Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:42:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269114.pdf: 4224720 bytes, checksum: 1685698581779a6d85d005b61ffb8630 (MD5) / O referido trabalho discorre sobre a importância da adoção de um processo sistêmico para a atividade de projeto do sistema de refrigeração aplicado nos moldes para a injeção de materiais poliméricos. Para o desenvolvimento da proposta, inicialmente, buscaram-se subsídios na revisão bibliográfica sobre o processo de injeção de materiais poliméricos, em cujo contexto encontra-se, inserido a ferramenta (molde) adotada na obtenção do produto e o processo de desenvolvimento de produtos (PDP), principalmente no que se refere à obtenção de produtos fabricados à base de materiais poliméricos, conseqüentemente o projeto da ferramenta. A partir dos estudos e análises desenvolvidas durante a revisão bibliográfica, foi elaborado a proposta de uma sistemática, que tem como objetivo nortear às ações desenvolvidas durante o projeto do referido sistema de refrigeração. Esta proposta foi avaliada junto a dois grupos distintos de avaliadores, sendo um formado por profissionais envolvidos diretamente com o projeto do molde de injeção (projetistas) e um segundo com profissionais envolvidos com o processo de desenvolvimento de produtos e injeção de materiais poliméricos (especialistas). Os resultados desta avaliação indicaram, que a sistemática proposta apresenta-se eficiente na atividade de nortear as ações desenvolvidas durante o processo de projeto do sistema de refrigeração, já que a mesma atendeu aos critérios pré-estabelecidos para a referida avaliação. Diante aos fatos apresentados, conclui-se que a sistemática proposta auxilia as ferramentarias e escritórios de projetos durante a atividade de projeto do sistema de refrigeração aplicado ao molde para injeção de materiais poliméricos, de forma ordenada, integrando as fontes de informações, com as respectivas fases de projeto. Podendo ainda, ser empregada durante a preparação, formação e atualização de profissionais envolvidos no processo de projetos de moldes de injeção.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:55:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276588.pdf: 12165513 bytes, checksum: eee3d712ee49dfca230583911589deee (MD5) / Com o surgimento de novos materiais para aplicação em produtos inovadores, a engenharia se vê diante de questões a serem solucionadas em praticamente todas as etapas do seu desenvolvimento. Nas etapas de projeto conceitual, preliminar e detalhado do produto, aspectos como processo produtivo e simulação de desempenho mecânico devem ser avaliados com muita atenção de forma que os requisitos técnicos e econômicos sejam atendidos concomitantemente. Neste sentido, os materiais compostos, que estão constantemente em evolução para serem adaptados às novas demandas da engenharia, necessitam de modelos matemáticos aperfeiçoados, de forma que seu comportamento seja compreendido e o desempenho mecânico de produtos fabricados com estes materiais seja previsto. Sendo a injeção um processo produtivo comumente utilizado para fabricar peças em material polimérico, é importante simular não somente seu desempemho mecânico, mas também o processo de injeção. Parâmetros como ponto de injeção, temperatura e pressão de injeção, tensões residuais, são aspectos importantes a serem avaliados nesse momento. Se ao material polimérico forem adicionadas fibras curtas ainda no processo de injeção, de forma a reforçar mecanicamente essa peça, o parâmetro orientação das fibras passa a ter um papel importante nessa avaliação de desempenho, além do fato do material se tornar ortotrópico, tendo propriedades mecânicas diferentes em três eixos ortogonais. Em razão do exposto acima, este trabalho tem como objetivo, desenvolver um modelo matemático para a viscoelasticidade linear ortotrópica para empregá-lo em materiais compostos feitos com uma matriz polimérica com insertos em fibra de vidro curta. Para aplicar este modelo matemático, propôe-se realizar um estudo de caso de uma peça automotiva produzida pela empresa Schaeffler e analisá-la desde o seu processo de injeção até a avaliação do seu desempenho mecânico. Estas duas etapas serão analisadas numericamente fazendo uso de dois softwares que se integram e posteriormente por meio de microscopia eletrônica e ensaio mecânico. Ensaios mecânicos de tração e de fluência em corpos de