Thesis (M.S.)--University of Missouri--Rolla, 2007. / Vita. The entire thesis text is included in file. Title from title screen of thesis/dissertation PDF file (viewed May 4, 2007) Includes bibliographical references.

Thesis (MEng)--University of Stellenbosch, 2004. / ENGLISH ABSTRACT: Rapid prototyping (RP) technologies have expanded vastly over recent years. With the advent of new materials along with new processes, each technology has been contributing to the diversities in different fields of application for the growing technologies. In the course of improvement, it is however critical to understand exactly what the capability of each individual technology is in order to compare future improvements, or even to compare current processes and technologies. The objective of this research has been to develop capability profiles of prominent RP technologies: 3D-Printing (3DP), Selective Laser Sintering (SLS), and Laminated Object Manufacturing (LOM) - in which different characteristics of each technology are measured and quantified. A capability profile may be regarded as a set of building blocks that give a representation of the RP technology's ability and is defined by quantifying the following characteristics: Accuracy (both dimensional- and geometrical accuracy) Surface finish measures Strength and elongation Build time, and Cost The significance behind developing capability profiles lies in the need to more accurately describe and compare each of the different processes - especially Z Corporation's 3DP, since although this process is regarded as very capable in many areas, little has been published to substantiate this opinion. When users of these technologies are pushing the limits of their machines, it becomes critical to know exactly what these boundaries are in order to know with some measure of certainty that they will be able to fulfil a certain customer demand or expectation. For South Africa in particular, the industry's growing interest in rapid prototyping is triggering inevitable questions as to whether a certain RP technology can produce the desired solutions to their problems. The South African industry's growing awareness about rapid prototyping is opening new doors for better solutions to new and existing problems - but ultimately, before investing money, customers want to know if RP is going to meet the standards needed to solve their solutions. On a more general level, this study can also be seen to bear significance in contributing to research in what has become known as rapid manufacturing (RM). This term is defined as the manufacture of end-use products using additive manufacturing techniques. RM must guarantee long-term consistent component use for the entire product life cycle or for a defined minimal period for wearing parts [1]. However, before it is possible to guarantee long-term consistency of components, one must first ensure consistency of the process. Once a process is consistent, the next question becomes: What is it capable of doing consistently? This study aims to answer this question for the three processes (3DP, SLS and LOM) mentioned earlier. In doing so, this study and its development of capability profiles, seeks to contribute and be of value in both academic circles as well as for industry partners and system manufacturers. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Snelle Prototipering (SP) tegnologieë het die afgelope jare ongelooflike groei ondervind. Met die ontwikkeling van nuwe materiale tesame met nuwe prosesse, het elke tegnologie bygedra tot 'n diversiteit in moontlike toepassings vir 'n verskeidenheid van velde. Met 'n mikpunt van aaneenlopende verbetering, is dit egter krities om te verstaan presies wat elke individuele tegnologie se vermoëns is. Dit maak dit dan moontlik om toekomstige verbeteringe te vergelyk, of om selfs huidige prosesse met mekaar te vergelyk. Die doel van hierdie navorsing was om vermoënsprofiele van prominente SP tegnologieë te ontwikkel: 3D-Printing (3DP), Selective Laser Sintering (SLS) en Laminated Object Manufacturing (LOM) - waarin verskillende karaktereienskappe van elke tegnologie gemeet en gekwantifiseer word. 