The competitively has transformed manufacturing environments, where the companys processes with increasingly complex seeking to reduce waste generated in manufacturing environment that not add value to the product and thus the setup machine downtime includes wasting time. The methodology for rapid exchange tool is used to reduce the time setup increasing productivity line where is implanted. This work must a main goal is implement as a technique for quick change tool in a line of extrusion of polymeric compounds with aid of computer simulation. Company producing polymeric compounds have as goal to be world in reference time setup with respect to other plants and accordingly justified the implementation of rapid exchange tool in your production line. This work have a approach quantitative diagnosis with the current situation, by means of documents and methods used, and trial with intervention of variables with computer simulation of the current situation and changes suggested by simulation. The results obtained after the implementation of expressive and improvements have been following the steps for proposal literature, got to get up, in certain cases of setup, the `one touch exchange of die and thus using the rapid exchange tool methodology as a tool for continuous improvement, attained the goal in reducing setup. / A competitividade vem transformando os ambientes de manufatura, onde as empresas com processos cada vez mais complexos procuram reduzir os desperdícios gerados no ambiente fabril que não agregam valor ao produto e desse modo o setup de máquina engloba tempo ocioso. A metodologia de troca rápida de ferramenta é utilizada para reduzir os tempos de setup aumentando a produtividade da linha onde é implantado. Esta dissertação tem como objetivo principal implantar a técnica de troca rápida de ferramenta em uma linha de extrusão de compostos poliméricos com auxilio de simulação computacional. A empresa produtora de compostos poliméricos tem como meta ser referência mundial em tempo de setup com relação a outras plantas e dessa forma justifica-se a implantação da troca rápida de ferramenta em sua linha de produção. Esta dissertação utiliza uma abordagem quantitativa com diagnóstico da situação atual, por meio de documentos e métodos utilizados, e experimentação com intervenção das variáveis com simulação computacional e modificação da situação atual sugerida pela simulação. Os resultados obtidos após a implantação das melhorias foram expressivos e, seguindo as etapas proposta pela literatura, conseguiu-se chegar, em determinados casos de setup, à troca de ferramenta em um toque e dessa forma, utilizando a metodologia de troca rápida de ferramenta como ferramenta de melhoria contínua, foi possível atingir a meta na redução do tempo de setup.

Com a alta taxa de desertificação dos solos e a necessidade de irrigação constante dos plantios, existe a necessidade da criação de um polímero superabsorvente (SAP) com a característica de ser biodegradável. Observando o estágio tecnológico relacionado às atividades de pesquisa e desenvolvimento de SAPs no Brasil, foi utilizado o poli (álcool vinílico)/PVA e o amido de mandioca para a formação de hidrogéis a partir de blendas poliméricas. Assim, soluções aquosas desses polímeros foram reticuladas quimicamente, usando o glutaraldeído como agente reticulante e comparadas com amostras reticuladas por radiação gama, irradiadas a uma dose de 25 kgy. Os hidrogéis resultantes foram caracterizados por diversas técnicas analíticas como a fração gel, o intumescimento em água destilada, a espectroscopia de infravermelho com refletância total atenuada ATR (FT-IR), a termogravimetria (TG/DTG), a calorimetria exploratória diferencial (DSC) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Observou-se uma maior reticulação nos hidrogéis reticulados com o glutaraldeído e em consequência um menor grau de intumescimento quando comparadas com as amostras que foram irradiadas. Com vias a produzir hidrogéis em uma escala industrial, misturas de PVA e amido foram processadas por extrusão reativa, mudando assim o processo de preparação de solução aquosa para misturas secas. Foram extrudadas amostras de PVA com diferentes pesos moleculares tais como o PVA 26-88, o PVA 40-88, o PVA 110-99 e o poli (ácido glioxílico vinílico)/PVGA, este último sintetizado a partir da modificação do PVA 110-99. Foi adicionado na mistura o ácido glioxílico no desenvolvimento do SAP por reticulação química nas amostras do PVA, por ter grupos carboxílicos que podem aumentar o intumescimento e também servir como agente reticulante. Também foram feitas formulações de extrusão sem o ácido glioxílico para serem usados como brancos. Adicionou-se nas misturas diversos agentes plastificantes como a glicerina e o polietilenoglicol (PEG 400) e as propriedades mecânicas foram estudadas. Foram