prova serão realizados de forma a alimentar o modelo matemático com as propriedades mecânicas do material empregado para a fabricação da referida peça. / With the development of new materials for aplication in innovative produts, engineering is in front of questions to be solved in some steps of its design. At the conceitual project, preliminary project and the detailed project of the product, aspects as production process and simulation of the mechanical performance would be analysed in order to technicals and economics requests be met together. So, composites materials which are in constant evolution need advanced mathematical models in order to prevent the mechanical behaviour of components produced with this material. As the injection process is commonly used to produce components in polymeric materials is important to simulate not only the mechanical behavior but also the injection process. Parameters like injection point, temperature and pressure injection and residuals stress are important variables to be analysed. If adicionally short fibers are introduced in the injection process, as a mechanical strengthening to improve the performance of the component, the fiber orientation and the orthotropic properties have to be determined. So, the objectif of this work is to develop a mathematical model for a linear viscoelasticity in composite materials made with polymeric matrix and short fiber. In order to apply this model, it is proposed a case study in an automotive component produced by Schaeffler Company and investigate its injection process and its mechanical behavior. These two steps will be investigated numerically using two softwares that are integrated. After that, electronic microscopy and mechanical tests will be made. Tensile tests and creep tests will be made in specimes in order to determine elastics constants and time variable data for the mathematical model.

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

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.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T07:58:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No cenário mundial de incremento da globalização e integração de mercados, de busca por crescentes requisitos de qualidade e manufaturabilidade, a atividade de desenvolvimento de produtos vem adquirindo reconhecimento como instrumento estratégico de promoção da competitividade industrial. Este instrumento permite as empresas acelerarem sua capacidade de desenvolvimento de produto, otimizar parâmetros dos processos produtivo, minimizar custos, agregar valor aos produtos e, consequentemente, reduzir o tempo de lançamento de produtos no mercado. Neste cenário, os componentes injetados constituem uma categoria especial de produtos industriais que, com relação ao processo de projeto e estimativa de custos apresentam características peculiares, as quais são estudadas ao longo desta Tese. Neste contexto, considerando as lacunas existentes, nesta Tese é proposta uma metodologia de projeto e estimativa de custo de componentes injetados em suas fases iniciais dentro do contexto da Engenharia Simultânea considerando a multidisciplinaridade e a interdisciplinaridade das informações e conhecimento de especialistas em projeto de produto, processo de injeção, molde de injeção, material de injeção e custo. Outro ponto a ser destacado, refere-se ao emprego de programas computacionais auxiliando a atividade de projeto de componentes injetados. Neste sentido, esforços tem sido concentrados no desenvolvimento de programas para auxiliar a modelagem do produto nas fases de projeto preliminar e detalhado, principalmente, visando auxiliar a simulação da injeção do componente nas cavidades do ferramental. Por outro lado, observa-se que existe uma lacuna para o desenvolvimento de programas computacionais para auxiliar a definição de especificações de projeto e estimativa de custos, onde um grande número de informações devem ser manipuladas simultaneamente e de forma integrada. Neste sentido, nesta Tese é apresentada a implementação computacional de ferramentas para auxiliar a operacionalização das fases de projeto informacional e estimativa de custo. Neste sentido foram desenvolvidos dois programas computacionais, sendo eles: o SISCOI ( Software de Apoio a Definição das Especificações de Projetos de Componentes Injetados ) e SisCusto ( Software de Apoio a Estimativa de Custos de Componentes Injetados ).

