ESTG - Mestrado em Engenharia Mecânica - Produção Industrial
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Browsing ESTG - Mestrado em Engenharia Mecânica - Produção Industrial by advisor "Almeida, Henrique de Amorim"
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- Análise ao comportamento mecânico de estruturas de suporte produzidas por fdmPublication . Martins, Joana Domingues; Correia, Mário António Simões; Almeida, Henrique de AmorimA produção aditiva tem vindo a ganhar cada vez mais importância no contexto atual pois, através destes processos, é possível criar protótipos de forma rápida que permitem de forma eficaz a visualização do modelo mas também, nalguns casos, a verificação da funcionalidade do mesmo. Este tipo de fabrico está em ascensão e estão constantemente a serem exploradas novas aplicações. Na produção aditiva, o material de suporte gerado para suportar a construção tem elevada importância no tempo e custo do processo. Neste contexto, torna-se cada vez mais evidente que é necessário entender o comportamento mecânico desta estrutura de modo a tornar o processo mais rápido e com menores custos sem comprometer a resistência das peças produzidas por este. O processo de FDM é um dos processos de produção aditiva que constrói modelos camada a camada a partir de ficheiros CAD que são tratados no software da máquina por forma a dividir o modelo em várias camadas finas que geram várias secções com as geometrias correspondentes. A construção do modelo físico é feita através da extrusão e deposição de polímeros consoante a secção pretendida. O principal objetivo deste trabalho é a caracterização mecânica do material de suporte gerado aquando a construção da peça final pretendida. Foi com este objetivo que foram criados modelos de teste através do processo de FDM para serem submetidos a ensaios de compressão de modo a entender de que forma o material de suporte influencia na resistência final do modelo. Da análise dos dados obtidos é possível concluir que o material de suporte não aumenta a resistência das peças produzidas.
- Análise da fiabilidade humana aplicada a um processo de montagemPublication . Custodio, Paulo Antonio Gomes Neto; Almeida, Henrique de Amorim; Vieira, Milena Maria NogueiraEste estudo identifica situações potenciadoras de falhas humanas num processo industrial de montagem, através da aplicação de metodologias de Análise da Fiabilidade Humana, que foram desenvolvidas para outras indústrias, principalmente para a indústria nuclear. Ao longo do trabalho é identificada uma panóplia de fatores que contribuem para o incremento da probabilidade de falha em ações humanas. Para testar o uso destas metodologias, foi realizado um Caso de Estudo respeitante à montagem de uma Frente de Autorrádio, onde os métodos de análise HEART, SHERPA e SPAR-H foram ensaiados. Concluiu-se que o método HEART, pela sua abrangência genérica pode perfeitamente ser usado neste tipo de linha de montagem industrial, assim como o método SHERPA. Contudo, o método SPAR-H apresentou-se mais restritivo, dado que a sua origem está orientada para a indústria nuclear.
- Estudo da Degradação de Peças Produzidas por FDMPublication . Ferreira, Stefanie Gomes; Almeida, Henrique de Amorim; Correia, Mário António SimõesA fabricação aditiva é uma tecnologia que permite a produção de peças diretamente a partir de um modelo 3D desenhado previamente em ambiente virtual, sem a necessidade de muitos processos intermédios. Alguns destes processos de fabrico já atingiram maturidade, contudo nos últimos anos tornou-se de fácil acesso com o surgimento de impressoras mais baratas e de menor dimensão, tornando-as de utilização mais abrangente e democrática. Existem muitos materiais disponíveis, o que concede alguma versatilidade nas aplicações desta tecnologia. Este tipo de tecnologia tem uma série de parâmetros que podem ser alterados pelo utilizador e influenciar o produto final especialmente no que concerne a comportamento mecânico do componente produzido. No entanto, existem outros fatores que poderão afetar também o comportamento e propriedades mecânicas, sendo um deles a degradação ao longo do tempo, especialmente quando em interação com determinado meio específico. Este projeto apresenta um estudo das propriedades mecânicas de peças produzidas por FDM em PLA e ABS, ao imergi-las nos meios NaOH e PBS, durante um período de trinta dias, caracterizando as mesmas através de ensaios mecânicos de tração, flexão e DSC. Com base nos resultados obtidos evidenciou-se que a degradação de polímeros por hidrólise através dos meios NaOH e PBS pode ser relevante para as propriedades mecânicas, ainda que em pequenas concentrações. Foi possível verificar que o banho NaOH impõe uma degradação maior no ABS e consequentemente nas propriedades mecânicas do mesmo. Já no caso do banho de PBS a maior degradação foi verificada nas amostras de PLA.
