wood properties. However, for the furniture industry it is very difficult to obtaining the dimensions specified by the standard. This research had as main objective to verify if the means values of the modulus of elasticity and rupture in compression parallel to the grain can be considerate statistically equal, when smaller specimen are used, if the proportionality is maintained. For that it was adopted, as alternative to the specimen proposed by NBR 7190/97, the dimension 0.03 x 0.03 x 0.09 m. For the experiments there were used 7 different species with varied densities. The secondary objective was to evaluate the influence of the specimen size and of the transducer frequency in the speed of ultrasound wave propagation in the longitudinal direction. The adopted species were: Cerejeira (Amburana cearensis), Perobinha (Paratecoma peroba), Cabreúva vermelha (Myroxylon peruiferum), Angico-preto (Anadenanthera macrocarpa), Garapeira (Apulleia leiocarpa), Eucalyptus grandis, (Eucalyptus grandis) and Pinus ellioti (Pinus elliottii). All specimens were tested with approximately 12% moisture content and were accomplished in controlled atmosphere (21° C ± 1°C). The results allowed concluding that the hypothesis was true for all the studied species when the rupture in compression parallel to the grain was considered. For the module of elasticity this hypothesis was not confirmed for two species, from the seven evaluated (garapeira e eucalipto). Although, the mean difference between the results obtained in the tests using both specimens size was 10%, smaller then the maximum allowed variability in mechanical tests (18%). For the ultrasonic velocity propagation four species did not presents statistical variation with the modification of the size of the specimens - cerejeira, garapeira, pinus and eucalyptus while for the perobinha, angico and cabreúva the ultrasonic wave velocity propagation could not be considered statistically equal when the dimension of the specimens was modify. On average (considering all the studied species) the relationship among the ultrasonic wave velocity propagation (VLL) in normalized specimen and in proposed specimen was 0.99, being respectively the maximum and the lower relationships of 1.02 and 0.93. The velocity of wave propagation presents larger variations for values of length of wave percolation/wave length (L/?) up to 3, being more constant above that limit. It was also possible to verify, for the studied species, that the velocity of wave propagation increases with the increase of the transducer frequency. Key words: modulus of elasticity of wood; compression strength parallel to the fiber; ultrasonic wave velocity; dynamic constant / Mestrado / Construções Rurais e Ambiencia / Mestre em Engenharia Agrícola