Orientador: João Sinezio de Carvalho Campos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T12:36:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IvanovJunior_Anatoli_M.pdf: 1192015 bytes, checksum: f5927a9e17a52427545658820eae73f8 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A utilização de borracha SIS (copolímero em bloco estireno/isopreno/estireno) em diversas aplicações tais como solados de sapatos, artefatos de vedação, adesivos com baixa resistência térmica (até 40º C). No entanto, neste trabalho apresentam -se os resultados obtidos com a incorporação de PPO (polioxidofenileno) a borracha SIS, o que resulta o aumento de resistência térmica da borracha, ampliando assim suas aplicações. Neste trabalho estudou-se a melhor condição em massa dos materiais SIS e PPO. De acordo com análises físico-químicas encontrou-se a composição de 50% de cada material uma condição onde se tem um incremento na resistência térmica da borracha de até 70° C, o que então era de -51º C. No sentido de apresentar uma aplicação, realizou-se a confecção de um laminado auto-adesivo com resistência térmica até 70º C. / Abstract: The rubber use SIS (block copolymer) in several such applications as shoes, technical engines, stickers with low thermal resistance (up to 40º C). However, in this work they come the results obtained with the incorporation of PPO (polioxide phenilene) on rubber SIS, with results the increase of thermal resistance of the rubber, increase the applications. In this work it was studied the best condition in mass of material SIS and PPO. In agreement with analyses it met the composition of 50% of each material a condition where an increment is had in the thermal resistance of the rubber of up to 70° C, what then was of -50º C. In the sense of presenting an application, it took place the adhesive laminated with thermal resistance up to 70º C. / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ilmar Ferreia Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T22:41:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RochaJunior_JoseCarlosFreireda_M.pdf: 5587641 bytes, checksum: e309787b70fbd2736854054838461ab1 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo simular o funcionamento do mecanismo de fechamento de uma máquina injetora de plásticos de 5 pontos, com a finalidade de gerar dados para projetá-Ia de maneira mais eficiente. Foi desenvolvido um programa computacional, para a análise cinemática e dinâmica do mecanismo, considerando-se os vínculos, a geometria do mecanismo, o atrito entre componentes, as propriedades geométricas como massa, inércia e centro de gravidade, e em seguida aplicando-se o método de Newton-Euler. Com os resultados gerados, é possível determinar a força de travamento disponível para a máquina e a curva da força de fechamento, viabilizando o dimensionamento, de maneira mais precisa e econômica, do sistema hidráulico da máquina, que fornece a vazão de óleo necessária para realizar o movimento. Os resultados desse trabalho são de fundamental importância para o projeto otimizado deste tipo especial de máquina, assim como para pesquisas futuras na área de análise estrutural ou projeto do sistema de controle, onde é necessário o conhecimento do comportamento dinâmico da máquina e de seus componentes / Abstract: The simulation of an injection molding machine clamp mechanism is presented in this work aiming data generation to design in a wiser way. A computational program was written, for mechanism kinematic and dynamic analysis, considering the constraints, the mechanism geometry, friction between components, geometric properties (mass, inertia and gravity center) and applying the Newton-Euler method. With the aftermath, it is possible to determine the clamp force available and the closing force curve, making possible to project in a precise and economical way, the hydraulic system, which supplies the oil outlet needed to execute the motion. The results are of fundamental importance in the optimization of such machines, for future studies where it is necessary to know the dynamic behavior of the machine and its components, in structural analysis or control system design / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

[pt] Este trabalho apresenta uma formulação puramente baseada em plasticidade para ser aplicada à otimização topológica. A principal ideia da otimização topológica em mecânica dos sólidos é encontrar a distribuição de material dentro do domínio de forma a otimizar uma medida de performance e satisfazer um conjunto de restrições. Uma possibilidade é minimizar a flexibilidade da estrutura satisfazendo que o volume seja menor do que um determinado valor. Essa é a formulação clássica da otimização topológica, que é vastamente utilizada na literatura. Não obstante fornecer resultados interessantes, condições adicionais devem ser levadas em consideração para viabilizar sua aplicação prática. O projeto estrutural aborda dois aspectos principais: (i) a estrutura não deve colapsar, suportando os carregamentos aplicados (critério de segurança); e (ii) deverá se sujeitar a um valor máximo aceitável de deformação (critério de aceitabilidade). Consequentemente, a otimização topológica clássica deve ser modificada de forma a encontrar a distribuição de material correspondente ao menor volume possível tal que o critério de segurança seja verificado. O referido critério de segurança pode ser definido