ESTG - Mestrado em Engenharia Automóvel
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Browsing ESTG - Mestrado em Engenharia Automóvel by advisor "Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa"
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- Additive Manufacturing of a Vehicle Brake System ComponentPublication . Marques, José Diogo Sena Luz Da Cruz; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa; Sousa, Carlos Manuel Pereira Costa eThe present project aims to study the applicability of additive manufacturing (AM) in the automotive industry, namely, the applicability of AM in car parts production. A commercial vehicle can be described as a set of systems, all integrated and communicating each other, with a common goal, move you from point A to point B as secure as possible. The present study focused on the manufacture by AM of a part from one of the systems integrated in the vehicle, namely a brake calliper, component of the brake system. The Selective Laser Melting (SLM) was the AM process that was used to manufacture the part. It is important to understand that nowadays, a great level of evolution is occurring in the automotive industry. Some new technology had its origins in the racing world. Race teams lead by the big manufacturing car companies have the know-how and the opportunities to try and develop new technologies. This leads to a development in manufacturing processes associated with new components and materials. After some perfecting, the components and manufacturing techniques used in the racing industry find its way into the commercial vehicle market, leading to the endless flow of innovation that we see nowadays. The component selected to be developed and furthermore manufactured using AM was a brake calliper, part of the braking system of a racing vehicle. The new SLM produced brake callipers will be used in the Formula Student racing platform.
- Estudo da Variação das Propriedades Termomecânicas de Polímeros Reforçados com Cargas RecicláveisPublication . Cardoso, Nuno Filipe Sampaio Duarte; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa; Martinho, Pedro Miguel GonçalvesNesta dissertação, o foco são os materiais sustentáveis ou biodegradáveis, materiais estes utilizados na indústria automóvel e que podem ser usados como substitutos totais ou parciais. O conceito de material sustentável, por sua vez, significa um material que pode ser obtido por métodos que não utilizam combustíveis fósseis ou métodos que evitam a emissão de substâncias poluentes. Para tal, é essencial que os materiais indicados como possíveis substitutos dos existentes mantenham ou melhorem as suas propriedades mecânicas em função da aplicação do componente. Os temas da sustentabilidade, cujo conceito está associado à capacidade de satisfazer as nossas necessidades no presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras satisfazerem as suas próprias necessidades - e da economia circular - baseado na redução, reutilização, recuperação e reciclagem de materiais e energia, são, atualmente, muito pertinentes. Substituir o conceito de fim de vida da economia linear por novos fluxos circulares de reutilização, restauração e renovação num processo integrado, conceitos que foram tidos em consideração uma vez que esta dissertação aborda o efeito de cargas sustentáveis em materiais poliméricos para moldação por injeção. O objetivo deste trabalho é compreender e analisar o impacto de materiais biodegradáveis e sustentáveis, como grafite, argila e ácido poliláctico (PLA), no comportamento mecânico de compósitos com polipropileno e poliestireno, quando incorporados em proporções variando de 3% a 15%. O procedimento consistiu em misturar diferentes percentagens de cargas com cada polímero de base para transformar no provete padrão definido, utilizando uma máquina de injeção, para depois verificar o efeito dessas partículas nas propriedades com a execução de ensaios mecânicos e térmicos. Em termos de ensaios mecânicos, foram realizados ensaios de tração, flexão e dureza, em relação aos ensaios térmicos, foram realizados os de índice de fluidez, calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e densidade.
- Estudo de Impacto em Materiais Compósitos Avançados – Avaliação numérica e experimental em perfis tubularesPublication . Neto, Alexandre de Oliveira; Santos, Sérgio Pereira dos; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de SousaA utilização de materiais compósitos avançados é cada vez mais frequente em estruturas que suportam grandes esforços devido ao facto de possuírem uma elevada rigidez específica, o que permite reduzir o peso das estruturas. Os métodos de fabrico associados a este tipo de material fazem com que o elemento de reforço, a fibra, veja a sua integridade facilmente atingida com a ocorrência de pequenos impactos. O presente estudo teve como objetivo obter uma análise numérica e experimental do desempenho de perfis tubulares em polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) sujeitos a impactos transversais de baixa velocidade. Foram realizados vários ensaios numéricos de impacto em 5 tipos diferentes de empilhamentos com diferentes níveis de energia, através da definição de um gradiente, cujo primeiro nível era estudar a resistência ao dano invisível e o último a resistência ao dano visível. Dessa forma foi possível definir, para cada tubo ensaiado, o limite de energia que produz a deformação residual em cada nível. Os testes experimentais não foram realizados por motivos alheios ao autor. Conclui-se que, no que ao ensaio numérico diz respeito, que existem empilhamentos mais adequados para determinados tipos de esforços aplicados e finalidades, há uma relação direta entre a distribuição de tensões e orientação de cada lâmina do compósito, e que o empilhamento tem influência na capacidade de absorção de energia de tubos em fibra de carbono e consequentemente na manutenção da sua integridade.