desenvolvidas duas análises fatoriais de 23 para analisar as mudanças na reticulação das formulações. Os pellets foram caracterizados com as mesmas técnicas analíticas que os hidrogéis feitos em solução, adicionando-se análises de intumescimento e reversibilidade de intumescimento em diversos solventes como a água pura, a água da chuva, as soluções tampão de pH 3, pH 7 e pH 10, além de soro fisiológico, visando a aplicação em diferentes solos com diferentes pH e salinidades. Os testes de intumescimento em diferentes sais demonstraram a ter menor retenção de água quando comparada com água pura. Os testes de reversibilidade de intumescimento dos pellets mostraram que a maioria das formulações perde a sua capacidade de intumescimento máximo aos seis primeiros ciclos. Foi feita a compressão dos pellets para observar a flexibilidade dos mesmos, visando aplicações debaixo do solo. Realizou-se um estudo de biodegradação em terra ao longo de 120 dias, e estudou-se a relação direta com os valores da fração gel. Os resultados mostraram que os pellets menos reticulados intumesceram mais, enquanto as microscopias mostraram que essas amostras tinham uma morfologia mais porosa, o que contribuiu na melhora na retenção do líquido. Além disso, eram mais flexíveis e biodegradaram mais rápido, sendo extremamente viáveis para a aplicação na agricultura. Foi verificado que o PVA 40-88 apresentou os melhores valores de intumescimento em diferentes sais. Com o SAP obtido, foi constatado que a extrusão reativa é um método viável para a produção dos SAPs. / With high soil desertification rate and the need for constant irrigation of the plantations, there is the need to create a superabsorbent polymer (SAP) with the characteristic of being biodegradable. Noting the technological stage related to research and development activities of SAPs in Brazil, we used poly (vinyl alcohol)/PVA and cassava starch for the formation of hydrogels from polymer blends. Thus, aqueous solutions of these polymers were chemically crosslinked using glutaraldehyde as crosslinking agent and compared to samples cross-linked by gamma irradiation, irradiated the a dose of 25 kgy. The resulting hydrogels were characterized by various analytical techniques such as gel fraction, swelling in distilled water, infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (ATR-FTIR), thermogravimetry (TG/DTG), the differential scanning calorimetry (DSC) and the scanning electron microscopy (SEM). There was a higher crosslink in the hydrogels crosslinked with glutaraldehyde and consequently a lower degree of swelling as compared to samples that were irradiated. With routes to produce hydrogels on an industrial scale, PVA and starch mixtures were processed by reactive extrusion, thus changing the aqueous solution preparation process to dry mix. PVA samples were extruded with different molecular weights such as PVA 26-88, PVA 40-88, PVA 110-99 and poly (vinyl glyoxylic acid)/PVGA, the latter synthesized from the modified PVA 110-99. It was added to the mixture glyoxylic acid in the SAP development by chemical crosslinking of the PVA sample for having carboxyl groups that may increase the swelling and also serve as crosslinker. Also extrusion formulations were made without the glyoxylic acid to be used as white. Was added to the mixture, various plasticizers such as glycerin and polyethylene glycol (PEG 400) and the mechanical properties were studied. two factor analyzes were developed from 23 to analyze the changes in crosslinking formulations. The pellets were characterized with the same analytical techniques that hydrogels made in solution by adding analyzes swelling and swelling of reversibility in various solvents such as pure water, rain water, pH buffer solutions 3, pH 7 and pH 10, in addition to saline solution, aimed at application in different soils with different salinities and pH. swelling tests at different salts shown to have lower water retention when compared to pure water. The pellets reversibility of the swelling tests showed that most formulations loses its swelling capacity up to the first six cycles. The compression of the pellets was taken to observe their flexibility, targeting applications underground. We conducted a study of biodegradation on land over 120 days, and studied the direct relationship with the gel fraction values. The results showed that the pellets swelled more crosslinked least while microscopy showed that these samples had a more porous morphology, which contributed to the improvement in fluid retention. Moreover, they are more flexible and biodegrade more rapidly and are extremely viable for use in agriculture. It has been found that PVA 40-88 showed better swelling values at different salts. With SAP obtained, it was found that the reactive extrusion is a viable method for the production of SAPs.

