Mechanical behavior of PA12 lattice structures produced by SLS

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Teixeira, Francisco Tomé Ferreira
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/74851
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Polímeros
id RCAP_8de286273ea3d377cbd9761755d7ce09
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/74851
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Mechanical behavior of PA12 lattice structures produced by SLSAdditive manufacturingCompression testsEnergy absorptionImpact testsLattice structuresLightweightSelective laser sinteringFabrico aditivoEnsaios de compressãoEnergia absorvidaEnsaios de impactoEstruturas de treliçaPeso reduzidoSinterização seletiva a laserEngenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e TecnologiasDissertação de mestrado integrado em Engenharia de PolímerosTaking into account the rapid technological evolution and the growing demand, for the industrial sector to meet the most diverse needs of the market, Additive Manufacturing (AM) technology appears as a transformative approach to industrial production that enables the creation of lighter, stronger parts and systems. The versatility of this type of technology allows a reduction in production time and energy consumption, as well as, reducing material waste in the production of a product. It is in this last point that the technologies of AM stand out when comparing to the technologies of conventional manufacture. In AM technologies, it is possible to carry out the deposition of material in a controlled manner, where it is really necessary and, at the same time, ensure the necessary mechanical properties to meet the product requirements. Due to its versatility and rapid technological advances, it has become possible to implement typological optimization in AM. In this context, this study aims to investigate the mechanical behavior of lattice structures to support further investigations based on Topology Optimization (TO). The study of the mechanical behavior of these structures allows an intelligent distribution of these structures along a given structure in order to absorb the amount of energy needed for the impact, presenting competitive manufacturing times and costs. In the course of this research, the manufacturing technique to be used will focus on the Powder Bed Fusion (PBF) process, more specifically in the EOS P396 equipment with the polymeric material polyamide 12 (PA12), that will shape the desired lattice structures, which are constituted by different topologies and volume fractions. The purpose of this development is focused on obtaining the experimental mechanical properties of certain types of cellular structures in order to compare them with the properties obtained from the simulations. Thus, strut-based (BCC) and Triply Periodic Minimal Surfaces (Schwarz-P and Neovius) lattice structures were defined based on different independent variables, such as, cell size, strut diameter/ surface thickness and shell thickness. The defined structures were evaluated by compression and impact mechanical tests. It was found that beside geometrical design, the relative densities of the unit cells could also significantly influence the impact energy absorption performance.Tendo em conta a rápida evolução tecnológica e a crescente procura do sector industrial para satisfazer as mais diversas necessidades do mercado, as tecnologias de Fabrico Aditivo (FA) aparece como uma abordagem transformadora da produção industrial que permite a criação de peças e sistemas mais leves e fortes. A versatilidade deste tipo de tecnologia permite uma redução do tempo de produção e do consumo de energia, bem como a eliminação do desperdício de material na produção de um produto. É neste último ponto que as tecnologias de FA se destacam no que diz respeito às tecnologias de fabrico convencional. Nas tecnologias FA, é possível realizar a deposição de material de forma controlada, onde é realmente necessário, e ao mesmo tempo, garantir as propriedades mecânicas necessárias para satisfazer os requisitos do produto. Neste contexto, este estudo destina-se a investigar o comportamento mecânico de lattice structures para apoiar investigações posteriores que têm por base a Otimização Topológica (OT). O estudo do comportamento mecânico destas estruturas permite uma distribuição inteligente destas mesmas ao longo de uma determinada estrutura de forma a absorverem a quantidade de energia necessária ao impacto, apresentando tempos e custos de fabrico competitivos. No decurso desta investigação, a técnica de fabrico a ser utilizada centrou-se no processo de Powder Bed Fusion (PBF), mais especificamente no equipamento EOS P396 com o material polimérico poliamida 12 (PA12), que dará forma às lattice structures, constituídas por diferentes células unitárias e frações de volume. O objetivo deste desenvolvimento focou-se na obtenção das propriedades mecânicas experimentais das estruturas celulares de maneira a compará-las com as propriedades obtidas a partir das simulações. Assim, as lattice structures baseadas em strut-based (BCC) e Triply Periodic Minimal Surface (TPMS) (Schwarz-P e Neovius) foram definidas com base em diferentes variáveis independentes, tais como, tamanho da célula unitária, diâmetro da viga/ espessura da superfície e espessura da casca. As estruturas definidas foram avaliadas mecanicamente através de testes de compressão e impacto. Verificou-se assim que, para além do desenho geométrico, as densidades relativas das células unitárias também podiam influenciar significativamente o desempenho de absorção de energia de impacto.Pontes, A. J.Silva, Cátia Samanta RibeiroUniversidade do MinhoTeixeira, Francisco Tomé Ferreira20212021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/74851eng202735940info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-01-20T01:19:14Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/74851Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T18:47:22.901067Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Mechanical behavior of PA12 lattice structures produced by SLS
title Mechanical behavior of PA12 lattice structures produced by SLS
spellingShingle Mechanical behavior of PA12 lattice structures produced by SLS
Teixeira, Francisco Tomé Ferreira
Additive manufacturing
Compression tests
Energy absorption
Impact tests
Lattice structures
Lightweight
Selective laser sintering
Fabrico aditivo
Ensaios de compressão
Energia absorvida
Ensaios de impacto
Estruturas de treliça
Peso reduzido
Sinterização seletiva a laser
Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias
title_short Mechanical behavior of PA12 lattice structures produced by SLS
title_full Mechanical behavior of PA12 lattice structures produced by SLS
title_fullStr Mechanical behavior of PA12 lattice structures produced by SLS
title_full_unstemmed Mechanical behavior of PA12 lattice structures produced by SLS
title_sort Mechanical behavior of PA12 lattice structures produced by SLS
author Teixeira, Francisco Tomé Ferreira
author_facet Teixeira, Francisco Tomé Ferreira
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Pontes, A. J.
Silva, Cátia Samanta Ribeiro
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Teixeira, Francisco Tomé Ferreira
dc.subject.por.fl_str_mv Additive manufacturing
Compression tests
Energy absorption
Impact tests
Lattice structures
Lightweight
Selective laser sintering
Fabrico aditivo
Ensaios de compressão
Energia absorvida
Ensaios de impacto
Estruturas de treliça
Peso reduzido
Sinterização seletiva a laser
Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias
topic Additive manufacturing
Compression tests
Energy absorption
Impact tests
Lattice structures
Lightweight
Selective laser sintering
Fabrico aditivo
Ensaios de compressão
Energia absorvida
Ensaios de impacto
Estruturas de treliça
Peso reduzido
Sinterização seletiva a laser
Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias
description Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Polímeros
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021
2021-01-01T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1822/74851
url https://hdl.handle.net/1822/74851
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv 202735940
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799132231322566656

Registros relacionados