RevistaSPM 2024 01 - Flipbook - Page 35
SOCIEDADE
PORTUGUESA de
MATERIAIS
fabrico aditivo por extrusão:
estimativa da rigidez de um
equipamento customizado com
cabeçote monorosca
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INOVAÇÃO INDUSTRIAL
Este ar go apresenta o modelo geométrico computacional da solução técnica proposta para um
equipamento customizado para fabricação adi va direta por extrusão com monorosca. O equipamento foi concebido em conceito modular a par r de cinco principais subsistemas: subsistema de
bombeamento e plas ficação; subsistema de acionamento; subsistema de alimentação da matériaprima em pó; subsistema de movimentação cartesiana nos eixos X, Y e Z; e subsistema de monitoramento de temperatura e pressão. Para a es ma va da rigidez do equipamento, foram realizadas
análises numéricas baseadas no método dos elementos finitos (MEF). De forma complementar, foi
conduzida uma análise modal em função da máxima velocidade operacional de rotação da rosca. Foi
u lizado o so ware comercial Ansys® 2023 R2, e foi aplicada a ferramenta GCI (Grid Convergence
Index) para a avaliação da malha. As malhas apresentaram GCIs inferiores a 5,1%, provando serem
escolhas adequadas para as es ma vas numéricas de parâmetros estruturais e modais. A qualidade
geométrica das malhas foi avaliada com métodos esta s cos. A medida ob da pela abordagem
skewness resultou em valores inferiores a 0,3, indicando que os elementos finitos, especialmente em
regiões crí cas, possuem pouca distorção geométrica. Os resultados indicaram que a máxima tensão
equivalente foi de 9 MPa e a máxima deformação foi de 1x10-4 m/m nos eixos das polias do sistema
coreXY quando sujeita a condições de máximas velocidades de rotações dos motores de acionamento
da movimentação. Dessa forma, os eixos das polias e as próprias polias do sistema de movimentação
baseado no método coreXY foram considerados componentes crí cos, com coeficientes de segurança
superiores ao valor de 37. A mínima frequência natural da estrutura es mada foi de aproximadamente 34 Hz, superior à maior frequência de excitação da impressora, que ocorre devido à rotação da rosca
a 80 rpm (1,33 Hz), acionada pelo motor de passo Nema 23 HT23-401 (Kalatec®, Brasil), equivalente a
400 rpm (6,67 Hz). Conclui-se que a solução técnica para o equipamento ou impressora 3D customizada possui elevada robustez estrutural, requisito técnico fundamental para compor atributos de
reprodu bilidade de fabricação de geometrias especificas de peças, tanto para fins de pesquisa básica,
quanto para geração efe va de peças customizadas.
INOVAÇÃO
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