Os sistemas multiparticulados são aqueles nos quais a dose do fármaco está dividida em pequenas unidades funcionais, tendo assim, uma série de vantagens sobre os sistemas monolíticos convencionais. Este trabalho teve por objetivo desenvolver formulações multiparticuladas de uso oral para fármacos anti-hipertensivos que serão utilizados na composição de associações. O material está dividido em seis capítulos, sendo inicialmente apresentada uma revisão da literatura a respeito da caracterização física destas pequenas unidades. Ensaios como análise granulométrica, morfologia, densidade, porosidade, avaliação de resistência mecânica e desintegração são os mais empregados para esta finalidade, possibilitando ao formulador conhecer os fatores de maior impacto relacionados às matérias primas e ao processo de fabricação no comportamento das formulações produzidas. Os demais capítulos seguem com o desenvolvimento dos sistemas multiparticulados, que foram embasados em diferentes delineamentos experimentais, seja pela utilização de planejamento fatorial fracionado ou projeto de mistura. Para o metoprolol, fármaco de alta solubilidade, foram produzidas formulações de liberação controlada, sendo a estratégia dividida em três etapas: (I) Produção de minicomprimidos revestidos, nos quais foram avaliadas diferentes combinações do polímero modulador de liberação; (II) otimização do perfil de liberação do fármaco, com avaliação de misturas das formulações produzidas na primeira etapa; (III) Processo de extrusão a quente, no qual diferentes proporções de fármaco e polímero hidrofóbico foram avaliadas. Para os fármacos hidroclorotiazida e olmesartana medoxomila, ambos de baixa solubilidade, a estratégia adotada foi a incorporação de uma dispersão dos fármacos e agentes solubilizantes em grânulos inertes obtidos por extrusão/revestimento. Adicionalmente, também foram produzidas formulações por extrusão a quente de diferentes proporções destes fármacos em polímero hidrofílico. De acordo com os resultados obtidos, foi possível obter formulações de minicomprimidos e grânulos com perfil de dissolução satisfatório, semelhantes aos apresentados pelos medicamentos adotados como referência. Em relação à extrusão a quente foi possível avaliar a influência do processo e polímeros empregados no perfil de dissolução dos grânulos produzidos. / Multiparticulate systems are dosage forms in which dose is divided into small functional units presenting some advantages over monolithic conventional systems. The objective of this work was developing multiparticulate formulations for oral use containing antihypertensive drugs to be used in association. The thesis is divided into six issues, been first presented a literature review about physical characterization of multiparticulate systems. Granulometric analysis, morphology, density, porosity, mechanical strength and disintegration are the most used physical characterization tests, enabling formulator knowing the major impact factors related to raw materials and manufacturing process in the performance of the produced formulations. The other issues present the development of the multiparticulate systems based on different statistical experimental design, as fractional factorial design or mixture project. For metoprolol, a highly soluble drug, controlled release formulations were obtained, and the strategy was divided into three steps: (I) coated minitablets production, where different combinations of the controlled release polymer were analyzed; (II) drug release profile optimization, evaluating formulations mixtures produced in the first step; (III) hot melt extrusion process, where different drug: hydrophobic polymer ratios were evaluated. For hydrochlorothiazide and olmesartan medoxomil, both low soluble drugs, the strategy was incorporating a dispersion containing the drugs and solubilizing agents in inert granules obtained by extrusion/coating processes. Additionally, formulations containing different ratios of these drugs and hydrophilic polymers were produced by hot melt extrusion. According to the results, it was possible to obtain minitablets and granules with good dissolution profile, similar to the reference products. Regarding to hot melt extrusion, it was possible to evaluate the influence of process and polymers used in the dissolution profile of the produced granules.

O processo de cozimento por extrusão é uma técnica de grande importância para a indústria de alimentos, empregada na produção de snacks, cereais matinais, proteínas texturizadas, etc. Os snacks ou salgadinhos com base de milho são designados como alimentos desprovidos de valor nutricional, mas constituem-se hábito de consumo da população, sendo assim, melhorar a qualidade de tais produtos é uma importante medida de Saúde Pública. