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https://hdl.handle.net/1822/65230
Título: | Desenvolvimento e produção de filamentos para utilização em impressoras 3D |
Autor(es): | Gomes, Rui |
Orientador(es): | Carneiro, O. S. Ferreira da Silva, Alexandre |
Data: | 2014 |
Resumo(s): | Das várias técnicas existentes de manufatura aditiva, AM (Additive
Manufacturing), a técnica de modelação por deposição de filamento, FDM (Fused
Deposition Modeling), começou só muito recentemente a ser vista como uma potencial
técnica de manufatura de produtos. No entanto, a gama de filamentos comercialmente
disponíveis para utilização neste tipo de equipamentos é limitada e onerosa e os
equipamentos continuam a ser essencialmente utilizados na produção de protótipos.
Assim, nem os materiais, nem o processo, foram estudados de forma sistemática no
sentido de produzir componentes funcionais, com resistência mecânica adequada, ou no
sentido de conseguir tempos/custos de produção competitivos para pequenas/médias
séries de produção, respetivamente.
Os objetivos desta tese são o estudo da técnica FDM desde a produção dos
filamentos até ao fabrico dos produtos finais, numa perspetiva de entender quais as suas
vantagens e limitações em relação a técnicas convencionais. Para este fim, produziu-se
filamento utilizando dois materiais (polipropileno reforçado com fibras de vidro, GRPP,
e polipropileno não reforçado, PP). Utilizaram-se estes filamentos para construir por
FDM dois tipos de objetos (provetes para ensaios de tração, para avaliação da
resistência mecânica, e peças, para avaliação estética e dimensional). Foram realizados
ensaios de tração, caraterização morfológica e avaliação estética e dimensional.
Identificaram-se as condições de impressão conducentes ao melhor desempenho de
componentes produzidos pela técnica FDM. Foi feita uma comparação com provetes
moldados por compressão, em termos de resistência à tração. Compararam-se objetos
produzidos por FDM com os dois materiais em termos mecânicos, estéticos e
dimensionais.
Foram produzidos com sucesso filamentos com os dois materiais e definiram-se as
respetivas janelas operatórias. A resistência à tração foi maior para os provetes com
deposição longitudinal e maiores graus de enchimento. O módulo de elasticidade dos
provetes de FDM não reforçados foi 74 % dos valores registados para os provetes
reforçados. Os provetes de FDM apresentaram 67 % do valor do módulo de elasticidade
dos provetes moldados por compressão. Através da caraterização morfológica foi
possível perceber que há uma boa adesão entre filamentos, o que explica a pouca
influência da orientação da deposição na resistência à tração. Dimensionalmente, os
objetos em PP reforçado apresentaram os melhores resultados. Em termos estéticos, os objetos em PP não reforçado apresentaram elevada transparência, mas maior
irregularidade superficial. Os objetos em PP reforçado eram opacos e apresentavam
zonas esbranquiçadas e outras enegrecidas. From the various existing AM (Additive Manufacturing) techniques, the FDM technique (Fused Deposition Modeling), only recently began to be seen as a potential technique for product manufacturing. However, the range of commercially available filaments for FDM use is limited and costly, being, therefore, used mainly in the production of prototypes. Thus, neither the materials nor the process were studied systematically in order to produce functional components, with adequate mechanical strength, or at getting time / competitive production costs for small / medium series production, respectively. The objectives of this thesis are the study of the FDM technique from the production of filaments to the manufacture of final products, aiming at understanding their advantages and limitations over conventional techniques. To this end, the filament was produced using two materials (glass reinforced polypropylene, GRPP, and nonreinforced polypropylene, PP). These filaments were used on FDM to build two types of objects (specimens for tensile tests, for mechanical assessment, and parts, for aesthetic and dimensional assessment). Tensile tests, morphological characterization, aesthetic and dimensional evaluations were undertaken. Printing conditions conducive to better performance of components produced by the FDM technique were identified. A comparison with compression molded test specimens, in terms of tensile strength was made. FDM objects produced with the two materials were compared in terms of mechanical, aesthetic and dimensional properties. Filaments were produced with success with both materials and the respective operative windows were outlined. The tensile strength was greater for specimens with longitudinal deposition and higher degrees of filling. The elastic modulus of the FDM non-reinforced samples was 74 % of that recorded for the reinforced specimens. FDM specimens presented 67 % of the elastic modulus value of the compression molded samples. The morphological characterization enabled to conclude that there is a good adhesion between filaments, which explains the little influence of the deposition orientation on tensile strength. Dimensionally, the objects produced with reinforced PP showed the best results. In aesthetic terms, the objects in non-reinforced PP showed higher transparency but greater surface irregularity. The reinforced objects presented whitish and blackened zones. |
Tipo: | Dissertação de mestrado |
Descrição: | Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Polímeros |
URI: | https://hdl.handle.net/1822/65230 |
Acesso: | Acesso aberto |
Aparece nas coleções: | BUM - Dissertações de Mestrado DEP - Dissertações de Mestrado |
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