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Título: Análise da influência da variação de parâmetros de fabricação na manufatura aditiva de polímeros
Título(s) alternativo(s): Analysis of the influence of varying manufacturing parameters on additive manufacturing of polymers
Autor(es): Pedroso, David Eduardo
Orientador(es): Gonçalves Júnior, Marcos
Palavras-chave: Polímeros
Estimativa de parâmetros
Engenharia mecânica
Polymers
Parameter estimation
Engineering design
Data do documento: 28-Ago-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Guarapuava
Citação: PEDROSO, David Eduardo. Análise da influência da variação de parâmetros de fabricação na manufatura aditiva de polímeros. 2024. 63 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Guarapuava, 2024.
Resumo: A manufatura aditiva tem se tornado cada vez mais difundida como um processo de fabricação voltado à fabricação de peças em baixa escala e de alta capacidade de personalização, porém esta alta capacidade de alteração gera uma alta variabilidade nas características de fabricação que devem ser escolhidas na hora da fabricação. Este trabalho visou avaliar e comparar o comportamento de dois diferentes materiais usados para manufatura por extrusão de material polimérico quando se variam três diferentes parâmetros de fabricação sendo eles a direção de impressão, altura de camada e preenchimento interno principalmente para diminuir custos desnecessários na fabricação e também a quantidade de retrabalho necessária. Sendo feito o uso de métodos de análise estatísticas do experimento fatorial fracionário, experimento central composto (superfície de resposta) e análise de variância (ANOVA) para definição do procedimento dos experimentos. Posteriormente foi feito o tratamento dos dados, análise e exposição dos resultados obtidos dos ensaios de compressão e flexão. Os resultados mais expressivos encontrados foram decorrentes da variação de preenchimento em ambos materiais alcançando aumento de aproximadamente 30% na resistência a compressão usando apenas 6,5% a mais de filamento, a direção de impressão também mostrou resultados consideráveis alcançando variações de mais de 30% e fazendo com que corpos de prova de menor preenchimento conseguissem melhores que resultados melhores de resistência e módulo de elasticidade, principalmente devido ao fator econômico, pois uma direção otimizada altera gera pouca alteração no tempo de impressão e na quantidade de material. Conclui-se que ambos os materiais possuem características semelhantes e que configurações de fabricação específicas para a aplicação podem gerar economia de material e aumentar a resistência mecânica das peças.
Abstract: Additive manufacturing has become increasingly widespread as a manufacturing process focused on producing small-scale parts with a high degree of customization. However, this high level of customization results in significant variability in the manufacturing characteristics that must be chosen during production. This study aimed to evaluate and compare the behavior of two different materials used in polymeric material extrusion-based manufacturing when varying three different manufacturing parameters: printing direction, layer height, and infill density. The goal was to primarily reduce unnecessary manufacturing costs and the amount of rework required. Statistical analysis methods, including fractional factorial experiments, central composite design (response surface methodology), and analysis of variance (ANOVA), were employed to define the experimental procedures. Subsequently, data treatment, analysis, and presentation of the results obtained from compression and flexural tests were conducted. The most significant results were due to the variation in infill density in both materials, achieving an increase of approximately 30% in compressive strength using only 6.5% more filament. The printing direction also showed considerable results, achieving variations of over 30% and allowing specimens with lower infill density to achieve better strength and modulus of elasticity results, primarily due to economic factors, as an optimized direction causes minimal changes in print time and material usage. It is concluded that both materials have similar characteristics and that specific manufacturing configurations for the application can generate material savings and increase the mechanical strength of the parts.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35319
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