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um processo para obter um snack de milho com adição de linhaça e maior valor nutricional que tenha potencial para intervenções nutricionais em grupo populacional específico ou para consumo geral. A partir de ensaios prévios foram delineados dois planejamentos compostos centrais (D1 e D2), com 3 variáveis independentes: umidade (U), temperatura do equipamento (T) e adição de linhaça (L). As variáveis-resposta foram razão de expansão (RE) e força para cisalhamento (FC) por estarem diretamente correlacionadas com a aceitabilidade do produto. A regressão para o modelo quadrático do D1 apresentou R2 (%) de 89 (RE) e 84,4 (FC), mas houve falta de ajuste do modelo (p<0,05). Já para o D2 o R2 foi 84 (RE) e 70 (FC), o modelo não apresentou falta de ajuste e a regressão foi significativa (p<0,05) somente para RE. Foram significativos os efeitos lineares U e T, quadrático U e interação UT, independendo de L. Calculando-se as derivadas do modelo preditivo foi encontrado ponto ótimo que reproduziu a expansão máxima. O snack ótimo (30% L) apresentou composição (base seca): 14,7% proteína, 0,2% lipídeos, 1,7% cinzas, 4,9% fibras solúveis e 10,3% fibras insolúveis. Na análise sensorial o atributo cor foi rejeitado e sabor, textura e aparência geral foram aceitos. Comparado aos snacks de milho convencionais, que contém menos de 2% de fibras, a adição de linhaça permitiu o uso do atributo “alto teor de fibras", segundo a legislação brasileira, além da maior quantidade protéica obtida. O presente trabalho está submetido à patente intitulada: Farinha para fabricação de gêneros alimentícios, solução aromatizante livre de gordura vegetal hidrogenada para fabricação de gêneros alimentícios, biscoito tipo "snack" light e de elevado valor nutritivo, e processo para a fabricação do mesmo. 2005. Patente: Privilégio de Inovação no 0502694-6. / Extrusion cooking is a very important process for the food industry, used to manufacture a series of products as expanded snack foods, breakfast cereals, texturized proteins, etc. Corn snacks are nick-named as “junked foods" or are being considered foods with calories and no nutrients. Nevertheless they are largely consumed by the population, and this consumption has grown considerably in the past years, because of that, to improve nutritional value of those products will have a significative impact in population health. The aim of this work was to develop a process to obtain a corn based snack added of flaxseed with high nutritive quality that could be useful in nutritional programs. After initial experiments, 2 central composite designs (D1 and D2) were modeled, with 3 independent variables: moisture, temperature and flaxseed addition. The dependent (response) variables were: expansion ratio (ER) and shear strength (SS) because they are highly correlated with acceptability. The regression analysis for the quadratic model showed: D1: R2 = 89% (ER) and 84% (SS), but the model showed lack of fit; D2: R2 = 84% (ER) and 70% (SS), the model didn’t show lack of fit and the regression was statistically significant only for ER (p< 0.05). The results indicated that linear effects of both moisture and temperature, second order effect of temperature and interaction between moisture and temperature were significant. Flaxseed addition wasn’t significant. The derivatives of ER indicated an optimum point that reproduced maximum expansion. The optimum snack (30% flaxseed) has the composition (d.s.b.): 14.7% protein, 0.2% lipids, 1.7% ash, 4.9% soluble fiber and 10.3% insoluble fiber. The sensorial analysis revealed that color was rejected and flavor, texture and general aspect were accepted. Comparing to the traditional corn snacks that have less than 2% of fiber, the corn based flax snack besides the increment in protein can be named “high content of fiber" according to the Brazilian legislation.

Componentes extrudados da liga de alumínio AA 7108 pertencente ao sistema Al-Zn-Mg são frequentemente utilizados na área de transporte. No presente trabalho, a microestrutura da liga 7108 foi estudada nas seguintes condições: bruta de solidificação, após homogeneização e após extrusão. Foram utilizadas as seguintes técnicas complementares de caracterização microestrutural: microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microanálise por dispersão de energia acoplada ao MEV, difração de raios X, medidas de dureza Vickers e de condutividade elétrica. Após solidificação, a liga apresentou estrutura dendrítica, microssegregação e compostos intermetálicos. Após tratamento de homogeneização por cerca de 10 horas a 486ºC, ocorreu dissolução quase completa das partículas de intermetálicos e diminuição da microssegregação. Foi detectada também a presença da fase Al3(Zr,Ti), que não se dissolveu durante tratamento térmico de homogeneização de até 20 horas de duração. Durante a extrusão ocorreu recristalização com significativo refino de grão, além de formação de zona periférica de grãos grosseiros. A técnica de difração de raios X utilizando o método proposto por Williamsonn e Hall mostrou eficaz e promissora para acompanhar a homogeneização. / Extruded components of the aluminum alloy AA 7108 belonging to the Al-Zn-Mg system are often used in the transport area. In the present work, the microstructure of alloy 7108 was studied in the following conditions: after solidification, after homogenization heat treatment and after extrusion. The following complementary techniques of microstructural characterization were used: optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive microanalysis coupled to SEM, X-ray diffraction, Vickers hardness measurements and electrical conductivity. After solidification, the alloy presented dendritic structure, microssegregation and intermetallic compounds. After homogenization heat treatment for about 10 hours at 486 °C, almost complete dissolution of the intermetallic particles occurred and decreased microssegregation. The presence of Al3(Zr, Ti) phase was also detected, which did not dissolve during the homogenization heat treatment of up to 20 hours. During extrusion, recrystallization occurred with significant grain refining, in addition to formation of peripheral coarse grains zone. The technique of X-ray diffraction using the method proposed by Williamsonn and Hall showed effective and promising to accompany the homogenization.

