Avaliação da dinâmica de impressora 3D com tecnologia fused filament fabrication (FFF): uma investigação baseada em testes de vibração

dc.contributor.advisor1Shiki, Sidney Bruce
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0573973677787523
dc.contributor.authorCorradini, Vitor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7716686900465106
dc.date.accessioned2025-08-06T18:05:13Z
dc.date.issued2025-07-25
dc.description.abstractThis work investigated the influence of mechanical vibrations in the FFF (Fused Filament Fabrication) 3D printing process by comparing the operating frequencies and resonance frequencies of the main structural components of a 3D printer. Spectral analysis, based on the Fast Fourier Transform (FFT), was applied to data obtained from both impact tests and recordings made during the printing of test specimens with different operational parameters. The adopted methodology involved the systematic variation of print speed, infill density, and infill pattern, totaling 27 experimental combinations. Additionally, accelerometers were used to record the dynamic response in three main regions of the printer: print bed, extruder head, and vertical structure. The obtained data were processed in a MATLAB environment, allowing for direct comparison between the resonance and operational frequency ranges. The results from the impact tests showed specific resonance peaks for each machine component, highlighting the importance of selecting the hammer tip material for signal quality. In the operational analysis, it was observed that the highest vibration amplitudes occurred during calibration, nozzle cleaning, and the printing of the first layer. Furthermore, even with operating frequencies approaching resonance frequencies, the printer functioned without issues. The RMS value analysis identified test specimen number 8 (50 mm/s, 20\% infill density, and gyroid infill pattern) as having the highest vibration levels in the extruder head and print bed, although without causing any damage to the machine. This study fills a gap in the literature by directly correlating printing parameters with the vibrational behavior of a commercial 3D printer, providing valuable insights for process optimization and part quality.eng
dc.description.resumoEste Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) investigou a influência das vibrações mecânicas no processo de impressão 3D FFF (Fused Filament Fabrication) por meio da comparação entre as frequências de operação e as frequências de ressonância dos principais componentes estruturais de uma impressora 3D. A análise espectral, baseada na Transformada Rápida de Fourier (FFT), foi aplicada tanto em dados obtidos por teste de impacto quanto em registros realizados durante a impressão de corpos de prova com diferentes parâmetros operacionais. A metodologia adotada envolveu a variação sistemática de velocidade de impressão, densidade e padrão de preenchimento, totalizando 27 combinações experimentais. Além disso, foram utilizados acelerômetros para registrar a resposta dinâmica em três regiões principais da impressora: mesa de impressão, cabeçote extrusor e estrutura vertical. Os dados obtidos foram processados em ambiente MATLAB, permitindo a comparação direta entre as faixas de frequências de ressonância e operacionais. Os resultados dos testes de impacto mostraram picos de ressonância específicos para cada componente da máquina, destacando a importância da escolha do material da ponta do martelo para a qualidade do sinal. Na análise operacional, observou-se que as maiores amplitudes de vibração ocorreram durante a calibração, limpeza do bico e impressão da primeira camada. Além disso, mesmo com as frequências de operação se aproximando das frequências de ressonância, a impressora operou sem problemas. A análise do valor RMS identificou o corpo de prova de número 8 (50 mm/s, 20\% de densidade e preenchimento do tipo giróide) com os maiores níveis de vibração no cabeçote e na mesa, embora sem provocar danos à máquina.por
dc.identifier.citationCORRADINI, Vitor. Avaliação da dinâmica de impressora 3D com tecnologia fused filament fabrication (FFF): uma investigação baseada em testes de vibração. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22541.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22541
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEngenharia Mecânica - EMec
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
dc.subjectImpressão 3Dpor
dc.subjectVibração mecânicapor
dc.subjectFFTpor
dc.subjectFrequência naturalpor
dc.subjectFFFpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
dc.titleAvaliação da dinâmica de impressora 3D com tecnologia fused filament fabrication (FFF): uma investigação baseada em testes de vibraçãopor
dc.title.alternativeEvaluation of the dynamics of a 3D printer with fused filament fabrication (FFF) technology: an investigation based on vibration testseng
dc.typeTCC

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