dc.contributor.author | Oliveira, Renan Oscar de | |
dc.date.accessioned | 2023-04-13T17:39:35Z | |
dc.date.available | 2023-04-13T17:39:35Z | |
dc.date.issued | 2023-02-27 | |
dc.identifier.citation | OLIVEIRA, Renan Oscar de. Investigação dos efeitos da posição de impressão e geometria da matriz no processo de extrusão polimérica com pellets visando a manufatura aditiva. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17732. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/17732 | |
dc.description.abstract | The trend of additive manufacturing (AM), also known as 3D printing, has been gaining prominence
in the industry in recent years, consequently, a growing front of studies has been conducted
to ensure quality and productivity. There are several efforts in different directions to
expand knowledge, breaking barriers in 3D printing, specifically in Fused Deposition Modeling
(FDM), such as the manufacture of parts using directly fused pellets (FPM) and the increase
of the dimensional scale of the printed parts, towards the production of large volume parts
(LFAM-Large-Format Additive Manufacturing). Exploiting the advantages of 3D printing using
polymeric pellet material directly, this study uses ABS (acrylonitrile butadiene styrene) as a raw
material and a laboratory single-screw extruder to investigate the effects of flow rate on varying
the print position and final geometry of the extruded filament as a function of the dedicated
nozzle geometric shape. The patterns were analyzed from a series of 72 extrusion conditions. By
collecting and analyzing the operating data, the linear relationship between screw rotation and
extruder mass flow rate was confirmed, and it was possible to get the characteristic values of this
equipment. The internal pressure in the screw is strongly influenced by the screw rotation speed.
A variation of the density of the extruded material was identified at rotations lower than 20 rpm.
For rotations equal to or greater than 20 rpm, a stability of the density is noted, confirming the
rotation range of 30 - 60 rpm suggested by the manufacturer. From the geometric shape of the
extruded filaments, it was evident the influence of the viscoelastic effect of the polymeric material
(Barus effect) and proved its normal expansion ratio directly related to the geometric section
shape of the nozzle, in agreement with the numerical simulations in previous studies. With
the dedicated geometric nozzle shape, it was possible to extrude filaments with final quadratic
geometry, which favors in decreasing the void density. The understanding and control of these
phenomenons lead to advances and breakthroughs regarding the mastery of direct extrusion
processes with polymer pellets in distinct printing positions, final extruded filament geometry,
improved planar adhesion between strip and layer faces, and shorter extrusion time in medium
and large formate 3D printing. | eng |
dc.description.sponsorship | Não recebi financiamento | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Manufatura Aditiva | por |
dc.subject | Extrusão (FDM) | por |
dc.subject | Polímeros Pellets (FPM) | por |
dc.subject | Posição de Extrusão | por |
dc.subject | Matriz de Extrusão Customizada | por |
dc.subject | Geometria do Filamento | por |
dc.title | Investigação dos efeitos da posição de impressão e geometria da matriz no processo de extrusão polimérica com pellets visando a manufatura aditiva | por |
dc.title.alternative | Investigation of the effects of printing position and die geometry in the polymeric extrusion process with pellets aiming at additive manufacturing | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.contributor.advisor1 | Barbosa, Gustavo Franco | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4027686840017498 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Shiki, Sidney Bruce | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0573973677787523 | por |
dc.description.resumo | A tendência da manufatura aditiva (MA), também conhecida como impressão 3D, vem ganhando
destaque na indústria nos últimos anos, consequentemente, uma crescente frente de estudos
vem sendo realizada para garantir a qualidade e produtividade. Notam-se diversos esforços em
direções distintas para ampliar o conhecimento, rompendo barreiras na impressão 3D, especificamente
na modelagem por deposição de material fundido (FDM-Fused Deposition Modeling),
como é o caso da confecção de peças utilizando diretamente o pellet fundido (FPM-Fused Pellet
Modeling) e o aumento da escala dimensional das peças impressas, na direção de produzir peças
de médio e grande volume (LFAM-Large-Format Additive Manufacturing). Aproveitando das
vantagens da impressão 3D utilizando diretamente o material pellet polimérico, este estudo
utiliza ABS (acrylonitrile butadiene styrene) como matéria-prima e uma extrusora mono-rosca
de laboratório para investigar os efeitos da vazão na variação da posição de impressão e da
geometria final do filamento extrudado em função da matriz de formato geométrico dedicado. Os
padrões foram analisados a partir de uma série de 72 condições de extrusão. Pela coleta e análise
dos dados de operação, confirmou-se a relação linear entre a rotação da rosca e a vazão mássica
da extrusora, sendo possível levantar os valores característicos deste equipamento. A pressão
interna na rosca é fortemente influenciada pela velocidade de rotação da rosca. Identificado uma
variação da densidade do material extrudado em rotações menores que 20 rpm. Para rotações
igual ou maiores de 20 rpm, nota-se uma estabilidade da densidade confirmando a faixa de
rotação de 30-60 rpm sugerida pelo fabricante. Da geometria dos filamentos extrudados, ficou
evidente a influência do efeito viscoelástico do material polimérico, inchamento do extrudado e
comprovado sua relação de expansão normal diretamente relacionado com o formato da seção
geométrica da matriz, alinhado com as simulações numéricas de estudos anteriores. Com a matriz
de formato geométrico dedicado, foi possível extrudar filamentos com geometria final quadrática,
que favorece na diminuição da densidade de vazios. O entendimento e controle destes fenômenos
levam a avanços e descobertas em relação ao domínio dos processos de extrusão direta com
polímeros pellets em posições distintas, geometria final do filamento extrudado, melhor adesão
planar entre faces das faixas e camadas e menor tempo de extrusão em impressões 3D de médio
e grande volume. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEMec | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/6323756803788316 | por |