O objetivo deste estudo foi avaliar a resistência de união à dentina da obturação de canais radiculares com cimentos à base de resina epóxica e de metacrilato, por meio do dispositivo material testing stage (MTS) acoplado ao microtomógrafo (&mu;CT), bem como avaliar qualitativamente a ruptura da massa obturadora por meio de imagens de &mu;CT. Além disso, foram utilizados o método de elementos finitos 3D e microscopia confocal de varredura a laser (MCVL) para verificar, respectivamente, a distribuição de tensões e presença de gaps na interface de união. Raízes de caninos superiores com 17 mm de comprimento foram submetidas ao preparo biomecânico com instrumentos rotatórios de níquel titânio, sob irrigação constante com NaOCl 1% e irrigação final com EDTA 17%. Os canais foram obturados pela técnica da condensação lateral com cones de guta percha e os cimentos: AH Plus, Epiphany SE ou RealSeal XT. As raízes foram armazenadas (100% de umidade, 37°C) por três vezes o tempo de endurecimento do cimento utilizado. Após este período, as raízes foram seccionadas para obtenção de dois slices (2 mm) de cada terço radicular. Um slices de cada terço foi submetido ao teste de push-out através de dispositivo mecânico MTS acoplado ao &mu;CT SkyScan 1174 (50kV, 80mA). Após o escaneamento inicial do slices, com resolução isotrópica de 13 &mu;m, filtro de 0.5 mm de Al e 360º de rotação, o teste mecânico foi iniciado até que ocorresse o deslocamento do material. Novo escaneamento foi realizado com os mesmos parâmetros iniciais, que determinou regiões de ruptura da massa obturadora em secções axiais. Os tipos de falhas foram avaliados por MCVL e classificadas em: adesivas, coesivas e mistas. Modelos 3D de elementos finitos foram gerados para os terços cervical, médio e apical, a partir de imagens de &mu;CT. No segundo slices de cada terço radicular, foi aferido o percentual de gaps do material obturador às paredes do canal radicular, por meio de MCVL e do programa OLS 4000. Os dados foram analisados por testes estatísticos paramétricos e não paramétricos (p<0,05). O cimento AH Plus [1,89 (1,01/2,39) MPa] apresentou maior resistência de união à dentina (p<0,001) quando comparado aos cimentos Epiphany SE [0,36 (0,29/0,44) MPa] e RealSeal XT [0,43 (0,32/0,54) MPa]. Para os cimentos AH Plus e RealSeal XT, os terços cervical e médio apresentaram maior resistência de união à dentina que o terço apical (p<0,001). As rupturas ocorreram nas margens da massa obturadora para o cimento AH Plus, enquanto os cimentos Epiphany SE e RealSeal XT tiveram este tipo de ruptura, bem como na própria massa obturadora. No cimento AH Plus, a interface de união mostrou maior concentração de tensões, que foram distribuídas principalmente na massa obturadora para os cimentos Epiphany SE e RealSeal XT. Houve predominância de falhas adesivas e mistas em todos os cimentos. Em relação ao percentual de gaps, o cimento AH Plus apresentou as menores médias (11,14% ± 4,03), com diferença estatisticamente significante (p<0,05) dos cimentos Epiphany SE (55,39% ± 13,46) e RealSeal XT (62,50% ± 6,72). O cimento à base de resina epóxica (AH Plus) apresentou a maior resistência de união à dentina e teve comportamento diferente em relação aos outros cimentos, quanto à ruptura da massa obturadora e distribuição de tensão interfacial. Além disso, o cimento AH Plus apresentou o menor percentual de gaps entre o material obturador e as paredes do canal radicular / The aim of this study was to evaluate the bond strength of epoxy resin- and methacrylate-based sealers to root dentin, using the material testing stage (MTS) coupled to a micro-computed tomography (&mu;CT) device and to qualitatively assess the root-filling mass rupture by &mu;CT images. Additional analyses were conducted using the 3D element finite method and confocal laser scanning microscopy (CLSM) to verify, respectively, the stress distribution and percentage of gaps on dentin filling material interfaces. Maxillary canine roots measuring 17 mm were subjected to biomechanical preparation with nickel-titanium rotary instruments under constant irrigation with 1% NaOCl and final irrigation with 17% EDTA. Canals were filled by the lateral condensation technique with gutta-percha cones and the following sealers: AH Plus, Epiphany SE or RealSeal XT. The roots were stored (100% humidity, 37 °C) for a period three times longer than the setting time required for each sealer and then sectioned transversally to obtain two 2-mm-thick slices from each root third. One slice of each third was subjected to the push-out test using the MTS coupled to the SkyScan 1174 &mu;CT (50 kV, 80 mA) with 13 &mu;m isotropic resolution, 0.5 mm Al filter and 360° rotation. After the initial scanning of the slice, the mechanical test was performed until material dislodgement occurred. A new scanning was performed using the same initial parameters. The axial sections obtained were used for qualitative evaluation of the root-filling mass rupture. Failure modes were assessed by CLSM and classified as adhesive, cohesive or mixed. 