Desenvolvimento de componentes utilizando prototipagem por extrusão

• Author(s): Santos, Dídimo Olavo das Neves
• Date: 2010
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/7406
• Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
• Subject(s): Engenharia mecânica; Prototipagem rápida; Modelos tridimensionais; Extrusão; Materiais cerâmicos
• Document Type: Master Thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Bártolo, Paulo Jorge da Silva; Simões, José António de Oliveira

Description

O processo Fused Deposition of Ceramic (FDC) é uma técnica de produção de componentes cerâmicos, baseada na extrusão de filamentos cerâmico/ligante camada a camada. O material a extrudir deve de conter uma alta percentagem de carga cerâmica de modo a reduzir contracções durante o processo térmico de eliminação de ligante, sem comprometer as características reológicas durante a extrusão. Com este trabalho de investigação pretende-se desenvolver um sistema alternativo ao processo FDC que use um material que não se apresente sobre a forma de filamento. Deste modo misturas sobre a forma de grânulos, previamente preparadas, são colocadas na câmara de alimentação do equipamento onde são aquecidas. Aplicação de pressão força o material a passar através de um fuso sendo depositado na área de trabalho. Várias misturas contendo diferentes composições cerâmico/ligante foram preparadas. Para tal, utilizaram-se dois tipos de pós de alumina de diferentes tamanhos com ceras poliolefinicas, para a optimização das misturas procedeu-se a uma extensa análise experimental envolvendo análises térmicas, reológicas e morfológicas. Foi ainda desenvolvido um dispositivo de extrusão destinado a processar as diferentes misturas segundo condições de processamento pré definidas. Fused deposition of Ceramics (FDC) is a technique to produce ceramic components, based on the extrusion of powder/binder filaments to form layer by layer three dimensional objects. Filament materials must contain a high content of ceramic powder to prevent shrinkage on thermal treatments as debinding and sintering, without compromising adequate rheological properties during the extrusion process. This research aims at developing an alternative FDC system not requiring the use of precursor filaments. Throughout this process, material in pellet or granule form is fed into a chamber where it is softened. Pressure forces the material down a chamber and out through a nozzle tip. In this work, feedstocks containing different ceramic/binder compositions were prepared. Two kinds of alumina powders with different particle size characteristics were used and mixed with a commercial binder based on polyolefin waxes. Thermal and rheological analyses together with scanning electron microscopy were used to characterize the feedstocks, as well to select both the optimized feedstock and processing conditions. It was also developed a experimental extrusion apparatus to process de feedstocks under predefined processing conditions. Mestrado em Engenharia Mecânica