'n Vermoënsprofiel mag beskou word as 'n stel boustene wat 'n weerspieëling gee van die SP tegnologie se vermoë en word gedefinieer deur die kwantifisering van die volgende karaktereienskappe: Akkuraatheid (beide dimensionele- en geometriese akkuraatheid) Oppervlakgehalte metings Treksterktes en verlengings Bou- of vervaardigingstye, en Kostes Die rede waarom dit belangrik is om vermoënsprofiele te ontwikkel berus by die behoefte om die verskillende prosesse met meer akkuraatheid te beskryf en te vergelyk - veral Z Corporation se 3DP. Alhoewel hierdie proses algemeen beskou word as baie bevoeg in vele areas, is min informasie al gepubliseer om hierdie opinie te ondersteun. Wanneer gebruikers van hierdie tegnologieë hul masjiene tot die limiete druk, begin dit krities raak om presies te weet wat daardie grense is, sodat hulle met 'n sekere mate van sekerheid sal kan sê of hulle sal kan voldoen aan kliënte se behoeftes of verwagtinge. Die Suid-Afrikaanse industrie se belangstelling in SP tegnologieë begin al hoe meer groei, en daarmee saam, begin vrae ontstaan tot watter mate snelle prototipering wel werkbare oplossings kan produseer vir hul probleme. Hierdie groeiende bewustheid van die Suid-Afrikaanse industrie begin dus ook nou nuwe paaie openbaar vir beide nuwe en ou probleme - maar uiteindelik, voordat kliënte egter bereid sal wees om geld te belê, sal hulle wil weet of snelle prototipering die standaarde gaan behaal wat nodig sal wees om juis hierdie oplossings te verwesenlik. Op 'n meer breë vlak, beoog hierdie studie om ook 'n bydrae te maak in die groeiende navorsingsveld van snelle vervaardiging (SV). Hierdie is 'n term wat gedefinieer word as die vervaardiging van endgebruiker produkte, met die benutting van byvoegings-vervaardigings tegnieke. SV moet versekering bied vir komponente se werkverrigting op die lange duur vir die hele produk se lewenssiklus, of ten minste vir 'n gedefinieerde minimale tydperk in die geval van slytasie-parte [1]. Maar voordat dit moontlik sal wees om hierdie versekering te bied, moet mens eers die versekering kan bied van 'n proses se werkverrigting. Wanneer die prosesse betroubaar en deurlopende resultate lewer, word die volgende logiese vraag gestel: Wat presies, is hierdie proses in staat om betroubaar te lewer? Hierdie studie beoog om juis hierdie vraag te beantwoord vir die drie prosesse (3DP, SLS en LOM) wat vroeër genoem is. Dienooreenkomstig, met die ontwikkeling van vermoënsprofiele van hierdie prosesse, behoort hierdie studie van waarde te wees vir beide akademici, sowel as industrie-lede en vervaardigers van SP tegnologieë.

Peças cerâmicas são normalmente produzidas através da aplicação de calor sobre argilas transformadas, de matérias-primas naturais ou materiais sintéticos, utilizando água e/ou outros aditivos como agentes de ligação, para formar um produto rígido, seguido por um processo de conformação. Alguns dos métodos mais comuns de conformação incluem extrusão, colagem, prensagem, colagem em fita e moldagem por injeção. No entanto, o uso de tecnologias de prototipagem rápida na fabricação de materiais cerâmicos tem aumentado nos últimos anos devido às suas muitas vantagens, porém poucos estudos foram realizados utilizando como matéria-prima a alumina em impressão 3D. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes ligantes (PVA, PVAc e Goma Arábica) nas propriedades físicas de peças de alumina obtidas por impressão 3D por jato de tinta. Além disto, avaliar também a influência da granulometria do pó na confecção destas peças. Porosidade aparente, densidade aparente, retração após tratamento térmico, resistência mecânica e tamanho de poro foram avaliados. Os resultados obtidos demonstraram que as peças com melhor acabamento e propriedades fisicas foram as com o ligante PVA. Ainda, foi aumentado o teor de ligante de 3 para 5% em massa. Nas amostras com 3%, uma granulometria média favoreceu a obtenção de melhores resultados estruturais e de aparência, sendo, por exemplo, os valores de resistência mecânica de 47MPa, porosidade aparente média de 30% e tamanho médio de poro próximo de 21μm. Para a concentração de 5%, foi a granulometria menor que obteve os melhores resultados, onde os valores de resistência mecânica, porosidade aparente média e tamanho de poro, por exemplo, foram de 63MPa, 22% e 21 μm, respectivamente. Para todos os ligantes e granulometrias a retração volumétrica média foi de ~50%. Conclui-se desta forma, que comparativamente, as peças impressas com os resultados mais satisfatórios foram as peças da composição com 5% de ligante PVA, passante em peneira 325 ABNT. / Ceramics pieces are typically produced by the application of heat upon processed clays, natural raw