Detalhes do Trabalho
Título do Trabalho
Pesquisa em impressão 3D de metamateriais
Autor(es)
Mateus Vinícius Dupont Tomasi, Douglas Simon
Nível / Modalidade
Graduação / Pesquisa
Resumo

A evolução das propriedades dos materiais geralmente ocorre por alteração química da composição ou pela incorporação de modificadores, na forma de cargas e aditivos. Uma nova categoria de materiais surgiu recentemente denominado metamaterial, valendo-se da premissa já antiga de se utilizar da geometria do objeto para conceder propriedades específicas, como a espiralidade da mola, mas aplicado em estruturas repetitivas em todo o volume. Pelo controle da deformação e resposta elástica é possível transformar esforços de tração em rotação, ou compressão em deslizamento, por exemplo. Estes materiais são esperados para serem aplicados em robôs elásticos e no desenvolvimento de peças para aplicações sem manutenção, com a capacidade de alterar a resposta mecânica ou a deformação pela alteração da densidade de pontos de contato e formatos das treliças. Assim, essa pesquisa objetiva desenvolver peças impressas por manufatura aditiva, com graus de liberdade de movimento dados pela geometria do objeto e que possam ser utilizados na criação mecanismos com movimento constituídos de um único objeto. Foi verificada a viabilidade de impressão de peças com fraquezas estruturais para permitir a deformação de maneira previsível e controlável. Além disso, foram testadas geometrias de peça para que o software da impressora fosse induzido a fazer as conexões contínuas entre as falhas estruturais, mantendo a flexibilidade e aumentando a resistência à fadiga. A resistência mecânica de todas as peças foi testada manualmente e os resultados foram verificados a partir da análise de elementos finitos utilizando a versão de estudante do Femap da Siemens.Os resultados parciais demonstram que a geometria escolhida inicialmente resultou em peças tão rígidas que não apresentavam deformação visível sob tensão aplicada manualmente. Quando modificada, ocorreu ligação deficiente entre as uniões das partes do modelo, apresentando quebra com muita facilidade e pouca resistência à fadiga. Foi observado que a geometria não interferiu nas rotas geradas pelo software de impressão, com resultados discrepantes da simulação produzida, considerado o modelo até o momento pouco previsível. A partir dos resultados foi percebido que é necessário a alteração da técnicas de impressão 3D, com utilização de um software slicer que permita controlar melhor os caminhos que a impressora deve utilizar na deposição de materiais na impressão de peças de geometrias pequenas e intrincadas.

Palavras-Chave
Metamaterial, Impressão 3D, Simulação, Plásticos.