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Determinação do impacto do resfriamento forçado na aderência entre camadas na manufatura aditiva

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Autor Baum, Leonardo Thiesen;
Orientador Copetti, Jacqueline Biancon;
Lattes do orientador http://lattes.cnpq.br/9219989574784501;
Instituição Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
Título Determinação do impacto do resfriamento forçado na aderência entre camadas na manufatura aditiva;
Resumo Com o uso cada vez mais difundido da fabricação por manufatura aditiva, é essencial ter total compreensão das propriedades mecânicas finais das peças fabricadas. De protótipos a partes funcionais, está se experenciando uma mudança no estilo de produção, a popularmente conhecida “Impressora 3D” vem adentrando indústrias e mudando conceitos enraizados. A manufatura aditiva oferece grandes vantagens para segmentos como a aviação, onde projetos duram décadas e o peso de um componente influencia diretamente na eficiência da aeronave. A possibilidade de produzir formas orgânicas com facilidade e de manter uma política de estoques zeros, guardando os arquivos das peças e uma impressora 3D funcionando, que produzirá peças sob demanda, é extremamente atrativa para esse segmento. Um dos componentes chave e presentes em praticamente todas as impressoras 3D, é o cooler de resfriamento da extrusão de material, que ajuda a garantir a acurácia dimensional, assim como melhorar o acabamento da peça, porém ele pode acabar impactando nas propriedades mecânicas da peça final. O estudo foi realizado com corpos de prova em PLA e PETG fabricados de acordo com a ASTM D636. Para cada grupo de corpos de prova, foi alterada a velocidade do cooler de resfriamento e foram realizados ensaios de tração para obter as propriedades mecânicas das peças produzidas. Foi possível determinar a diferença na tensão de ruptura das camadas nos corpos de prova e traçar curvas de velocidade do cooler vs tensão de escoamento. Por fim, foi testado se o comportamento se repete para matérias primas de outro fabricante. O impacto na adesão entre camadas chegou a ser superior a 40%, se comparado aos corpos de prova impressos com o cooler desligado e com o cooler na velocidade máxima. Esse resultado mostra que para peças fabricadas com o intuito de resistirem a tensões, o ideal é que se utilize o cooler de resfriamento desligado durante a impressão.;
Abstract With the increasingly widespread use of additive manufacturing, it is essential to have a full understanding of the final mechanical properties of the manufactured parts in order to obtain the full advantages of this technology. From prototypes to functional parts, we are experiencing a shift of the production style, the popularly called “3D Printer” is taking over industries and changing long-lasting concepts. Additive manufacturing offers a big advantage to segments like aviation, where projects last for decades and the weight of a part directly influences the performance of the plane. The possibility to produce organic shapes with ease and to maintain zero stock police, keeping the files and the 3D Printer ready to produce a part on demand, is extremely attractive to this segment. One of the key components present in practically all 3D printers is the material extrusion cooler, which helps to ensure dimensional accuracy as well as improving the finish aspect of the part, but it may end up impacting the mechanical properties of the final part. The study was carried out by making specimens, according to ASTM D636, in PLA and PETG and changing the rate of the cooler for each specimen. With the performance of tensile strength tests, the difference in the yield strength in the area where two layers bond together was determined. With the results, a graphic was elaborated showing the correlation between the cooler speed vs the yield strength. Finally, it was tested whether the behavior is repeated when utilizing materials from another manufacturer. The impact in the yield strength in the bond between layers suffered a reduction greater than 40%, when compared to printed specimens with the cooler turned off. This finding shows that for parts manufactured in order to resist stresses, the best practice is to use the cooler turned off during printing.;
Palavras-chave Manufatura aditiva; Adesão de camadas; Parâmetros de processo; Tensão de escoamento; Additive Manufacture; Interlayer adhesion; Process parameters; Yield strength; 3D printing;
Tipo TCC;
Data de defesa 2021-06-24;
URI http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/11715;
Nivel Graduação;
Curso Engenharia Mecânica;


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