Desenvolvimento de capacete de ciclismo com função de absorção de energia utilizando fabrico aditivo

• Autor(a) principal: Pereira, Tiago Domingos dos Santos
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/33803
• topic: Tecnologias de fabrico aditivo; FDM; Estruturas lattice; Absorção de energia; Capacete

A par da evolução das tecnologias e dos materiais utilizados em fabrico aditivo (FA), aumentaram as possibilidades de produção de componentes que apresentam geometrias complexas, o que por sua vez, veio permitir alterar o design e os elementos constituintes de um produto de forma drástica. Desta feita, a constante evolução da tecnologia aditiva com recurso a materiais poliméricos, visa proporcionar uma maior liberdade de desenvolvimento dos componentes relativamente aos processos de fabrico subtrativos, permitindo assim, um aumento de desempenho em áreas distintas da engenharia. A presente dissertação tem como objetivo explorar a possibilidade de utilização de modelos funcionais produzidos com recurso a Fused Deposition Modelling (FDM), direcionados para o desenvolvimento de estruturas cuja função primária se foca na absorção de energia de impacto, nomeadamente, no âmbito da segurança rodoviária passiva em capacetes de ciclismo. O Expanded Polystyrene (EPS) define-se como sendo o material mais utilizado no fabrico de capacetes, apresentando boa resistência mecânica aliada a densidades reduzidas, o que o torna ideal para aplicações cujo objetivo é a absorção de energia. Numa fase inicial, o trabalho centrou-se no estudo de estruturas complexas, capazes de competir face ao EPS, pelo que, foram desenvolvidas 4 estruturas com diferentes caraterísticas a fim de verificar um equilíbrio existente entre a densidade e a energia absorvida, em dois materiais poliméricos de naturezas distintas. Com recurso a testes quasi-estáticos, foi possível constatar que a estrutura ”Círculos” perdurou com as melhores características de absorção de energia. Todavia, devido a fatores ergonómicos, revelou-se inexequível para aplicação do modelo em estudo. Por conseguinte, a estrutura ”Diamante Hexagonal” assumiu-se como a alternativa a adotar. Numa segunda fase, pretendeu-se desenvolver um modelo de capacete rodoviário simplificado por impressão 3D, constituído pelo material e estrutura de melhor desempenho. O modelo de capacete na sua versão final, obtido em tough PLA, apresentou uma massa total de 244.84g. A fase final foi constituída pela análise dos resultados obtidos relativamente à aceleração do centro de gravidade do modelo da cabeça e aos valores de Head Injury Criterion (HIC), sendo verificado se os parâmetros cumpriram com os limites estabelecidos pela norma europeia.