3D &mu;CT based finite element models were generated from cervical, middle and apical root thirds to simulate the push-out test. The second slice of each root third was used to assess the percentage of gaps between the filling material and the root canal walls, using CLSM with the aid of the OLS 4000 software. The data were analyzed by parametric and non-parametric tests (p<0.05). AH Plus presented higher bond strength [1.89 (1.01/2.39) MPa] to dentin (p<0.001) than Epiphany SE [0.36 (0.29/0.44) MPa] and RealSeal XT [0.43 (0.32/0.54) MPa]. For AH Plus and RealSeal XT sealers, the cervical and middle thirds showed higher bond strength to dentin than the apical third (p <0.001). The ruptures occurred in the margins of the root filling mass for AH Plus, while Epiphany SE and RealSeal XT had this type of rupture as well as in the root filling mass itself. AH Plus showed stress concentration on bond interface, while in Epiphany SE and RealSeal XT the stress was mainly distributed on the root-filling mass. Adhesive and mixed failures were the predominant fracture modes in all sealers. Regarding the percentage of gaps between the filling material and the root canal walls, AH Plus presented the lowest means (11.14%±4.03), differing significantly (p<0.05) from Epiphany SE (55.39%±13.46) and RealSeal XT (62.50%±6.72) sealers. The epoxy resin-based sealer (AH Plus) presented the highest bond strength to dentin, which had different behavior from other sealers regarding root-filling mass rupture and interfacial stress distribution. Moreover, AH Plus resulted in the lowest percentage of gaps between the material and the root canal walls

O objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade técnica do desenvolvimento de uma miniextrusora dupla-rosca corrotativa que, além de processar a matéria-prima, possa exercer a função de um cabeçote de impressão 3D. Os avanços tecnológicos na área da manufatura relacionados à impressão 3D têm gerado grande entusiasmo nos últimos 10 anos, na medida em que possibilitam a fabricação de formas geométricas de alta complexidade diretamente a partir de arquivos digitais, agilizando a cadeia de produção e reduzindo custos de ferramental associados. Apesar das inúmeras vantagens, a Manufatura Aditiva (MA) ainda é uma tecnologia em desenvolvimento e, portanto, apresenta desafios para que possa realmente atender às novas demandas criadas pela comunidade científica e industrial, muitos deles relacionados com a busca por novos materiais de impressão, com a melhoria dos materiais utilizados, das estratégias de deposição visando menor tempo de fabricação e maior precisão dimensional e com a ausência de padronização para os processos. As tendências no desenvolvimento de materiais para as técnicas de MA por extrusão apontam tanto para a elaboração de compósitos de matriz polimérica e blendas capazes de conferir propriedades mecânicas mais apropriadas às impressões e/ou proporcionar novas funcionalidades, quanto para o desenvolvimento de sistemas que possibilitem a deposição de matérias-primas diferenciadas ou a incorporação de soluções de pós-processamento para compor sistemas híbridos de manufatura. Nesse contexto, a principal motivação deste trabalho é a ausência de um equipamento para produção de compósitos poliméricos e blendas a partir pequenas quantidades de material em pó (cerca de 200 g) e que também seja capaz de estruturar objetos tridimensionais por meio da deposição de camadas sucessivas de material fundido. A fim de obter o conjunto de parâmetros geométricos e operacionais fundamentais para a definição e avaliação da miniextrusora dupla-rosca, houve a necessidade de se desenvolver um procedimento sistemático integrando conceitos de projeto de máquinas, processo de extrusão dupla-rosca e reologia aplicados ao contexto da MA. O método de projeto resultante considera requisitos funcionais e restrições geométricas específicas, conciliando a necessidade de manter uma folga constante entre as roscas com a desejada ação de autolimpeza obtida por meio da interpenetração das mesmas. A capacidade de processar o material viscoso com o torque fornecido às roscas, requisito crítico a ser atendido, foi avaliada teoricamente para o ABS (acrilonitrila butadieno estireno) virgem e validada experimentalmente para três sistemas baseados em ABS com auxílio de um reômetro de torque. Ao final do estudo, foi obtido um modelo geométrico virtual de dimensões reduzidas (69,6x75x201 mm) e na sequência foi construído