Estudo de caso de otimização topológica e estruturas celulares aplicadas à peça obtida por manufatura aditiva por extrusão de material

• Autor(a) principal: Ozorio, Marcelo de Jesus Cevey
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5128
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Topologia; Topologia em dimensão 3; Plásticos - Extrusão; Método dos elementos finitos; Processos de fabricação; Topology; Three manifolds (Topology); Plastics - Extrusion; Finite element method; Manufacturing processes; Engenharia Mecânica

Com o advento e popularização das impressoras 3D nos diversos segmentos industriais, a manufatura aditiva tornou-se uma tecnologia estratégica na produção de protótipos e produtos finais. Isso se deve à sua versatilidade em obtenção de geometrias complexas sem necessidade de procedimentos e ferramental exigidos nos meios convencionais. Nesse contexto, a otimização estrutural de componentes concebidos pela manufatura aditiva torna-se fator importante, tendo em vista que os mesmos estarão sujeito a esforços que podem comprometer a vida útil e também que o custo de material representa uma parcela considerável no valor final do componente. O estudo de resistência e funcionalidade desses componentes é ainda pouco explorado em projetos de engenharia devido à grande complexidade em relacionar as variáveis de fabricação com modelos de cálculo estrutural e de otimização. A otimização topológica encontra a melhor distribuição de material em um modelo físico, de modo a manter sua integridade funcional quando submetido a determinado tipo de esforço mecânico. Sendo assim, o presente trabalho busca otimizar topologicamente uma peça, fabricá-la por manufatura aditiva por extrusão de material e realizar a comparação com peças de diferentes tipos de preenchimento celular, fabricadas pelo mesmo princípio de manufatura aditiva, com o intuito da redução de massa em relação à uma peça inicial. O objetivo é avaliar e comparar o comportamento mecânico das peças fabricadas através de ensaios de flexão. De maneira a validar os resultados obtidos, modelos numéricos das peças fabricadas por manufatura aditiva foram submetidos a simulações por elementos finitos. Com base nos resultados, verificou-se que a otimização topológica obteve uma peça com melhor comportamento mecânico à flexão, quando comparada às peças com estruturas de preenchimento celular.