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https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37028
Registro completo de metadatos
Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
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dc.creator | Cavalcante, Alexandre Araripe | - |
dc.date.accessioned | 2023-05-22T14:42:08Z | - |
dc.date.available | 2023-05-22T14:42:08Z | - |
dc.date.issued | 2022-09-20 | - |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/37028 | - |
dc.description.abstract | Fused Filament Fabrication (FFF), better known as FDM© (Fused Deposition Modeling) is an additive manufacturing process (AM) by which a physical object can be created from a 3D model generated in the computer, through layer-by-layer deposition of half-melted plastic filaments. Once it is an efficient, durable and low-cost process, allowing the rapid prototyping of models and reducing the cost and design time ratio, it has been widely used in the industry for functional prototypes and low production volumes, since original patent break for FDM processes a large number of 3D printers have emerged in the consumer market, making this technology affordable and popular. However, parts produced by the FDM process have different characteristics compared to parts produced by traditional methods, such as plastic injection, especially with regard to mechanical properties related to stresses (tensile, compression, torsion and shear), due to the anisotropic nature of the process deposition. Because of this, it is important to identify and characterize the process parameters that have the greatest influence on the mechanical properties of parts manufactured using FDM. Many works have been carried out in order to determine the influence between the FDM process parameters and the mechanical characteristics of parts produced by this technology, but the vast majority of them analyze the longitudinal resistance caused by the direction and orientation of deposition of half-melted wires. The few works that address transversal anisotropy generally do so by simulating this anisotropy with specimens printed longitudinally and contemplate tests using ABS, a plastic very commonly used by the industry. In the last decade, a new plastic, PLA, has started to expand as a material used in 3D printers, especially printers for non-industrial use, as it is biodegradable and has other characteristics that make it more popular. This work try to figure out the relationships between the deposition properties (such as number of perimeters, percentual of filling, layer height and extrusion temperature) and the mechanical strength for tensile loads in the transversal direction of printed pieces, determining the contribution of these parameters and proposes a mathematical model to predict the resistance based on the geometry of the part, allowing the inclusion of printing parameters in its modeling. Tensile tests were carried out on a testing machine built especially for this research. To determine the experimental tests we use the factorial DOE methodology (Design of Experiment) to minimize the amount of experiments. Using analysis of variance (ANOVA) and the Taguchi method of analysis, we identified the Contact Area between the layers as the most relevant parameter in the tensile strength in the transversal direction of the printed layers, with a relevance of more than 95% over the other parameters studied. From the survey of relevant properties, new tests were carried out to determine the compromise solution between these parameters and the mechanical resistance of parts manufactured by FDM in PLA, suggesting a methodology to reduce the fragility of the parts due to transversal anisotropy. | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal da Bahia | pt_BR |
dc.subject | Manufatura aditiva | pt_BR |
dc.subject | Resistência mecânica | pt_BR |
dc.subject | Impressão 3D | pt_BR |
dc.subject | Modelo matemático | pt_BR |
dc.subject.other | Mathematical model | pt_BR |
dc.subject.other | Mechanical strength | pt_BR |
dc.subject.other | 3D printing | pt_BR |
dc.subject.other | Additive manufacturing | pt_BR |
dc.title | Correlação entre parâmetros de impressão 3D e a resistência mecânica anisotrópica de peças impressas em PLA | pt_BR |
dc.title.alternative | Correlation between 3D printing parameters and anisotropic mechanical strength of parts printed in PLA | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
dc.contributor.referees | Demetino, Geydson Gonzaga | - |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Mecatrônica da UFBA (PPGM) | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFBA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Pepe, Iuri Muniz | - |
dc.contributor.referee1 | Pepe, Iuri Muniz | - |
dc.contributor.referee2 | Ferreira, Antonio | - |
dc.contributor.referee3 | Lepikson, Hermam Augusto | - |
dc.contributor.referee4 | Cavalcante, Carlos Arthur Mattos Teixeira | - |
dc.contributor.referee5 | Miranda, José Garcia Vivas | - |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/4289448461561556 | pt_BR |
dc.description.resumo | A Fabricação por Filamento Fundido (FFF – Fused Filament Fabrication), mais conhecida por FDM© (Fused Deposition Modeling) é um processo de manufatura aditiva (AM) pelo qual um objeto físico pode ser criado, a partir de um modelo em 3D gerado em computador, através da deposição camada a camada de filamentos plásticos semiderretidos. Por ser um processo eficiente, durável e de baixo custo, permitindo a prototipagem rápida de modelos e reduzindo o tempo e o custo de projeto, vem sendo largamente usada na indústria para protótipos funcionais e baixos volumes de produção, sendo que, desde a queda das patentes originais dos processos de FDM, um grande número de impressoras 3D surgiu no mercado de consumo, tornando essa tecnologia uma tecnologia de fácil acesso e cada vez mais popular. Entretanto, as peças produzidas pelo processo de FDM possuem características diferentes das peças produzidas por métodos tradicionais como a injeção de plástico, especialmente no que tange às propriedades mecânicas relacionadas às tensões de tração, compressão, torção e cisalhamento, devido à natureza anisotrópica do processo de deposição. Por isso, torna-se importante identificar e caracterizar os parâmetros do processo que têm maior influência nas propriedades mecânica das peças fabricadas for FDM. Muitos trabalhos têm sido realizados no sentido de determinar a influência dos parâmetros do processo de FDM sobre as características mecânicas de peças produzidas por essa tecnologia, mas a grande maioria deles analisam a resistência longitudinal causada pelo sentido e orientação de deposição dos fios semiderretidos. Os poucos trabalhos que abordam a anisotropia transversal geralmente o fazem simulando essa anisotropia em espécimes impressos na horizontal e contemplam testes usando ABS (Acrylonitrile-butadiene-styrene), um plástico de uso muito comum na indústria. Nos últimos dez anos um novo plástico, o PLA (Polyatic Acid), começou a se popularizar como material usado nas impressoras 3D, especialmente as impressoras de uso não industrial, por ser bio-degradável e possuir outras características que o tornam mais popular. Este trabalho estudou as relações entre os parâmetros de deposição (número de perímetros, percentual de preenchimento, preenchimento, altura da camada e temperatura de extrusão) e a resistência mecânica para cargas de tração no sentido transversal de impressão das peças impressas, determinando a contribuição desses parâmetros e propondo um modelo matemático para prever a resistência baseada na geometria de uma peça, permitindo a inclusão de parâmetros de impressão na modelagem da mesma. Os ensaios de tração foram realizados em uma máquina de teste construída especialmente para essa pesquisa. Para determinar os ensaios experimentais usamos a metodologia DOE fatorial (Design of Experiment) para minimizar a quantidade de experimentos. Usando a análise de variância (ANOVA) e o método Taguchi de análise dos resultados, identificamos a Área de Contato entre as espiras como o parâmetro mais relevante na resistência à tração no sentido transversal de impressão, com uma relevância de mais de 95% sobre os outros parâmetros estudados. A partir do levantamento das propriedades relevantes, novos ensaios foram realizados para determinar a solução de compromisso entre esses parâmetros e a resistência mecânica de peças fabricadas por FDM em PLA, sugerindo uma metodologia para reduzir a fragilidade das peças devido à anisotropia transversal. | pt_BR |
dc.publisher.department | Instituto de Computação - IC | pt_BR |
dc.type.degree | Doutorado | pt_BR |
Aparece en las colecciones: | Tese (PPGM) |
Ficheros en este ítem:
Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
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Tese de Doutorado de Alexandre Araripe Cavalcante.pdf | Tese de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Mecatrônica da UFBA | 6,84 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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