um mock-up com auxílio da impressão 3D para avaliação das tolerâncias dimensionais, cinemática e funcionalidades básicas do conjunto. Estima-se que a miniextrusora projetada, operando a 10 rpm, seja capaz de processar até 0,2 kg/h e gerar 60% do calor necessário para a fusão (ABS), mostrando-se viável para aplicação como cabeçote intercambiável de impressão 3D destinado à pesquisa de novos materiais para MA. / The objective of this document is accessing the development feasibility of a mini co-rotating twin-screw extruder capable of mixing different materials and performing the function of 3D printhead. The technological progress in the manufacturing context related to 3D printing have generated great enthusiasm in the last 10 years, as it enables fabricating complex geometric shapes directly from digital files, speeding up production chain and reducing associated tooling costs. Despite the many advantages, Additive Manufacturing (AM) is still an emerging technology and must overcome challenges to effectively meet the new demands created by scientific and industrial communities, many of them related to the search for new building materials, improving current materials and deposition strategies, in order to achieve faster fabrication and increased dimensional precision, as well as the lack of process standardization. Tendencies towards material development to AM techniques based in extrusion points to the formulation of different polymer matrix composites and blends capable of imparting more appropriate mechanical properties to the 3D prints and/or provide new functionalities, as well as to the development of systems capable of depositing special raw materials or to the incorporation of post processing solutions composing hybrid manufacture systems. In that context, the main motivation for this work is the lack of an equipment for producing polymer composites and blends from small amounts of powder material (about 200 g) that is also capable of structuring three-dimensional objects depositing successive layers of fused material. In order to obtain the fundamental geometric and operational parameters set to define and access the mini twin-screw extruder, it was necessary to develop a systematic procedure integrating concepts from machine design, twin-screw extrusion and rheology applied to the AM context. The resulting design method considers specific functional requisites and geometric constraints, conciliating the need for a constant clearance between the screws and the desired self-cleaning action obtained with closely intermeshing screws. The capacity to process viscous material with the torque provided to the screws, a critical requisite to be met, was theoretically evaluated considering ABS resin (acrylonitrile butadiene styrene) and experimentally validated to three polymer systems based in ABS with a torque rheometer. At the end of the study, a virtual geometric model with reduced dimensions (69.6x75x201 mm) was obtained and then a mock-up was 3D printed in order to evaluate dimensional tolerances, cinematics and basic functionalities. It is estimated that the mini twin-screw extruder designed is able to process up to 0.2 kg/h running at 10 rpm and generate 60% of the heat necessary to melt the polymer (ABS), showing to be feasible to its application as an interchangeable 3D printhead for research of new materials in AM.

Este trabalho tem como objetivo a modelagem por grafo de ligação (Bond Graph) de uma máquina de extrusão de borracha para pneumáticos e a identificação experimental dos parâmetros do modelo BG. Esta modelagem possibilita modelos contínuos no espaço de estados que podem ser convertidos para modelos contínuos em função de transferência. A metodologia de identificação de sistemas fornece modelos discretos de função de transferência que podem ser convertidos, apropriadamente, em modelos contínuos em função de transferência, sendo esses comparados com os modelos contínuos em função de transferência da modelagem BG com o objetivo de validar e melhorar a realidade do modelo teórico. O processo decorre a quente, faz-se necessário um controle da velocidade do parafuso de extrusão com referência ao tapete de resfriamento para obter o perfil de material dentro das especificações de tamanho e peso determinadas pelo departamento de qualidade do produto. Para o processo de identificação foi desenvolvido um sistema de aquisição de dados via microcomputador PC com condicionamento de sinais AD/DA e um programa de computador, em linguagem LabVIEW, o qual controla o sistema de aquisição de dados e armazena as leituras para a identificação off-line. Para o processo de identificação e validação dos modelos foram utilizadas as ferramentas de identificação de sistemas do programa de computador MATLAB.