- Estudo de materiais avançados de micélio para utilização na indústria automóvelPublication . Alves, Rafael Maria Escaleira; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa; Campos, Maria Jorge GeraldesA necessidade de novos materiais ecológicos e sustentáveis tem vindo a fomentar o desenvolvimento de novos materiais biodegradáveis produzidos através de recursos naturais e renováveis. Os plásticos biodegradáveis disponíveis comercialmente, embora minimizem o impacto ambiental e demonstrem propriedades favoráveis para a utilização em certos componentes, estes materiais apresentam processos de fabrico complexos e de custo elevado. Os materiais avançados de micélio podem ser uma solução nesta estratégia. Este biomaterial consiste na utilização da parte vegetativa de fungos como meio de agregar e conferir diferentes propriedades físicas a um substrato orgânico de reduzido valor económico. As propriedades dos materiais avançados de micélio podem variar com espécie de fungo, substrato, condições ambientais de crescimento e processos mecânicos auxiliares. Contudo apresentam semelhanças a diversos plásticos. O objetivo deste trabalho consiste, em primeiro lugar, no aprofundamento de conhecimentos teóricos sobre a produção e propriedades dos materiais avançados de micélio já desenvolvidos e, em segundo lugar, o desenvolvimento de materiais com recurso a quatro espécies de fungos (Pleurotus ostreatus, Hypsizygus ulmarius, Ganoderma lucidum, Trametes versicolor) e três substratos (serradura de pinho, serradura de madeiras comerciais mista, borras de café). São posteriormente ensaiadas as amostras de material desenvolvido, caracterizando o mesmo morfologicamente, bem como as suas propriedades termodinâmicas e mecânicas. Foi assim possível caracterizar os materiais avançados de micélio desenvolvidos como tendo boa estabilidade térmica segundo os ensaios termogravimétricos e baixa condutividade térmica segundo os ensaios de calorimetria diferencial exploratória. Estes revelaram ao microscópio ótico uma estrutura ramificada e microporosa, com hifas de diâmetro de 0,2 μm. Os materiais avançados de micélio apresentam propriedades mecânicas idênticas a alguns dos plásticos de menor densidade, sendo assim demonstrado que estes podem contribuir para uma solução mais ecológica, biodegradável e sustentável.
- Estudo termomecânico do processo de FDM de PETG com TungsténioPublication . Gonçalves, Luís Augusto Coelho; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa; Correia, Mário António SimõesA realização deste projeto tem como objetivo analisar o comportamento mecânico de provetes construídos utilizando fabrico aditivo, nomeadamente Fused Deposition Modeling (FDM), comparando dois materiais, PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol) e PETG com Tungsténio. A produção das peças é feita através de um processo de extrusão onde o objeto é construído depositando o material camada a camada. Os materiais utilizados são os filamentos termoplásticos puros ou misturados com metal. Estes materiais são introduzidos numa impressora 3D que é programada com a temperatura que é necessário atingir. Assim que a mesma atinge a temperatura ideal, o processo inicia-se. O material é depositado nos locais determinados onde arrefece e solidifica. Este é um processo repetitivo, que exige várias passagens até que as peças fiquem completas. Uma das vantagens deste processo é o menor custo e também o tempo reduzido com que se consegue a obtenção de uma peça ou modelo. Contudo, existem outras vantagens muito competitivas como a possibilidade de gerar peças com elevado grau de complexidade geométrica, a capacidade de obter diferentes texturas numa mesma peça bem como a capacidade da utilização de múltiplos materiais no mesmo modelo e a baixa geração de resíduos. Os provetes foram construídos numa única orientação, com uma trajetória de construção designada de “aligned rectilinear”. Os ensaios realizados foram: de tração, compressão e dureza Shore. Estes ensaios permitiram analisar as propriedades mecânicas e térmicas dos provetes obtidos após a construção das peças em estudo. Também foram realizados ensaios DSC. O objetivo principal deste projeto é avaliar qual a influência da adição do metal na matriz polimérica bem como a sua utilização na indústria automóvel como substituição de materiais utilizados.