materials or chemically synthetic materials, accomplished of water and/other additives as binders, to form a rigid product followed by a shape forming process. Some of the most common forming methods for ceramics include extrusion, slip casting, pressing, tape casting and injection molding. However, the use of rapid prototyping technologies in the manufacture of ceramic materials in the biomedical area has increased in recent years due to its many advantages and few studies are conducted on obtaining alumina pieces intended for biomedical applications by 3D printing. Thus, the aim of this work was to evaluate the influence of different binders (PVA, PVAc and gum arabic) on the final properties of alumina parts obtained by inkjet printing. Moreover, was evaluated the influence of particle size in manufacturing parts. Apparent porosity, apparent density, retraction after thermal treatment, mechanical strength and pore size were evaluated. The results showed that the parts with PVA binder achieved a better appearance and better final properties. Further, the binder amount of 3 was increased to 5%wt. Samples with 3%wt and a mean particle size promoted to obtain the major structural results and appearance being, which for example, the mechanical strength was 47MPa, mean apparent porosity was 30% and mean pore size of 21μm. Samples with 5%wt and the minor particle size achieved the major results, where, for example, the values of mechanical strength, mean apparent porosity and mean pore size were 63MPa, 22% and 21μm, respectively. To all binders and particle size the volumetric shrinkage was ~ 50%. It was concluded, comparatively, the printed parts with the most satisfactory results were samples with 5%wt PVA, sieved at 325 mesh.

Até recentemente as novas tecnologias de fabricação digital só eram encontradas na indústria e em algumas universidades. Hoje essas tecnologias estão cada vez mais acessíveis e baratas e têm se consolidado como grandes aliadas no processo de projeto em áreas como Arquitetura, Design e Engenharia. Ambientes como os Fab Labs têm auxiliado o processo de desenvolvimento de produto e a realização de experimentações através da prototipagem rápida e da fabricação digital, oferecendo de forma aberta, suporte na utilização de um conjunto de ferramentas digitais. Dessa forma, buscou-se, como objetivo geral neste trabalho, evidenciar o potencial dos Fab Labs como ambientes para o uso da fabricação digital e da prototipagem rápida no processo de projeto. Como forma de atingir esse objetivo, foi realizada uma pesquisa qualitativa, através de estudo de caso e por meio de entrevista com gestores de três Fab Labs situados no Brasil. Inicialmente, foi feita uma abordagem sobre temas como prototipagem rápida e fabricação digital, buscando o esclarecimento do tema e a formação do corpo teórico. A pesquisa bibliográfica abordou temas como tipos de protótipos e a importância do ato de prototipar. Os resultados obtidos por intermédio das entrevistas e das observações, apresenta considerações importantes em relação ao conceito Fab Lab enquanto potencializador no desenvolvimento de projetos. / Until recently the new digital manufacturing technologies were only found in the industry and some universities. Today these technologies are increasingly affordable and cheap and have been established as major allies in the design process in areas such as Architecture, Design and Engineering. Environments such as Fab Labs have aided the product development process and performing trials through rapid prototyping and digital fabrication, providing an open, support the use of a set of digital tools. Thus, it sought to, the general objective of this study was to highlight the potential of Fab Labs as environments for the use of digital manufacturing and rapid prototyping in the design process. In order to achieve this goal, a qualitative survey was conducted through case study and through interviews with managers of three Fab Labs located in Brazil. Initially, an approach on issues such as rapid prototyping and digital manufacturing was made, seeking the theme of enlightenment and the formation of the theoretical body. The literature has addressed such topics as types of prototypes and the importance of prototyping act. The results obtained through the interviews and observations, presents important considerations regarding the concept Fab Lab while potentiating the development projects.