- Estudo da injeção experimental e numérica de peças produzidas em material compósito de matriz poliméricaPublication . Lourenço, Tiago José Serrador; Almeida, Henrique de Amorim; Vieira, Milena Maria NogueiraNos dias de hoje, os materiais compósitos de matriz polimérica são dos mais utilizados nas principais indústrias de mercado de consumo e afins. Os compósitos de matriz polimérica continuam em constante desenvolvimento, onde as suas características e propriedades mecânicas são o principal alvo de estudos nas conjugações de entre as matrizes termoplásticas e os vários tipos de materiais de reforço, desde metais às principais fibras existentes no mercado, minerais, talco, fibras vegetais e até mesmo cascas de sementes de girassol. O presente projeto de dissertação de mestrado descreve através de engenharia assistida por computador (CAE) o estudo da orientação das fibras de vidro de um material compósito de matriz polimérica termoplástica, tendo sido considerado um Polipropileno (PP) com 20% de reforço de fibra de vidro. Neste estudo reológico, os resultados obtidos são o produto da comparação feita em relação à orientação das fibras de vidro segundo os métodos de orientação das fibras disponíveis no software Moldex3D e com os cálculos desenvolvidos em malha normal e malha BLM. Após a elaboração do processo de injeção plástica, com os mesmos parâmetros utilizados no moldex3D, procedeu-se a ensaios mecânicos, de densidade, análise DMA, análise DSC e de Dureza Shore com os provetes obtidos analisando os resultados adquiridos. Foi possível a observação da orientação tomada pelas fibras de vidro durante a simulação de enchimento do molde, assim como se conseguiu verificar os resultados da orientação do reforço por meio de observação microscópica segundo o fluxo físico nos provetes obtidos por injeção plástica, confirmando tal efeito idêntico ao simulado em Moldex3D.
- Estudo Mecânico de Componentes Produzidos por SLSPublication . Ruivo, Telma Sofia Oliveira; Correia, Mário António Simões; Almeida, Henrique de AmorimEste projeto foi elaborado com o intuito de estudar o comportamento mecânico de provetes construídos perante o processo de fabricação, nomeadamente a Sinterização Seletiva por Laser (SLS). A SLS é uma técnica que consiste na orientação de um feixe de laser sobre matéria-prima em pó e essa incisão provoca um aquecimento do material, fundindo-o, surgindo assim as peças pretendidas. A matéria-prima em pó, atua como uma estrutura de suporte durante o processo de construção, sendo esta uma das vantagens da otimização do processo, pois não necessita de outro material que faça de suporte à peça quando esta está a ser construída, como por exemplo a construção de uma esfera dentro de outra. Outras vantagens são a construção de peças ou protótipos, com geometrias complexas, num curto espaço de tempo e a diversidade de materiais possíveis de utilizar nesta tecnologia como matéria-prima. Neste projeto, foi utilizado equipamento gentilmente cedido por uma empresa da Marinha Grande, Centimfe, onde foram feitos os provetes necessários para a execução dos ensaios. Os provetes foram construídos em 4 orientações diferentes, com uma trajetória de construção designada de zigue-zague. Os ensaios realizados foram: de tração, relaxação de tensão, DMA, impacto- longitudinal também designado por impacto tração, impacto-queda livre e de dureza. Estes ensaios permitiram analisar as propriedades mecânicas e térmicas dos provetes obtidos após a sinterização da matéria-prima em estudo, a referir poliamida 12. O objetivo principal deste projeto foi avaliar qual a influência da orientação de construção tendo em conta as propriedades mecânicas e térmicas, onde se concluiu a orientação 4, foi a que obteve melhores resultados, tendo sido construída de acordo com os eixos x e z, o que lhe confere uma maior resistência mecânica.
