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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34228| Título: | Utilização da tecnologia de impressão 3D para confecção de material didático para a disciplina de construções em aço |
| Título(s) alternativo(s): | Use of 3D printing technology to produce didactic material for the steel structures subject |
| Autor(es): | Bueno, Leonardo Mazo |
| Orientador(es): | Tessari, Rodolfo Krul |
| Palavras-chave: | Impressão tridimensional Engenharia - Estudo e ensino Ensino - Meios auxiliares Three-dimensional printing Engineering - Study and teaching Teaching - Aids and devices |
| Data do documento: | 16-Jun-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Apucarana |
| Citação: | BUENO, Leonardo Mazo. Utilização da tecnologia de impressão 3D para confecção de material didático para a disciplina de construções em aço. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Apucarana, 2023. |
| Resumo: | Este trabalho consiste no desenvolvimento de um material didático para a disciplina de construções em aço com o auxílio da tecnologia de impressão 3D. Um problema facilmente constatado no ensino superior de engenharias no Brasil é a dificuldade em se transmitir o conhecimento de forma efetiva aos alunos, tanto devido a lacunas na formação dos professores universitários, quanto a déficits na base de conhecimentos e motivação dos discentes. Na tentativa de auxiliar a remediar este problema, surgiu a ideia de desenvolver um material didático para uma disciplina da grade de engenharia civil. Decidiu-se utilizar as vantagens da tecnologia de impressão 3D e as similaridades do comportamento entre os polímeros e o aço para confeccionar protótipos a fim de demonstrar conceitos estudados ao longo da disciplina de Construções em Aço, como modos de falha e características de ligações metálicas. Aplicando teorias educacionais em conjunto com a impressão 3D e cálculos de dimensionamento de estruturas metálicas, foram desenvolvidos os modelos para demonstrar os conceitos de escoamento da seção bruta, ruptura da seção líquida, pressão de contato, cisalhamento em bloco, comprimento de flambagem, flambagem global e local, ligações e apoios rígidos e flexíveis, além de geometrias de soldas. Levando em consideração a facilidade de replicação, custo de produção, ergonomia e design, foram confeccionados mecanismos que permitem facilmente aplicar forças axiais durante demonstrações em sala de aula, e desta forma causar a falha de peças teste, dimensionadas previamente nesta pesquisa ou pelos próprios alunos, possibilitando a comparação entre a teoria e a prática e facilitando o entendimento da matéria. Também foram feitos modelos em escala reduzida, permitindo trazer exemplos físicos para a sala de aula que não seriam possíveis de outra forma. Por fim, para cumprir o objetivo de tentar auxiliar a educação superior no país, os arquivos e instruções de montagem de todos os protótipos foram disponibilizados online, permitindo que qualquer professor com acesso a uma impressora 3D replique e utilize o material em suas aulas. |
| Abstract: | This study consists of the development of a steel constructions discipline courseware with the aid of 3D printing technology. A conspicuous problem in higher education engineering in Brazil is the difficulty faced when trying to effectively transmit knowledge to students, both due to gaps in the university lecturers’ trainings and students’ background knowledge and motivation deficits. The application of modern teaching methods and styles has been increasing over the last years, including UTFPR itself, to help remedy this problem, the idea of developing a courseware for a discipline of the civil engineering grade emerged. It was then decided to use the advantages of 3D printing technology and the behavioral similarities between polymers and steel to manufacture prototypes that can demonstrate concepts studied during the Steel Constructions course, such as failure modes and characteristics of metallic connections. Applying educational theories in conjunction with 3D modeling and steel structures sizing calculations, models were developed to demonstrate the concepts of gross section flow, liquid section failure, contact pressure, block shear, buckling length, global buckling and local buckling, rigid and flexible connections and supports, and weld geometry. Considering the ease of replication, production cost, ergonomics and design, mechanisms that allow easily applying axial forces during classroom demonstrations and thus cause the failure of test pieces were crafted, dimensioned previously in this research or by the students themselves, the mechanisms enable the comparison between theory and practice and facilitate the understanding of the subject. Scaled models of large construction artifacts were also crafted, allowing teachers to bring physical samples into the classroom that would not be possible otherwise. In conclusion, it was possible to develop different approaches to demonstrate all the concepts functionally and to fulfill the main objective of the research, of trying to help higher education in the country, the files and assembly instructions for all the prototypes were made available online, allowing any instructor with access to a 3D printer to replicate and use the material in their classes. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34228 |
| Aparece nas coleções: | AP - Engenharia Civil |
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