Användningen och intresset för additiv tillverkning (AM) har ökat markant de senaste åren och det finns en teori kring att tillverkningsmetoden kan vara det nästa steget i den industriella revolutionen. Eftersom AM fortfarande befinner sig i utvecklingsstatidet går det att anta att tekniken ännu inte uppnått sin fulla potential och att det kan komma att finnas möjligheter att implementera tekniken i fler branscher och företag. Detta skulle innebära en bredare marknad för AM. Syftet med examensarbetet var att undersöka vilka möjligheter och hinder som finns för ökad användning av AM i Sverige. Studien genomfördes genom kvalitativa intervjuer med åtta olika verksamheter tillhörande den svenska industrin och en litteraturgenomgång för att presentera nuläget för AM i svensk industriell marknad. Resultatet av datainsamlingen analyserades med modellerna PEST, 4P och slutligen SWOT. De fördelar som har setts med användningen av AM har varit minskade ledtider, minskade kostnader för tillverkning av produkter och verktyg, minskat materialspill och en optimal designprocess med ökad kreativitet. De begränsningar som finns i tekniken i dagsläget är att priset för material och maskiner är dyrt. Vidare anses även kvalitet på slutdetalj, begränsad byggvolym och opålitliga processer vara problematiska. De möjligheter som finns beror huvudsakligen på den forskning som görs. Förutsättningarna för AM i svensk industri kommer att bero på hur tekniken kommer att utvecklas. De hinder som finns är kopplat till kompetensbrist och att det inte finns befintliga standarder för material eller process inom AM. / Within the industrial sector, an increased interest and usage of Additive Manufacturing (AM) throughout the decade has been formed. The layer-upon-layer building technology has been seen and recognized as one of the next industrial revolutionizing methods of production. As the technology is still in the trending and uprising phase it should be considered that its full potential has not yet been achieved, as large opportunities for implementation of AM exist and that new companies and markets have a growing interest in this technology. Through this study a market research was conducted to identify and present what opportunities and obstacles there are for an increased usage of AM in Sweden. A literature study on the Swedish market has been made to present the market as of today. Eight qualitative interviews have also been conducted with companies within the industrial sector to identify the areas of use within AM for production. The concepts and models used to analyze these questions was PEST, Marketing Mix and SWOT. The concluded results for advantages in using AM are shortened lead times, reduced costs of production of components and tools, reduced material waste and optimization of design processes with increased creativity. The concluded challenges are expensive materials and machine, the quality of finished components, limited printing volume due to the 3D-printers and reliability of printing processes. The finalized opportunities that are presented in this work are that AM is dependent on how much research on the subject and factors around it is done. How AM will be applied in the coming future revolves around the advancement in the technology. The obstacles that are found in this study are lack of competence and lack of standard for materials and processes within AM.

Orientador: Marizilda dos Santos Menezes / Banca: Isabel Cristina Italiano / Banca: Roberto Alcarria do Nascimento / Resumo: A presente pesquisa discute sobre a prática do desenvolvimento de protótipos na indústria do vestuário. O protótipo refere-se à construção de um modelo que está em processo de teste para ser comercializado. Atualmente a forma mais difundida é a construção efetiva das peças, no entanto existe no mercado softwares que realizam essa atividade virtualmente. Assim, esse estudo tem por objetivo verificar a similaridade visual entre os protótipos virtuais e os produzidos no processo tradicional, tendo em vista caimento, forma e volume, para validação de novos projetos na indústria do vestuário. Para tanto, foi desenvolvida uma pesquisa exploratória, e como forma de abordagem do problema foram realizados quatro experimentos que compreendem a construção de protótipos pela técnica virtual e a manual. / Abstract: This research discusses the practice of prototyping in the apparel industry. The prototype relates to the construction of a model which is in testing process to be marketed. Currently the most widespread form is the actual construction of the pieces, However there is software on the market that perform this activity virtually. Thus, this study aims to verify the visual similarity between the virtual prototypes and those produced in the traditional process, in order to trim, shape and volume for validation of new projects in the clothing industry. To this end, an exploratory research was conducted, and as a way of addressing the problem were conducted four experiments which include the construction of prototypes for virtual and technical manual. / Mestre