- O futuro das tecnologias aditivas na medicina para o horizonte de 2030Publication . Serrano, Emanuel Santos; Almeida, Henrique de Amorim; Vitorino, Liliana CoutinhoA Fabricação Aditiva (FA) é, cada vez mais, um domínio recorrente nos dias de hoje, pelos efeitos que causa e poderá acarretar no futuro, não só a nível económico e social, mas também de estratégias políticas que possam daí advir. Com este estudo, pretende-se, desta forma, desenvolver cenários futuros fiáveis para esta tecnologia, nomeadamente num setor muito específico e importante, que é o da medicina, considerando, neste caso em particular, a escassez de estudos académicos dedicados ao tema. Neste contexto, foi aplicado o método de Delphi junto de especialistas mundiais da área da FA aplicada à medicina, no sentido de os mesmos projetarem reflexões relativas a esta tecnologia para o horizonte de 2030, assente em quatro dimensões diferentes: política, económica, social e tecnológica. Os resultados permitem obter projeções para a próxima década, revelando níveis satisfatórios de concordância entre os especialistas nas quatro dimensões que estão inseridas nesta análise, sendo que os valores mais elevados respeitam à dimensão tecnológica.
- Influência do PP Reciclado nas Propriedades Mecânicas em Peças InjetadasPublication . Carrilho, Rui Filipe Amaro; Almeida, Henrique de Amorim; Vieira, Milena Maria NogueiraAtualmente vive-se uma política de diminuição de resíduos derivado essencialmente com o aparecimento de substâncias plásticas nos oceanos e em algumas costas marítimas. Para um melhor desenvolvimento ambiental e pela motivação da legislação, as empresas procuram reciclar vários tipos de polímeros de modo a ser mais económico e sustentável. O objetivo principal presente neste trabalho é entender a influencia do material reciclado, derivado do polipropileno (PP), no processo de moldação por injeção. Neste sentido, foram realizados e analisados dois casos de estudo em concreto, onde no caso 1 o PP virgem é injetado na maquina de injeção por moldação e que resulta num provete, esse será reciclado e novamente inserido na maquina de injeção para novos provetes. Este processo é efetuado cinco vezes consecutivas. Já no caso 2 é acrescentado ao PP virgem diferentes percentagens de PP apenas uma vez reciclado. O mercado de reciclagem para polímeros termoplásticos encontra-se atualmente em acentuada ascensão. Os materiais reciclados são vistos como materiais de propriedades inferiores em relação ao material virgem. Verificou-se neste estudo que o reaproveitamento do PP (Isplen PB 180 G2M) com múltiplas injeções consecutivas, ou com percentagem de reciclado desse mesmo PP combinadas com o PP virgem, não afetou negativamente as propriedades mecânicas e térmicas desse polímero. Os resultados obtidos nos dois casos de estudo apresentaram um aumento de dureza, um aumento no índice de fluidez e não tiveram nenhuma alteração de densidade em comparação com o PP virgem. Ainda que o segundo caso de estudo apresenta uma maior instabilidade estrutural ao contrario do primeiro caso no ensaio de flexão. Já no ensaio de DSC aconteceu o oposto que no ensaio de flexão, onde existiu uma instabilidade estrutural no grau de cristalização no primeiro caso de estudo. De um modo geral, estes dois estudos provaram ser uma ótima alternativa para as industrias de injeção de polímeros, com vantagens nos âmbitos económicos e ambientais.
- PROCESSAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA REFORÇADOS COM FIBRAS CURTAS DE CASCA DE CASTANHAPublication . Monteiro, João Pedro Santos; Almeida, Henrique de Amorim; Capela, Carlos Alexandre BentoO contínuo agravamento dos problemas ambientais e de sustentabilidade têm sido fatores determinantes para o impulsionamento da investigação e desenvolvimento de novos materi-ais compósitos com características mais amigas do ambiente. Atualmente, as fibras naturais ocupam um lugar importante na produção de compósitos com características mais sustentá-veis. A incorporação, na matriz polimérica, de uma percentagem de fibras naturais é uma realidade graças aos grandes avanços tecnológicos registados ao longo das últimas décadas. A introdução deste tipo de fibras poderá ser uma forma economicamente viável e com menor impacto ambiental de produzir materiais com bom desempenho mecânico capazes de reali-zar as mesmas funções que outros compósitos reforçados com fibras sintéticas (fibra de vi-dro, aramida), particularmente em aplicações não estruturais de baixo desempenho. Compó-sitos reforçados com fibras naturais são usados em áreas como a indústria automóvel, enge-nharia aerospacial, na medicina, construção civil, entre outras. As fibras à base da celulose provenientes de desperdícios da indústria agroalimentar po-dem ser obtidas e processadas de forma muito mais económica. Para além da redução no impacto ambiental, a transformação das fibras para produção de compósitos delas derivados, pode contribuir para o desenvolvimento das regiões produtoras da matéria-prima em ques-tão. Existem, contudo, algumas limitações na utilização destes materiais, nomeadamente, a fraca adesão entre as interfaces fibra-matriz e baixa resistência mecânica derivada das ca-racterísticas hidrofílicas das fibras. Muito trabalho de investigação tem sido realizado para melhor compreender as propriedades destas fibras e como melhorar a sua compatibilidade com a matriz polimérica. Este trabalho visa a estudar potenciais processos de fabrico e caracterizar dois materiais compósitos de matriz polimérica (resina Epoxy e Polipropileno) com reforço de fibras de casca de castanha, efetuando um estudo comparativo da influência nas suas propriedades mecânicas (resistência à flexão, deformação e módulo de elasticidade) após submersão em água durante um determinado período (40 dias).
- Produção de Componentes para Moldes de Injeção de Termoplásticos por Fabrico Aditivo MetálicoPublication . Carreira, João Miguel Oliveira; Vasco, Joel Oliveira Correia; Almeida, Henrique de AmorimAs tecnologias de fabrico aditivo tornaram-se nos anos mais recentes a nova aposta a nível industrial, no entanto a utilização destas mantém-se sendo mais frequente na produção de peças isoladas e de baixo nível de produção, não sendo encaradas ainda como um método de fabrico apelativo à produção em série. Este projeto vem explorar a capacidade deste tipo de tecnologias, especificamente a tecnologia de fabrico aditivo metálico conhecida por SLM, na produção de peças para gamas normalizadas tal como qualquer outra peça encontrada em catálogos de fornecedores. Os componentes desenvolvidos neste projeto inserem-se na indústria de moldes e plásticos, indústria essa em franco crescimento e com bases sólidas no panorama nacional português, concretamente nas regiões da Marinha Grande e Oliveira de Azeméis. De modo a desenvolver os componentes deste projeto foram utilizadas ferramentas de desenho, simulação e finalmente de processamento. Relativamente às ferramentas de simulação recorreu-se a softwares de simulação numérica por elementos finitos de modo a realizar análises estruturais dos componentes desenvolvidos tal como otimizações topológicas. Além disso foram realizadas simulações de enchimento recorrendo às características funcionais de um dos componentes deste projeto. Com este projeto pretende-se demonstrar a aplicabilidade deste tipo de tecnologias na produção de certos componentes para este tipo de indústria quer a nível de capacidade de produção como a nível económico.