Um processo de extrusão de baixo custo e sem passivo ambiental do polímero de PoliAcriloNitrila (PAN) só recentemente foi viabilizado pela utilização do plastificante 1,2,3-propanotriol. A caracterização de fibras e filmes, obtidos por esse processo inovador, foram objeto de estudo no presente trabalho. A obtenção de fibras de PAN pelo processo de extrusão mostra potencial na redução de custo como precursor de fibras de carbono, em relação ao processo via fiação a úmido utilizado atualmente. As fibras de PAN foram submetidas a tratamento térmico na faixa de 200C até 300C, correspondente ao processo de estabilização/oxidação desse polímero, que é etapa limitante no processo de obtenção de fibras de carbono. Foram utilizadas na caracterização as técnicas de espectroscopia, análise térmica e microscopia. Os resultados mostraram que o processo de estabilização/oxidação das fibras de PAN extrudada foram coerentes com outros trabalhos que estudaram esse material, conformado por outros processos de fiação. De forma similar, filmes de PAN obtidos por extrusão em condições equivalentes, foram submetidos a tratamentos em plasma de micro-ondas gerados a baixa pressão, para modificação de propriedades adesivas. A viabilização de filmes de PAN de baixo custo possibilita a utilização do polímero como componente de filmes multicamadas. Foram caracterizados os ângulos de contato dos filmes sem tratamento e com tratamento a plasma em atmosfera de nitrogênio e de argônio. O cálculo do trabalho de adesão foi efetuado por meio da equação de Young-Dupré. A energia superficial foi calculada pela média harmônica e média geométrica, utilizando a técnica de dois líquidos propostos por Fowkes e Wu. Os resultados mostraram que tanto para os processos a plasma de nitrogênio quanto para o processo a plasma de argônio, ocorreram mudanças na atividade superficial, com aumento da molhabilidade da superfície do filme polimérico.

O amido termoplástico (TPS) é um material biodegradável, de baixo custo, com grande potencial para aplicação na composição de plásticos biodegradáveis. Muitos estudos têm sido realizados no sentido de melhorar algumas de suas propriedades, principalmente a sua baixa resistência mecânica, elevada hidrofilicidade, e baixa miscibilidade com polímeros comerciais, fatores que dificultam a ampliação da utilização desse material como plástico biodegradável. Uma alternativa para melhorar tais propriedades, é a produção de blendas destes materiais com outros polímeros. Contudo, quando a natureza química dos materiais a serem combinados é muito diversa, faz-se necessário compatibilizar os materiais, em geral obtida pela adição de agentes compatibilizantes ou promovendo reações durante a extrusão, processo denominado compatibilização reativa. No trabalho, diferentes alternativas foram investigadas com o intuito de aumentar o potencial de aplicação do amido, entre elas: o efeito do ácido cítrico na modificação do amido; o uso da ureia para estabilização da massa molar do amido via extrusão reativa permitindo seu reprocessamento; a modificação do amido com ácido cítrico e ou 4,4\'-difenil metano diisocianato e o uso de dois processos de extrusão reativa para produção do amido termoplástico; a produção de blendas de amido com poli(butileno adpato co-tereftalato) e poli(ácido lático); a produção do amido termoplástico com reticulação termorreversível pela incorporação de reações de Diels-Alder. Foram feitas diversas caracterizações entre elas, análise das propriedades térmicas por meio das técnicas de termogravimetria (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise dinâmicomecânica (DMA) ensaios mecânicos, absorção de umidade, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises reológicas, cromatografia (HPSEC) e viscosimetria. Os resultados das investigações contribuíram para o desenvolvimento de novos polímeros termoplásticos ou termorrígidos a base de amido de milho e esclareceram questões não abordadas na literatura, sobre a modificação do amido via processo de extrusão reativa. / Thermoplastic starch (TPS) is a biodegradable material, inexpensive, with high potential of usage in the biodegradable plastics composition. Many studies have been performed to improve some properties, mainly its low mechanical strength, high hydrophilicity and low miscibility with commercial polymers, factors that hinder the usage expansion such material as plastic. An alternative to improve these properties is the polymer blends of starch production with other polymers. However, when the materials chemical nature is quite variable then is necessary to make the polymers compatible. Usually, the reactive compatibility is obtained by the addition of coupling agents or promoting reactions during extrusion. In the present study, new alternatives were studied in order to increase the starch application potential including: the citric acid effect on starch modification; use of urea to stabilize the starch molecular weight by reactive extrusion allowing its reprocessing; the starch modification with citric acid and 4,4\'-diphenyl methane diisocyanate and the use of two reactive extrusion processes for thermoplastic starch producing; starch blends production with poly (butylene adipate co-terephthalate) and poly (lactic acid); the starch modification by incorporating crosslinking thermoreversible Diels-Alder adduct. Several characterizations were made including thermal analysis by means of thermogravimetry (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), dynamical mechanical analysis (DMA) mechanical testing, moisture absorption, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), rheology analysis, chromatography (HPSEC) and viscometry. The research results have contributed to the development of new thermoplastic polymers or thermosetting from corn starch and helped to clarify issues not addressed in the literature about the starch modification by reactive extrusion process.