como limitar as tensões elásticas ao critério de plastificação em todo o domínio. Esta definição resultou em um novo ramo de pesquisa: a otimização topológica com restrições de tensões. Por outro lado, entende-se que o projeto estrutural plástico é preferível quando um projeto ótimo é almejado, uma vez que permite um maior aproveitamento da resistência do material. Dessa forma, este trabalho aborda a incorporação do projeto estrutural plástico à otimização topológica como método mais vantajoso do que a otimização topológica clássica e a com restrições de tensões. A formulação proposta é uma extensão da análise limite, que fornece uma estimativa da carga de colapso de uma estrutura diretamente por meio da programação matemática, assegurando a eficiência computacional da metodologia proposta. De forma a verificar a otimização topológica plástica e comparar a topologia final com as obtidas através da otimização topológica clássica e da com restrição de tensões, são apresentados exemplos numéricos. / [en] This work presents a full plastic formulation to be applied within topology optimization. The main idea of topology optimization in solid mechanics is to find the material distribution within the domain so that it optimizes a performance measure and satisfies a set of constraints. One might seek to minimize the compliance satisfying that the volume is less than a given value. The aforementioned formulation is the standard topology optimization which has been used widely in literature. Although it provides interesting results, additional requirements must be taken into account when practical application is concerned. Structures are designed considering two main aspects: (i) the structure must not collapse, supporting the applied loads (safety criterion); and (ii) its displacements must be lower than a prescribed bound (serviceability criterion). Consequently, the standard formulation shall be modified, finding the material distribution corresponding to the minimum volume such that the safety criterion is met. Said safety criterion may be defined as restraining the elastic stresses to the yield criterion in the entire domain. This definition has resulted in a new branch in this research field: the stress constrained topology optimization. On the other hand, it is understood that the plastic design criterion is preferable when optimization is intended, since it fully exploits the material strength. Therefore, this work addresses the incorporation of the plastic design criterion into topology optimization as a more advantageous method than standard and stress constrained topology optimization methods. The proposed formulation is an extension of limit analysis, which provides an estimative of the collapse load of a structure directly through mathematical programming, ensuring computational efficiency to the proposed methodology. Lastly, numerical examples are shown to verify plastic topology optimization and the final topology is compared with those provided by standard and stress constrained topology optimization methods.

[pt] A interface do lixo urbano com a questão do Ecodesign é o fio condutor deste trabalho. A conscientização da importância do comprometimento do homem com seu meio ambiente, tem direcionado a inserção do Design no cenário da sustentabilidade. A partir da relação do homem com seus objetos e o acúmulo do lixo urbano, são apresentados, um estudo da composição dos resíduos sólidos urbanos na sociedade contemporânea, e as medidas atuais de gerenciamento deste problema. O papel do designer, como agente inovador, assume uma função neste cenário investigando as alterantivas para evitar a formação do lixo urbano, sob o enfoque da sustentabilidade. O que está sendo proposto, neste trabalho, é acentuar as perspectivas que se descortinam, para gerenciar o resíduo que pode ser evitado. Com o foco na desmaterialização e na biodegradabilidade, são apresentadas as possibilidades para a realização deste novo gerenciamento.A importância da inserção do plástico biodegradável, no processo produtivo, é relatada através do panorama mundial e das pesquisas que estão sendo realizadas no Brasil acerca deste material. O Ecodesign, desta forma, possibilita o aparecimento de uma atitude projetual direcionada para a qualidade de vida do homem e para a sobrevivência do nosso planeta. / [en] The interface between urban wastes and the issue of Ecodesign is the central theme of this work. Increasing awareness of the importance of man's commitment to the environment has moved Design towards sustainability. On the basis on the relation between people and their objects and the accumulation of urban refuse, a study is made of the make up of solid waste in contemporary cities, and present management measures for dealing with this problem are examined. The role of the designer as innovator in this context is to investigate alternatives to avoid accumulation of urban waste, from the perspective of sustainability, stressing new ways of managing avoidable wastes. Novel management measures are proposed, with emphosis on dematerialization and biodegradability. The importance of introducing biodegradable plastic in the productive process is described in the context of the world situation and of ongoing research on this material in Brazil. In this way, Ecodesign gives rise to an attitude in project design that aims at improved quality of life for people and the survival of our planet.