Manufatura aditiva por jato de aglutinante (impressão 3D) : fabricação e avaliação de compósitos de gesso com bras de sisal

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Coelho, Arthur Wilson Fonseca
Orientador(a): Araujo, Anna Carla Monteiro de
Banca de defesa: Duda, Fernando Pereira, Campos, José Brant de
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Departamento: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Manufatura aditiva
Impressão 3D
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Link de acesso: http://hdl.handle.net/11422/12156
Resumo: Entre as tecnologias de manufatura aditiva, a impressão 3D por jato de aglutinante apresenta uma grande gama de aplicações, pois esta é capaz de produzir peças decorativas, protótipos, moldes para fundição, implantes ósseos, entre outros. Esta técnica tem por característica a existência de pós-processos que proporcionam o aumento da qualidade das peças verdes, principalmente por meios que elevem sua resistência mecânica. A adição de fibras ao processo com o propósito de ganho de resistência é um campo pouco estudado na Literatura. Portanto, esta dissertação propôs a incorporação de fibras de sisal ao gesso no processo de jato aglutinante a m de aumentar a resistência mecânica à flexão das peças produzidas. A caracterização das matérias-primas e das peças impressas foi feita por meio de análises termogravimétrica, difração por raios-X e microscopia eletrônica por varredura. Além da adição de fibras como uma fonte de variação, outros três fatores foram considerados: dois fatores de orientação de fabricação (direção de comprimento e direção de flexão) e a utilização de pós-processo de infiltração. Foi realizado um planejamento fatorial completo 24 para análise de variância (ANOVA) para avaliar a contribuição destes fatores na resistência mecânica e porosidade aparente das peças fabricadas. Foi visto que as fibras influenciaram positivamente sobre a resistência mecânica de peças que tiveram infiltração, porém uma perda na média da tensão de ruptura foi verificada para os corpos de provas verdes. A razão da perda de resistência mecânica foi correlacionada com o aumento da porosidade causada pela fibra durante o processo de impressão, no entanto este aumento de porosidade contribuiu para um pós-processamento por infiltração mais eficaz.
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Portanto, esta dissertação propôs a incorporação de fibras de sisal ao gesso no processo de jato aglutinante a m de aumentar a resistência mecânica à flexão das peças produzidas. A caracterização das matérias-primas e das peças impressas foi feita por meio de análises termogravimétrica, difração por raios-X e microscopia eletrônica por varredura. Além da adição de fibras como uma fonte de variação, outros três fatores foram considerados: dois fatores de orientação de fabricação (direção de comprimento e direção de flexão) e a utilização de pós-processo de infiltração. Foi realizado um planejamento fatorial completo 24 para análise de variância (ANOVA) para avaliar a contribuição destes fatores na resistência mecânica e porosidade aparente das peças fabricadas. Foi visto que as fibras influenciaram positivamente sobre a resistência mecânica de peças que tiveram infiltração, porém uma perda na média da tensão de ruptura foi verificada para os corpos de provas verdes. A razão da perda de resistência mecânica foi correlacionada com o aumento da porosidade causada pela fibra durante o processo de impressão, no entanto este aumento de porosidade contribuiu para um pós-processamento por infiltração mais eficaz.Among the additive manufacturing technologies, 3D printing by binder jetting has a great variety of applications like decorative parts, prototypes, foundry molds, bone implants, and others. This technique needs post-processes to increase the quality of the green parts, and mechanical strength is the most import property. The addition of fibers into the process focus on increasing the strenght is a field with few studies in the Literature. Therefore, this master thesis proposed an incorporation of sisal fibers into the gypsum in the binder jetting process to increase the flexural mechanical strenght of the produced parts. A material characterization was done on raw materials and printed parts by thermogravimetric analysis, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The addition of fibers was studied as a source of variation, and other three factors were considered: printing orientation (length direction and bending direction) and post-process infiltration application. A complete 2 4 factorial design for analysis of variance (ANOVA) was performed to evaluate the contribution of these factors on the mechanical strength and open porosity of the manufactured parts. It was observed that the fibers influenced positively on the mechanical strength of infiltrated parts, but a loss of strength was verified for the green parts. The reason for a loss of mechanical strength was correlated with the increase in porosity caused by the fiber during the printing process, however, this increased porosity contributed to more efficient infiltration post-processing.Submitted by Daniele Fonseca (daniele@ct.ufrj.br) on 2020-05-07T13:00:33Z No. of bitstreams: 1 ArthurWilsonFonsecaCoelho.pdf: 16626823 bytes, checksum: f920a15317aee2384b6be2184f87ccca (MD5)Made available in DSpace on 2020-05-07T13:00:33Z (GMT). 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