Estudo numérico do processo de extrusão de ABS considerando diferentes geometrias do bico extrusor e condições de operação

dc.contributor.advisor1Malavolta, Alexandre Tácito
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8477313173581967por
dc.contributor.authorBarbosa, Gustavo Souza
dc.date.accessioned2024-09-24T11:48:21Z
dc.date.available2024-09-24T11:48:21Z
dc.date.issued2024-09-20
dc.description.abstractThe increasing popularity of additive manufacturing (AM) over the past decades is attributed to its lean production characteristics and the capacity to fabricate complex geometries. This growth has spurred industry efforts and investments in research to advance techniques that improve manufacturing quality, efficiency, and cost-effectiveness. This study aims to evaluate new investigative methods and approaches related to fused deposition modeling (FDM), commonly known as 3D printing, using ABS polymer as the material of choice. To assess the feasibility of extrusion simulation tools, two die geometries were considered: one with a 3 mm circular profile and another with a concave square profile inscribed within a 3 mm circle, based on the equipment available at the Mechanical Engineering Laboratory of UFSCar. For each die, combinations of temperature (80°C and 100°C) and ram speed (3 mm/s and 6 mm/s) were tested, yielding eight distinct conditions. These parameters were entered into the QformUK software to analyze its capabilities and limitations in simulating the polymer extrusion process. The results revealed that the Hensel-Spittel constitutive model is inadequate for accurately describing the rheological behavior of polymers, as the simulations did not replicate the experimentally observed geometries with precision. This shortfall is primarily attributed to the oversimplifications made when adapting constitutive models for metals to polymeric materials. Specifically, the Hensel-Spittel model proved insufficient in capturing the non-Newtonian behavior characteristic of polymers. Consequently, the simulations failed to account for advanced viscous effects, limiting the software’s ability to faithfully represent the polymer extrusion process. Future research should explore the use of more suitable tools, such as the development of specialized subroutines, to more accurately model polymer materials in QformUK.eng
dc.description.resumoA popularidade da manufatura aditiva (MA) vem crescendo nas últimas décadas devido à sua característica de fabricação enxuta e à possibilidade de fabricação de geometrias complexas. Com isso, a indústria anseia e investe em estudos e geração de conhecimentos para o desenvolvimento de técnicas deste processo, visando melhorias na qualidade, tempo e custo de fabricação. Este trabalho visa avaliar novos métodos de investigação e estudos sobre a técnica de deposição de material fundido (FDM - Fused Deposition Modeling), conhecida como impressão 3D, utilizando como material o polímero ABS. A fim de avaliar a viabilidade de uma ferramenta simulacional de extrusão, foram considerados esforços e geometrias de duas matrizes, uma com perfil circular de 3 mm e outra com perfil quadrado côncavo inscrito em uma circunferência de 3 mm, seguindo como referência equipamentos presentes no laboratório de Engenharia Mecânica da UFSCar. Foi realizada, para cada matriz, uma combinação variando a temperatura (80ºC e 100ºC) e a velocidade do aríete (3 mm/s e 6 mm/s), totalizando oito combinações. Esses dados foram incluídos no software QformUK para estudar suas capacidades e limitações na análise do processo de extrusão de filamento polimérico. Os resultados mostraram que, o modelo constitutivo de Hensel-Spittel é insuficiente para descrever o comportamento reológico dos polímeros e, as simulações não conseguiram replicar com precisão as geometrias observadas experimentalmente. Isso se deve, em grande parte, à simplificação realizada para ajustar os modelos constitutivos para metais nos materiais poliméricos. O modelo Hensel-Spittel, se mostrou inadequado para descrever o comportamento não-Newtoniano típico dos polímeros. Dessa forma, as simula- ções não consideram efeitos viscosos avançados, limitando sua capacidade de representar com fidelidade o processo de extrusão polimérica. Trabalhos futuros poderão explorar essa ferramentas de forma mais adequada, através do desenvolvimento de subrotinas específicas para modelar de maneira mais precisa esses materiais no QformUK.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.identifier.citationBARBOSA, Gustavo Souza. Estudo numérico do processo de extrusão de ABS considerando diferentes geometrias do bico extrusor e condições de operação. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20633.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20633
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.courseEngenharia Mecânica - EMecpor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.rightsAttribution-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/*
dc.subjectManufatura aditivapor
dc.subjectSimulação computacionalpor
dc.subjectAditive manufacturingeng
dc.subjectComputational simulationeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOSpor
dc.titleEstudo numérico do processo de extrusão de ABS considerando diferentes geometrias do bico extrusor e condições de operaçãopor
dc.title.alternativeNumerical study of the ABS extrusion process considering different extruder nozzle geometries and operating conditionseng
dc.typeTCCpor

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