Até recentemente as novas tecnologias de fabricação digital só eram encontradas na indústria e em algumas universidades. Hoje essas tecnologias estão cada vez mais acessíveis e baratas e têm se consolidado como grandes aliadas no processo de projeto em áreas como Arquitetura, Design e Engenharia. Ambientes como os Fab Labs têm auxiliado o processo de desenvolvimento de produto e a realização de experimentações através da prototipagem rápida e da fabricação digital, oferecendo de forma aberta, suporte na utilização de um conjunto de ferramentas digitais. Dessa forma, buscou-se, como objetivo geral neste trabalho, evidenciar o potencial dos Fab Labs como ambientes para o uso da fabricação digital e da prototipagem rápida no processo de projeto. Como forma de atingir esse objetivo, foi realizada uma pesquisa qualitativa, através de estudo de caso e por meio de entrevista com gestores de três Fab Labs situados no Brasil. Inicialmente, foi feita uma abordagem sobre temas como prototipagem rápida e fabricação digital, buscando o esclarecimento do tema e a formação do corpo teórico. A pesquisa bibliográfica abordou temas como tipos de protótipos e a importância do ato de prototipar. Os resultados obtidos por intermédio das entrevistas e das observações, apresenta considerações importantes em relação ao conceito Fab Lab enquanto potencializador no desenvolvimento de projetos. / Until recently the new digital manufacturing technologies were only found in the industry and some universities. Today these technologies are increasingly affordable and cheap and have been established as major allies in the design process in areas such as Architecture, Design and Engineering. Environments such as Fab Labs have aided the product development process and performing trials through rapid prototyping and digital fabrication, providing an open, support the use of a set of digital tools. Thus, it sought to, the general objective of this study was to highlight the potential of Fab Labs as environments for the use of digital manufacturing and rapid prototyping in the design process. In order to achieve this goal, a qualitative survey was conducted through case study and through interviews with managers of three Fab Labs located in Brazil. Initially, an approach on issues such as rapid prototyping and digital manufacturing was made, seeking the theme of enlightenment and the formation of the theoretical body. The literature has addressed such topics as types of prototypes and the importance of prototyping act. The results obtained through the interviews and observations, presents important considerations regarding the concept Fab Lab while potentiating the development projects.

Peças cerâmicas são normalmente produzidas através da aplicação de calor sobre argilas transformadas, de matérias-primas naturais ou materiais sintéticos, utilizando água e/ou outros aditivos como agentes de ligação, para formar um produto rígido, seguido por um processo de conformação. Alguns dos métodos mais comuns de conformação incluem extrusão, colagem, prensagem, colagem em fita e moldagem por injeção. No entanto, o uso de tecnologias de prototipagem rápida na fabricação de materiais cerâmicos tem aumentado nos últimos anos devido às suas muitas vantagens, porém poucos estudos foram realizados utilizando como matéria-prima a alumina em impressão 3D. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes ligantes (PVA, PVAc e Goma Arábica) nas propriedades físicas de peças de alumina obtidas por impressão 3D por jato de tinta. Além disto, avaliar também a influência da granulometria do pó na confecção destas peças. Porosidade aparente, densidade aparente, retração após tratamento térmico, resistência mecânica e tamanho de poro foram avaliados. Os resultados obtidos demonstraram que as peças com melhor acabamento e propriedades fisicas foram as com o ligante PVA. Ainda, foi aumentado o teor de ligante de 3 para 5% em massa. Nas amostras com 3%, uma granulometria média favoreceu a obtenção de melhores resultados estruturais e de aparência, sendo, por exemplo, os valores de resistência mecânica de 47MPa, porosidade aparente média de 30% e tamanho médio de poro próximo de 21μm. Para a concentração de 5%, foi a granulometria menor que obteve os melhores resultados, onde os valores de resistência mecânica, porosidade aparente média e tamanho de poro, por exemplo, foram de 63MPa, 22% e 21 μm, respectivamente. Para todos os ligantes e granulometrias a retração volumétrica média foi de ~50%. Conclui-se desta forma, que comparativamente, as peças impressas com os resultados mais satisfatórios foram as peças da composição com 5% de ligante PVA, passante em peneira 325 ABNT. / Ceramics pieces are typically produced by the application of heat upon processed clays, natural raw materials or chemically synthetic materials, accomplished of water and/other additives as binders, to form a rigid product followed by a shape forming process. Some of the most common forming methods for ceramics include extrusion, slip casting, pressing, tape casting and injection molding. However, the use of rapid prototyping technologies in the manufacture of ceramic materials in the biomedical area has increased in recent years