dc.contributor.author | Santos, André Luiz Grando | |
dc.date.accessioned | 2024-07-18T18:33:19Z | |
dc.date.available | 2024-07-18T18:33:19Z | |
dc.date.issued | 2024-04-10 | |
dc.identifier.citation | SANTOS, André Luiz Grando. Modelagem numérica do perfil térmico e do escoamento de material termoplástico por extrusão em um cabeçote customizado para manufatura aditiva. 2024. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20136. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20136 | |
dc.description.abstract | This work presents a procedure for modeling and numerical analysis of the flow of a thermoplastic fluid with pseudoplastic behavior applied to a custom miniature vertical head based on twin-screw extrusion for additive manufacturing. It is a case study conducted using the miniature head of an innovative prototype conceived on a laboratory scale for direct manufacturing using the PP RP141 raw material in powder form. The temperature profiles in the head were estimated, and the techniques adopted were validated with experimental data from a prototype of the extruder head. The pressures and flow details in the channels forming the extrusion nozzle (die) were revealed through a 3D model. The dimensionless parameters characteristic of the types of elements that constitute the screws were also determined by a 3D model. A 1D flow model published by another author was modified and coded to predict the pressures and, consequently, the location of the fully filled sections of the screws. This modified model was validated by comparison with documented cases in the literature. Furthermore, the filled sections were simulated using mesh immersion techniques in a 3D model, and details of the complex flow in these sections were discussed. Finally, a comparison of the pressures predicted by the modified 1D model with those obtained by the 3D model revealed a good approximation between the results of these analyses using the technique proposed in this work, thus establishing a procedural roadmap for exploring the processing limits of the unit, screw compositions, process variables, and materials, as well as aiding decision-making in the design stages of other units and improvements of this innovative variant of additive manufacturing. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | 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 | Análise numérica | por |
dc.subject | Escoamento de termoplásticos | por |
dc.subject | Printhead | eng |
dc.subject | Dupla rosca | por |
dc.subject | Manufatura aditiva | por |
dc.subject | Numerical analysis | eng |
dc.subject | Thermoplastic flow | eng |
dc.subject | Powder feedstock | eng |
dc.subject | Twin screw | eng |
dc.subject | Additive manufacturing | eng |
dc.title | Modelagem numérica do perfil térmico e do escoamento de material termoplástico por extrusão em um cabeçote customizado para manufatura aditiva | por |
dc.title.alternative | Numerical modeling of the thermal profile and flow of thermoplastic material through extrusion in a customized head for additive manufacturing | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Lucas, Alessandra de Almeida | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9754332336954137 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Silveira, Zilda de Castro | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2567496668379673 | por |
dc.description.resumo | Esse trabalho apresenta um procedimento para modelagem e análise numérica do escoamento de um fluido termoplástico com comportamento pseudoplástico aplicado a um cabeçote customizado miniaturizado vertical baseado em dupla rosca para manufatura aditiva. Trata-se de um estudo de caso que foi conduzido utilizando o cabeçote miniaturizado de um protótipo inovativo concebido em escala laboratorial de manufatura aditiva para fabricação direta utilizando como matéria-prima o PP RP141 em estado de pó. Os perfis de temperatura no cabeçote foram estimados e as técnicas adotadas foram validadas com dados experimentais de um protótipo do cabeçote extrusor. As pressões e detalhes do escoamento nos canais que formam o bico de extrusão (matriz) foram revelados através de modelo 3D. Os parâmetros adimensionais característicos dos tipos de elementos que constituem as roscas, também, foram determinados por modelo 3D. Um modelo de escoamento 1D, publicado por outro autor, foi modificado e codificado para a previsão das pressões e consequentemente a localização dos trechos totalmente preenchidos das roscas. Esse modelo modificado foi validado pela comparação com dados de casos documentados na literatura. Ainda, foram simulados os trechos preenchidos através de técnicas de imersão de malhas, em um modelo 3D, e detalhes do complexo escoamento nesses trechos foram discutidos. Por fim, uma comparação das pressões previstas com o modelo 1D modificado com as obtidas pelo modelo 3D revelaram uma boa aproximação entre os resultados dessas análises pela técnica proposta neste trabalho, estabelecendo assim um roteiro de procedimentos para exploração dos limites de processamento da unidade, composição de roscas, variáveis e materiais de processo, bem como auxiliar na tomada de decisões nas etapas projetiva de outras unidades e melhorias dessa inovadora variante da manufatura aditiva. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
dc.description.sponsorshipId | 88882.466360/2019-01 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/1235655060164028 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0003-4912-156X | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-4762-6030 | por |
dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0002-5040-0403 | por |