Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-20T03:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016 / No projeto para manufatura aditiva tem crescido o interesse em utilizar geometrias conhecidas por estruturas celulares. Esta alternativa de projeto tem como princípio projetar peças cuja fabricação por manufatura aditiva resulte na deposição de material, camada por camada, apenas onde for necessário, com o objetivo de fabricar peças leves, sem comprometer sua estrutura mecânica. Ao se utilizar neste processo de projeto, conceitos de parametrização, empregando-se, por exemplo, diagrama de Voronoi, pode-se projetar peças geometricamente complexas, com possibilidade de controlar a variação composicional de sua estrutura celular irregular. Apesar dessas vantagens há pouca informação em relação aos efeitos causados nas propriedades mecânicas de peças fabricadas por manufatura aditiva pela inclusão de estruturas celulares. Neste contexto, este trabalho buscou avaliar corpos de prova (CPs) contendo estruturas celulares fabricadas em poliamida 12 por Sinterização Seletiva a Laser, buscando investigar os efeitos causados pela redução do volume e do número de células na resistência mecânica dos CPs. Por meio de um DOE, amostras (CPs) com diferentes volumes e quantidade de células foram fabricadas e testadas mecanicamente em ensaios de impacto Charpy e flexão a três pontos, comparando-os com um corpo de prova padrão (sem a presença de estruturas celulares). Os resultados do ensaio de flexão nos CPs com 70% do volume total em relação ao corpo de prova padrão apresentaram menores valores de resistência mecânica com CPs com menor quantidade de células presentes na estrutura. Já os corpos de prova com 50% do volume obtiveram resultados similares independentemente da quantidade de células presentes nos mesmos. Os resultados do ensaio de impacto nos CPs com número de estruturas de 0,066 e 0,100 células por mm² apresentaram resultados semelhantes se considerado o desvio padrão tanto nas amostras com 70% do volume quanto nas com 50%. Já os CPs com 0,033 células por mm² apresentaram redução significativa da resistência mecânica. As micrografias da região fraturada dos CPs submetidos ao ensaio de impacto sugeriram que a alteração estrutural das amostras afetou a microestrutura das mesmas. A utilização de estruturas celulares irregulares no projeto para manufatura aditiva, apesar de proporcionar liberdade de projeto, requer atenção especial dos projetistas e designers para que a estética do produto não comprometa a resistência mecânica requerida para a sua função.<br> / Abstract : There has been an increasing interest in using geometries known as cell structures on the design of parts for additive manufacturing. This alternative has as principle designing parts whose fabrication by additive manufacturing results in the deposition of material, layer by layer, only where it is necessary, in order to manufacture lightweight parts, without compromising its mechanical structure. By using parametrization concepts such as Voronoi diagrams in this design process it is possible to manufacture geometrically complex parts, with the possibility of controlling the compositional variation of its irregular cell structure. Despite these advantages there is little information regarding the effects on the mechanical properties of parts made by additive manufacturing through the inclusion of cellular structures. In this context, this study evaluated test samples (CPs) containing these structures made of polyamide 12 by Selective Laser Sintering, aiming to investigate the effects caused by reduced volume and number of cells in the strength of CPs. Through a DOE, samples (PLCs) with different volumes and number of cells were manufactured and mechanically tested in a Charpy impact test and three points flexural test, comparing them with a standard sample (without the presence of cellular structures). The results of the bending test with the PLCs with 70% of the total volume compared to the standard sample presented lower mechanical strength values with CPs with smaller amount of cells present in the structure. The samples with 50% of the volume obtained similar results regardless of the amount of cells present in them. The results of the impact test with the PLCs of 0.066 and 0.100 cells per mm² structures showed similar results considering the standard deviation both in samples with 70% of the volume and 50%. Meanwhile, the CPs with 0,033 cells per mm² showed significant reduction in mechanical strength. The micrographs of the fractured region of CPs submitted to the impact test showed that the structural change of the samples affected their microstructures. The use of irregular cell structures in the design for additive manufacturing, while providing freedom of design, requires special attention of the designers so that the aesthetics of the product do not compromise the mechanical strength required for its function.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/171711 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Fontenelle, Isaddora Baratto |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Ahrens, Carlos Henrique, Pupo, Regiane Trevisan |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 95 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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