due to its many advantages and few studies are conducted on obtaining alumina pieces intended for biomedical applications by 3D printing. Thus, the aim of this work was to evaluate the influence of different binders (PVA, PVAc and gum arabic) on the final properties of alumina parts obtained by inkjet printing. Moreover, was evaluated the influence of particle size in manufacturing parts. Apparent porosity, apparent density, retraction after thermal treatment, mechanical strength and pore size were evaluated. The results showed that the parts with PVA binder achieved a better appearance and better final properties. Further, the binder amount of 3 was increased to 5%wt. Samples with 3%wt and a mean particle size promoted to obtain the major structural results and appearance being, which for example, the mechanical strength was 47MPa, mean apparent porosity was 30% and mean pore size of 21μm. Samples with 5%wt and the minor particle size achieved the major results, where, for example, the values of mechanical strength, mean apparent porosity and mean pore size were 63MPa, 22% and 21μm, respectively. To all binders and particle size the volumetric shrinkage was ~ 50%. It was concluded, comparatively, the printed parts with the most satisfactory results were samples with 5%wt PVA, sieved at 325 mesh.

Peças cerâmicas são normalmente produzidas através da aplicação de calor sobre argilas transformadas, de matérias-primas naturais ou materiais sintéticos, utilizando água e/ou outros aditivos como agentes de ligação, para formar um produto rígido, seguido por um processo de conformação. Alguns dos métodos mais comuns de conformação incluem extrusão, colagem, prensagem, colagem em fita e moldagem por injeção. No entanto, o uso de tecnologias de prototipagem rápida na fabricação de materiais cerâmicos tem aumentado nos últimos anos devido às suas muitas vantagens, porém poucos estudos foram realizados utilizando como matéria-prima a alumina em impressão 3D. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes ligantes (PVA, PVAc e Goma Arábica) nas propriedades físicas de peças de alumina obtidas por impressão 3D por jato de tinta. Além disto, avaliar também a influência da granulometria do pó na confecção destas peças. Porosidade aparente, densidade aparente, retração após tratamento térmico, resistência mecânica e tamanho de poro foram avaliados. Os resultados obtidos demonstraram que as peças com melhor acabamento e propriedades fisicas foram as com o ligante PVA. Ainda, foi aumentado o teor de ligante de 3 para 5% em massa. Nas amostras com 3%, uma granulometria média favoreceu a obtenção de melhores resultados estruturais e de aparência, sendo, por exemplo, os valores de resistência mecânica de 47MPa, porosidade aparente média de 30% e tamanho médio de poro próximo de 21μm. Para a concentração de 5%, foi a granulometria menor que obteve os melhores resultados, onde os valores de resistência mecânica, porosidade aparente média e tamanho de poro, por exemplo, foram de 63MPa, 22% e 21 μm, respectivamente. Para todos os ligantes e granulometrias a retração volumétrica média foi de ~50%. Conclui-se desta forma, que comparativamente, as peças impressas com os resultados mais satisfatórios foram as peças da composição com 5% de ligante PVA, passante em peneira 325 ABNT. / Ceramics pieces are typically produced by the application of heat upon processed clays, natural raw materials or chemically synthetic materials, accomplished of water and/other additives as binders, to form a rigid product followed by a shape forming process. Some of the most common forming methods for ceramics include extrusion, slip casting, pressing, tape casting and injection molding. However, the use of rapid prototyping technologies in the manufacture of ceramic materials in the biomedical area has increased in recent years due to its many advantages and few studies are conducted on obtaining alumina pieces intended for biomedical applications by 3D printing. Thus, the aim of this work was to evaluate the influence of different binders (PVA, PVAc and gum arabic) on the final properties of alumina parts obtained by inkjet printing. Moreover, was evaluated the influence of particle size in manufacturing parts. Apparent porosity, apparent density, retraction after thermal treatment, mechanical strength and pore size were evaluated. The results showed that the parts with PVA binder achieved a better appearance and better final properties. Further, the binder amount of 3 was increased to 5%wt. Samples with 3%wt and a mean particle size promoted to obtain the major structural results and appearance being, which for example, the mechanical strength was 47MPa, mean apparent porosity was 30% and mean pore size of 21μm. Samples with 5%wt and the minor particle size achieved the major results, where, for example, the values of mechanical strength, mean apparent porosity and mean pore size were 63MPa, 22% and 21μm, respectively. To all binders and particle size the volumetric shrinkage was ~ 50%. It was concluded, comparatively, the printed parts with the most satisfactory results were samples with 5%wt PVA, sieved at 325 mesh.

