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Campo DCValorLengua/Idioma
dc.creatorMenezes, Lucio Roberto de-
dc.date.accessioned2023-05-25T13:31:41Z-
dc.date.available2023-05-25T13:31:41Z-
dc.date.issued2023-03-31-
dc.identifier.citationMENEZES, Lúcio Roberto de. Desenvolvimento de filamento compósito de matriz termoplástica PLA com reforço híbrido de fibras curtas de carbono e contínuas de kevlar29 para manufatura aditiva por extrusão de material. 2023. 175 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.150.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37905-
dc.description.abstractThe present study permeates the frontier of additive manufacturing (AM) by extruding composite materials with continuous reinforcement (Continuous fibers reinforced polymer - CFRP). The growing demand for the development of composites with greater capacity for mechanical resistance due to relative density that meet the needs of projects in the aeronautical and automobile industries, for example, has fostered research around the world on this technology. The current world scenario of technology still has a small number of startups and companies, thus resulting in the opportunity to study and apply it in Brazil. The current stage of CFRP AM by extrusion of material in desktop printers with Cartesian axis presents a fiber volumetric fraction (Vf) of 30%, non-homogeneous reinforcement distribution and the presence of voids. This research aimed to develop and characterize a composite filament of thermoplastic PLA matrix and hybrid reinforcement of short carbon fibers and continuous Kevlar29. With the purpose of application in AM by material extrusion, PLA, short carbon fibers, Kevlar29 and the composites produced were characterized by FTIR-ATR, TGA, DSC, mechanical tensile test, XRD, SEM and µCT. The TGA and DSC results indicated the ideal drying temperature for Kevlar29, where the present humidity triggered porosity. SEM and µCT demonstrated the level of impregnation obtained in the manufacture of the composite, which, due to the absence of internal pressure control in the coating chamber, was limited to the external continuous fibers. FTIR-ATR, TGA, DSC, and XRD indicated that the crystalline structure of the matrix and reinforcement were not altered, indicating the non-formation of adhesion between the phases of the composite. Mechanical tensile performance demonstrated premature failure of the matrix to separate from the reinforcement. Improvement processes were identified, such as pre-drying the continuous reinforcement and adjusting the sealing of the coating chamber nozzles. The studies pointed out that the result of the manufacture of the composite is in the TRL4 stage of technological development, which means testing the product in the laboratory.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectManufatura Aditivapt_BR
dc.subjectExtrusão de Materialpt_BR
dc.subjectFilamento Compósitopt_BR
dc.subjectReforço Contínuopt_BR
dc.subjectKevlar29pt_BR
dc.subjectFibra de carbonopt_BR
dc.subjectPLApt_BR
dc.subjectAdditive manufacturingpt_BR
dc.subjectMaterial extrusionpt_BR
dc.subjectComposite filamentpt_BR
dc.subjectContinuous reinforcementpt_BR
dc.subjectKevlar29pt_BR
dc.subjectCarbon fiberpt_BR
dc.titleDesenvolvimento de filamento compósito de matriz termoplástica de PLA com reforço híbrido de fibras curtas de carbono e contínuas de Kevlar29 para manufatura aditiva por extrusão de materialpt_BR
dc.title.alternativeDevelopment of composite filament of PLA thermoplastic matrix with hybrid reinforcement of short carbon fibers and continuous kevlar29 fibers for additive manufacturing by material extrusionpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisor1Fiocchi, Arthur Alves-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3822377177295931pt_BR
dc.contributor.referee1Assunção, Rosana Maria Nascimento de-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9826939189216731pt_BR
dc.contributor.referee2Franco, Sinésio Domingues-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6962236459954318pt_BR
dc.contributor.referee3Volpato, Neri-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/8414652619232683pt_BR
dc.contributor.referee4Fiocchi, Arthur Alves-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3822377177295931pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7227950635035738pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoO presente estudo permeia a fronteira da manufatura aditiva (AM) por extrusão de material compósitos com reforço contínuo (Continuous fibers reinforced polymer - CFRP). A crescente demanda pelo desenvolvimento de compósitos com maior capacidade de resistência mecânica por densidade relativa que atendam os projetos das indústrias aeronáuticas e automobilísticas, por exemplo, tem fomentado pesquisas ao redor do mundo acerca dessa tecnologia. O atual cenário mundial da tecnologia ainda conta com um pequeno número de startups e empresas, desse modo, resulta na oportunidade de estudo e aplicação no Brasil. O estágio atual da AM de CFRP por extrusão de material em impressoras de bancada de eixos cartesianos apresenta fração volumétrica de fibras (Vf) de 30 %, distribuição não homogênea do reforço e presença de vazios. A presente pesquisa objetivou desenvolver e caracterizar um filamento compósito de matriz termoplástica de PLA e reforço híbrido de fibras curtas de carbono e contínuas de Kevlar29. Com a finalidade de aplicação na AM por extrusão de material, o PLA, as fibras curtas de carbono, o Kevlar29 e os compósitos produzidos foram caracterizados por FTIR-ATR, TGA, DSC, ensaio mecânico de tração, XRD, SEM e µCT. Os resultados TGA e DSC apontaram a temperatura ideal de secagem para o Kevlar29, onde a umidade presente desencadeou a porosidade. SEM e µCT demonstraram o nível de impregnação obtido na manufatura do compósito, que devido à ausência do controle de pressão interna à câmara de revestimento apresentou-se limitado às fibras contínuas externas. FTIR-ATR, TGA, DSC, e XRD indicaram que a estrutura cristalina da matriz e reforço não foram alteradas, indicando a não formação de adesão entre as fases do compósito. O desempenho mecânico de tração demonstrou falha prematura da matriz na separação do reforço. Processos de melhorias foram identificados, como a pré-secagem do reforço contínuo e ajuste de vedação dos bocais da câmara de revestimento. Os estudos apontaram que o resultado da manufatura do compósito encontra-se no estágio TRL4 de desenvolvimento tecnológico, que significa a testagem do produto em laboratório.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.sizeorduration175pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.150pt_BR
dc.orcid.putcode135759803-
dc.crossref.doibatchid9edc0c10-e210-490e-85c7-735c1a16f484-
dc.subject.autorizadoEngenharia mecânicapt_BR
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