- Revestimento de componentes produzidos por FDM na indústria automóvelPublication . Pedrosa, Rui Miguel Conde; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa; Almeida, Henrique de AmorimA fabricação aditiva encontra-se atualmente num estado de desenvolvimento considerável para quase todos os métodos de fabrico. Um desses métodos é o FDM (Fused Deposition Modeling), utilizado neste projeto. Como todos demais métodos, também este apresenta algumas limitações, sendo que uma delas resulta do próprio processo de impressão, nomeadamente a porosidade dos componentes. Este projeto apresenta um estudo à alteração da permeabilidade de componentes produzidos por FDM quando em contacto com fluídos de refrigeração e lubrificação de automóveis, recorrendo para o efeito a ensaios laboratoriais de provetes em materiais poliméricos: ABS, PC e PC-ABS. Estes foram revestidos por uma camada de resina epoxídica, com o objetivo de diminuir a absorção do fluído externo com o qual estejam em contacto num automóvel. Posteriormente, os provetes foram mergulhados em gasóleo e óleo multigraduado, por períodos distintos, às respetivas temperaturas mais usuais que se observam num veículo em funcionamento. A massa dos provetes antes e após o mergulho nos dois fluídos foi registada e os mesmos foram submetidos a ensaios laboratoriais de tração, dos quais foram retirados os valores de tensão e deformação. Com a análise dos resultados obtidos, e após alguns cálculos, foi possível comparar os valores de deslocamento e resistência à tração dos provetes revestidos e não revestidos, imersos tanto no óleo como no gasóleo. Pôde-se assim concluir quais os tipos de provetes que mais alterações tiveram ao serem revestidos pela camada de resina. Numa fase final, foram também anunciados os trabalhos futuros previstos para este projeto
- Study of the Laser Metal Deposition (LMD) technology, in the automotive industryPublication . Ramalho, Francisco Miguel Quaresma; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa; Correia, Mário António SimõesThe last few decades in the automotive industry have been marked by a heavy concern with the environment, saving energy and reducing material wastage, while aiming to maintain good mechanical properties, essential in the components usage. Additive manufacturing (AM) techniques present themselves as a viable option in the matter, with Laser Metal Deposition (LMD), rising as one of the most promising techniques within this category, capable of producing near-net shape components, with a layer upon layer construction of three-dimensional solid parts from a 3D CAD model, with good mechanical properties and acceptable surface finishing. Laser Metal Deposition is a relatively recent technique, which is made noticeable by the lack of clarification about the influence of several parameters in the final component’s characteristics, ultimately leading to a scarce availability of the process in the market. This paper aims to clarify and evaluate, how LMD produced parts can suit the automotive industry, by measuring and analysing their behaviour under several mechanical tests.
- Técnicas de reparação de compósitos laminados em estruturas de veículos – Avaliação numérica e experimentalPublication . Fonseca, Luiz Fernando Vilas; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa; Santos, Sérgio Pereira dosEste projeto foi realizado no Instituto Politécnico de Leiria, e visa estudar o comportamento de um material compósito com base em ensaios experimentais e numéricos. O material compósito utilizado neste estudo é a Fibra de Carbono. Em especial, busca-se uma aplicação mais técnica e aprofundada deste tipo de material, sendo ela a aplicação de meios de reparação da Fibra de Carbono e fazer um comparativo estratégico entre as três etapas do processo, sendo o material sem dano, o material danificado e também com o material reparado com uma junta adesiva. As técnicas de reparação também foram abordadas neste trabalho e foi escolhida a que melhor se adequa à realidade do estudo. Este estudo busca entender o comportamento mecânico dos elementos citados acima e analisar as suas diferenças comportamentais. Após todo o estudo, são abordadas também as possíveis aplicações em um mercado automobilístico, seja na área de reparação em si, ou inclusive em um possível desenvolvimento de produto, podendo variar sua aplicação para diferentes mercados.
- A utilização do fabrico aditivo no desenvolvimento de componente para a indústria automóvelPublication . Maldonado, Pedro Jorge Pinto Claro; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro de Sousa; Sousa, Carlos Manuel Pereira da Costa eO presente projeto tem como objetivo analisar a viabilidade de projeto e fabrico de componentes para a indústria automóvel, principalmente bombas de travão para motociclos, através de processos de fabrico aditivo para pequenos lotes de produção. Após a realização de uma pesquisa bibliográfica relativa aos sistemas de travagem existentes e a sua importância na indústria automóvel, procedeu-se a uma análise geral dos processos de fabrico aditivo mais utilizados industrialmente e com maior incidência no fabrico aditivo de metais. Após seleção do componente a ser alvo de estudo, que se optou por ser uma bomba de travão do tipo axial, realizou-se a escolha do processo de fabrico mais adequado para o fabrico da mesma, optando-se pela Fusão Seletiva de Metais por Laser (SLM), para o qual se optou pelo fabrico do componente em aço H13. Sabendo que o componente original é geralmente produzido em alumínio foi efetuada uma adequação da geometria da bomba com vista ao seu fabrico pela tecnologia SLM e de modo a minimizar a massa do conjunto e a remover estruturas dispensáveis existentes. O conjunto foi sujeito a uma análise computacional através do método dos elementos finitos sujeitando o componente a um carregamento típico em utilização real, procedendo-se à comparação entre o componente original produzido em alumínio e o componente otimizado produzido em aço H13. O componente otimizado foi posteriormente produzido por SLM. Foi possível concluir que o material escolhido não seria o mais apropriado para a realização do presente projeto, sendo aconselhável a substituição do mesmo por outro de resistência mecânica inferior.