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Paulo Jorge da Silva Bártolo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T08:33:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rezende_RodrigoAlvarenga_D.pdf: 29746268 bytes, checksum: 24e72154795e591bf70b4fc339cf0127 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A busca por soluções que resgatem a saúde e a dignidade de vítimas de acidentes ou com problemas de saúde, como perda ou danos de órgãos, tem motivado uma evolução acelerada da biofabricação. Novos materiais e técnicas de fabricação vêm sendo desenvolvidos rapidamente com o apoio dos recursos computacionais, que se torna parte imprescindível deste processo. O objeto de estudo desta tese vem ao encontro do desenvolvimento de ferramentas computacionais e procedimentos para a biofabricação, o que requer a utilização de um material biocompatível. O material em questão é o alginato, um hidrogel proveniente de algas pardas marinhas e que tem sido amplamente utilizado em diversos setores por mais de cinquenta anos. Uma caracterização mecânica do alginato é realizada, com auxílio de um reômetro de pratos e de um analisador dinâmico mecânico (DMA), bem como uma caracterização do comportamento químico, tal como o seu poder de inchamento (swelling) e o seu processo de reticulação (gelação), a fim de servirem como dados de alimentação para as aplicações das ferramentas computacionais, nomeadamente, o Ansys e a técnica de otimização dos algoritmos genéticos. O Ansys é utilizado na simulação do comportamento de escoamento do alginato puro. Já os algoritmos genéticos, como ferramentas de otimização de propriedades físicas de estruturas em alginato. / Resumo: A busca por soluções que resgatem a saúde e a dignidade de vítimas de acidentes ou com problemas de saúde, como perda ou danos de órgãos, tem motivado uma evolução acelerada da biofabricação. Novos materiais e técnicas de fabricação vêm sendo desenvolvidos rapidamente com o apoio dos recursos computacionais, que se torna parte imprescindível deste processo. O objeto de estudo desta tese vem ao encontro do desenvolvimento de ferramentas computacionais e procedimentos para a biofabricação, o que requer a utilização de um material biocompatível. O material em questão é o alginato, um hidrogel proveniente de algas pardas marinhas e que tem sido amplamente utilizado em diversos setores por mais de cinquenta anos. Uma caracterização mecânica do alginato é realizada, com auxílio de um reômetro de pratos e de um analisador dinâmico mecânico (DMA), bem como uma caracterização do comportamento químico, tal como o seu poder de inchamento (swelling) e o seu processo de reticulação (gelação), a fim de servirem como dados de alimentação para as aplicações das ferramentas computacionais, nomeadamente, o Ansys e a técnica de otimização dos algoritmos genéticos. O Ansys é utilizado na simulação do comportamento de escoamento do alginato puro. Já os algoritmos genéticos, como ferramentas de otimização de propriedades físicas de estruturas em alginato. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química