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Mestrado - Marcelo de Jesus Cevey Ozorio

por dirppg-ct publicado 01/06/2020 09h19, última modificação 01/06/2020 09h19
Estudo de Caso de Otimização Topológica e Estruturas Celulares Aplicadas à Peça Obtida por Manufatura Aditiva por Extrusão de Material
Quando
10/06/2020
de 14h00 até 17h00
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Via videoconferência - (conferência web da RNP)
Pessoa de contato
Prof. Marco Antônio Luersen, Dr.
Participantes
Orientador(a): Prof. Marco Antônio Luersen, Dr. - UTFPR
Coorientador(a): Prof. Neri Volpato, Ph.D. - UTFPR
Banca examinadora:
Presidente: Prof. Marco Antônio Luersen, Dr. - UTFPR
Prof. Jonas de Carvalho, Dr. - USP
Prof. Luciano Zart Olanyk, Dr. - UTFPR
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iCal

Resumo: Com o advento e popularização das impressoras 3D nos diversos segmentos industriais, a manufatura aditiva tornou-se uma tecnologia estratégica na produção de protótipos e produtos finais. Isso se deve à sua versatilidade em obtenção de geometrias complexas sem necessidade de
procedimentos e ferramental exigidos nos meios convencionais. Nesse contexto, a otimização estrutural de componentes concebidos pela manufatura aditiva torna-se fator importante, tendo em vista que os mesmos estarão sujeito a esforços que podem comprometer a vida útil e também que o custo de material representa uma parcela considerável no valor final do componente. O estudo de resistência e funcionalidade desses componentes é ainda pouco explorado em projetos de engenharia devido à grande complexidade em relacionar as variáveis de fabricação com modelos de cálculo estrutural e de otimização. A otimização topológica encontra a melhor distribuição de material em um modelo físico, de modo a manter sua integridade funcional quando submetido a determinado tipo de esforço mecânico. Sendo assim, o presente trabalho busca otimizar topologicamente uma peça, fabricá-la por manufatura aditiva por extrusão de material e realizar a comparação com peças de diferentes tipos de preenchimento celular, fabricadas pelo mesmo princípio de manufatura aditiva, com o intuito da redução de massa em relação à uma peça inicial. O objetivo é avaliar e comparar o comportamento mecânico das peças fabricadas através de ensaios de flexão. De maneira a validar os resultados obtidos, modelos numéricos das peças fabricadas por manufatura aditiva foram submetidos a simulações por elementos finitos. Com base nos resultados, verificou-se que a otimização topológica obteve uma peça com melhor comportamento mecânico à flexão, quando comparada às peças com estruturas de preenchimento celular.
Palavras-chave: Otimização topológica, Manufatura aditiva, Preenchimento celular, AM por extrusão de material

Case Study of Topology Optimization and Cellular Structures Applied to Part Obtained by Additive Manufacturing via Material Extrusion
Abstract: With the advent and popularization of 3D printers in various industrial segments, additive manufacturing has become a strategic technology for the production of prototypes and final parts. This is due to its versatility in obtaining complex geometries without the need of procedures and tools which are required in conventional techniques. In this context, the structural optimization of components obtained by additive manufacturing becomes an important factor, considering that they will be subject to mechanical efforts that can compromise the lifespan and also that the material cost represents an important part in the final value of the component. The study of strength and functionality of these components is still little explored in engineering projects due to the high complexity in relating the manufacturing variables with structural analysis and optimization models. Topology optimization finds the best material distribution in a physical model, in order to maintain its functional integrity when subjected to mechanical loads. Therefore, the present work seeks to topologically optimize a part, manufacture it by additive manufacturing via material extrusion and compare it with parts made with different filling structures patterns, obtained by the same additive manufacturing principle, in order to reduce mass in relation to an initial part. The objective is to evaluate the mechanical behavior of the manufactured parts through bending tests. In order to validate the results, numerical models of parts manufactured by additive manufacturing were simulated by finite elements. Based on the
results, it was verified that the topology optimization obtained a part with a better bending mechanical behavior when compared to the parts with cellular filling structures
Keywords: Topology optimization, Additive manufacturing, Cellular filling, AM via material extrusion


Lista de publicações:
OZORIO, M. J. C. ; LUERSEN, M. A. ; VOLPATO, N. . Otimização Topológica e Manufatura Aditiva por Extrusão de Material: Estudo de Caso e Análise Comparativa em Flexão. In: 10º Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação (COBEF 2019), 2019, São Carlos (SP). Anais do 10º Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação (COBEF 2019), 2019. v. online.

Obs: Esta defesa será realizada exclusivamente através de videoconferência, caso tenha interesse em acompanhar, entre em contato com o orientador com pelo menos 24 horas de antecedência da data de realização.