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dc.contributor.authorPulquerio, Eduardo Costa
dc.date.accessioned2024-07-04T16:41:48Z
dc.date.available2024-07-04T16:41:48Z
dc.date.issued2024-02-28
dc.identifier.citationPULQUERIO, Eduardo Costa. Manufatura aditiva robotizada: desenvovimento de faixa adequada de parâmetros de impressão 3D para os polímeros PLA e PCL, e para blendas PLA/PCL. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19787.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19787
dc.description.abstractAdditive manufacturing (AM) is a disruptive technology with enormous potential to replace traditional manufacturing methods. There is an optimistic perspective to increase the use of AM because diverse applications were developed, and so many ongoing projects are active. The AM technology based in extrusion, that uses prefabricated polymeric filaments, is known as FFF (Fused Filament Fabrication). By coupling a screw extruder to the printing system, the materials are fed simultaneously with the printing, so the technique is known as FGF (Fused Granular Fabrication). Both techniques have slow manufacturing speed, in comparison to injection molding, for example, that limits their use for mass production. To overcome that disadvantage, a single-screw extruder was coupled to an anthropomorphic robotic arm, configurating the Robotic Additive Manufacturing (RAM), suitable for complex and large-sized 3D objects cases. PLA is a material widely used in AM, therefore, it was evaluated its behavior in the 3D printing system used. The PCL biopolymer was selected to promote a reduction in the elastic modulus and in the extrusion temperature of the PLA. Extruding PLA at a lower temperature can be useful when working with composites, for example in PLA/PCL reinforced with vegetable natural fibers. The materials were thermally characterized by DSC (Differential Scanning Calorimetry) and thermo-mechanically evaluated by DMA (Dynamic-Mechanical Analysis). The most important process parameters were set by a suitable experimental campaign, ensuring a regular geometry of the deposited layer. One-layer 200mm long deposited tracks samples was obtained by the combination of process parameters. After the dimensional measurement, a multiple regression analysis was performed to describe the relationship between the process parameters and the geometry of the layer. The obtained mathematical models were used to set up suitable combination of process parameters for slicing and then printing 3D parts. The printed parts were used in thermo-mechanical evaluations in DMA (Dynamic-Mechanical Analysis). A large-sized 3D object was also printed as study case.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/*
dc.subjectManufatura aditiva robotizadapor
dc.subjectImpressão 3Dpor
dc.subjectPLApor
dc.subjectPCLpor
dc.subjectRobotic additive manufacturingeng
dc.subject3D printingeng
dc.titleManufatura aditiva robotizada: desenvovimento de faixa adequada de parâmetros de impressão 3D para os polímeros PLA e PCL, e para blendas PLA/PCLpor
dc.title.alternativeRobotic Additive Manufacturing System: development of suitable range of 3D printing parameters for PLA and PCL polymers, and for PLA/PCL blendseng
dc.title.alternativeSistema Robótico de Fabricación Aditiva: desarrollo de una gama adecuada de parámetros de impresión 3D para polímeros PLA y PCL, y para mezclas PLA/PCLspa
dc.title.alternativeSystème de Fabrication Additive Robotique : développement d'une gamme adéquate de paramètres d'impression 3D pour les polymères PLA et PCL, et pour les mélanges PLA/PCLfra
dc.title.alternativeRobotic Additive Manufacturing System: Entwicklung eines angemessenen Bereichs an 3D-Druckparametern für PLA- und PCL-Polymere sowie für PLA/PCL-Mischungenger
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Barbosa, Gustavo Franco
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4027686840017498por
dc.contributor.advisor-co1Shiki, Sidney Bruce
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0573973677787523por
dc.description.resumoA manufatura aditiva (MA) é uma tecnologia disruptiva com enorme potencial para substituir métodos tradicionais de fabricação, havendo uma perspectiva otimista de aumento do seu uso. A tecnologia de MA baseada em extrusão, que utiliza filamentos pré-fabricados em polímeros, é conhecida como FFF (Fused Filament Fabrication). Ao acoplar uma extrusora com rosca ao sistema de impressão, os polímeros em grânulos são alimentados simultaneamente à impressão, caracterizando a técnica como FGF (Fused Granular Fabrication). FFF e FGF têm limitação de uso para produção em massa, quando comparada com moldagem por injeção, por exemplo. Para superar esta desvantagem, neste trabalho uma extrusora monorosca foi acoplada a um braço robótico antropomórfico, configurando a Manufatura Aditiva Robotizada, adequada para casos de objetos 3D complexos e de grande porte. Os materiais utilizados foram PLA, PCL e blendas PLA/PCL. O PLA é um material amplamente utilizado em MA, portanto, avaliou-se o comportamento dele no sistema de impressão 3D utilizado. Já o biopolímero PCL foi selecionado para promover redução no modulo de elasticidade e na temperatura de extrusão do PLA. Extrudar PLA em temperatura menor pode ser útil aplicações com compósitos de PLA/PCL reforçados com fibras vegetais naturais. Os materiais foram caracterizados termicamente por DSC (Calorimetria Diferencial Exploratória). Os parâmetros mais importantes de processo de impressão 3D (rotação da rosca da extrusora, velocidade de translação do robô e altura nominal da camada) foram definidos em uma campanha experimental para garantir uma geometria adequada e regular da camada depositada. Amostras, na forma de filetes depositados em camada única, foram obtidas pelas combinações de parâmetros de processo. As dimensões dos filetes foram mensuradas e, então, foi realizada análise de regressão múltipla para descrever a relação entre os parâmetros do processo e a geometria da camada depositada. Obteve-se modelos matemáticos que foram utilizados para configurar a combinações adequadas de parâmetros para fatiar e imprimir peças 3D. Algumas peças impressas foram utilizadas para avaliar propriedades mecânicas e térmicas através de ensaio DMA (Análise Dinâmico-Mecânica). Uma peça 3D de grande porte foi impressa como caso de estudo.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - PPGEMecpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAOpor
dc.description.sponsorshipId88887.666830/2022-00por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0656059888730618por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-5020-8887por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2961-5178por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9373-3630por


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