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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37554| Título: | Utilização das tecnologias digitais e impressão 3D para inovação incremental na fabricação de cerâmica elétrica de uso industrial |
| Título(s) alternativo(s): | Use of digital technologies and 3D printing for incremental innovation in the manufacturing of electric ceramics for industrial use |
| Autor(es): | Krüger, Carlos Vinicius Pontes |
| Orientador(es): | Araújo, Marcia Silva de |
| Palavras-chave: | Isoladores e isolamentos elétricos - Porcelana Impressão tridimensional Manufatura aditiva Resistência de materiais Materiais - Extrusão Electric insulators and insulation - Porcelain Three-dimensional printing Additive manufacturing Strength of materials Materials - Extrusion |
| Data do documento: | 29-Nov-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | KRÜGER, Carlos Vinicius Pontes. Utilização das tecnologias digitais e impressão 3D para inovação incremental na fabricação de cerâmica elétrica de uso industrial. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | A peça que é objeto deste estudo é uma chave seletora de um forno elétrico da linha branca. Esta chave seletora é produzida utilizando o processo de injeção e o material é a baquelite. Este é um polímero termorrígido cuja reciclagem mecânica é inviável tecnicamente, em função da impossibilidade de fusão do material após a cura. Com o objetivo de avaliar a viabilidade da substituição do processo e do material, este estudo testou um material que tem a mesma função que a baquelite e resolve esses problemas, sendo este a porcelana elétrica. Este tipo de porcelana, composta por argila, caulim, feldspato e quartzo ou alumina, tem função isolante, podendo ser para uso em baixa ou alta tensão, a depender da quantidade percentual dos componentes. Aliado a este novo material, foi proposto também a troca do processo produtivo, de injeção para manufatura aditiva. A manufatura aditiva consiste na deposição sucessiva de camadas de material em um formado determinado, gerado por uma geometria 3D em CAD. Para utilizar o novo processo de fabricação, foi necessário adaptar a geometria, removendo paredes finas, paredes suspensas e chanfros. Durante manipulação da massa porcelana, foi identificada a grande característica tixotrópica do material, o que se confirmou com os ensaios de caracterização de força de impressão, viscosidade e plasticidade. Um aumento de 0,35% na concentração de sólidos levou a uma queda de plasticidade de 5 para 2 na faixa de 77,4% até 77,75% de concentração. Com isso, foi identificada a necessidade de novos testes, variando a composição e adicionando um componente retentor de água e também os variando os parâmetros de impressão, para que seja encontrada a configuração ideal para impressão desta geometria com a massa de pocelana elétrica. |
| Abstract: | The subject of this study is a selector switch from a white line electric oven. This selector switch is produced using the injection process, and the material is bakelite. Bakelite is a thermosetting polymer whose mechanical recycling is technically unfeasible due to the impossibility of material fusion after curing. With the aim of assessing the feasibility of replacing both the process and the material, this study tested a material that serves the same function as bakelite and addresses these issues, namely, electrical porcelain. This type of porcelain, composed of clay, kaolin, feldspar, and quartz or alumina, has insulating properties and can be used for low or high voltage, depending on the percentage of components. In addition to this new material, a shift in the production process was also proposed, moving from injection to additive manufacturing. Additive manufacturing involves the successive deposition of material layers in a predetermined shape, generated by a 3D geometry in CAD. To use the new manufacturing process, it was necessary to adapt the geometry by removing thin walls, suspended walls, and chamfers. During the manipulation of the porcelain mass, the significant thixotropic characteristic of the material was identified, which was confirmed through tests characterizing printing force, viscosity, and plasticity. An increase of 0.35% in solid concentration led to a decrease in plasticity from 5 to 2 in the range of 77.4% to 77.75% concentration. Consequently, the need for further tests was identified, involving variations in composition, the addition of a water-retaining component, and adjustments to printing parameters, aiming to find the optimal configuration for printing this geometry with the electrical porcelain mass. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37554 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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