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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Desenvolvimento de um sistema de estereolitografia termica em tres dimensões na construção de prototipos com a aplicação do laser de CO2
Author: Munhoz, André Luiz Jardini
Advisor: Moura, Luiz Felipe Mendes de, 1958-
Abstract: Resumo: Neste trabalho, apresenta-se a aplicação da radiação infravermelha do laser para se obter a cura localizada em resinas termosensíveis usadas para a estereolitografia. Este método permite criar modelos sólidos tridimensionais utilizando a tecnologia do laser para curar (solidificar) regiões localizadas no material através do confinamento da energia na área irradiada. Várias indústrias já empregam o laser na região espectral do ultravioleta (HeCd @0,325 ~m) para construir estruturas tridimensionais. Neste trabalho, o laser de CO2 (10,6 ~) foi focalizado na amostra composta (em peso) de 10 partes de resina epóxi, 1,4 partes de dietileno triamina e 0,7 partes de sílica em pó. Esta resina termo sensível cura, ou solidifica, quando aquecida moderadamente e os resultados mostram que pode-se confinar o aquecimento do material, curando-o em três dimensões. Um modelo físico teórico foi aplicado para descrever o fluxo de calor na cura e para predizer ambas a localização e a taxa de cura em função das condições de irradiação. Usando o calorímetro diferencial de varredura (DSC) pode-se determinar as taxas de cura em função da temperatura e do tempo, a entalpia envolvida na reação e a energia de ativação do processo. de cura. Para simular o fluxo de calor na amostra em função das condições de irradiação foi aplicada a solução da equação geral de condução de calor dependente do tempo em coordenadas cilíndricas utilizando o método de elementos [mitos do programa genérico Ansy' s. Os resultados deste trabalho são de importância nos estudos futuros envolvendo técnicas de prototipagem rápida para a confecção de moldes e modelos tridimensionals via sistemas CAD

Abstract: We present in this work the use of infrared laser radiation to anchieve localized curing in thennosensitive polymers. In stereolithography the objective is to cure a localized region in a material by precisely confining the laser energy to the area that is to be cured. Industry already employs high-power ultraviolet laser radiation (HeCd laser @ 0,352 ~m) to fabricate three dimensional structures. In our experiments, we have focused the beam from a infrared radiation (C02 laser @ 10,6 J.1IIl) onto a sample composed of epoxy resin, diethylene triamine (curing agents) and silica powder (filler). Such resins typically cure, or solidify, when heated to moderately high temperature and our results show that we can confine the heating of the material, and, therefore, its curing, in all three dimensions. U sing a differential scanning calorimetry (DSC) we were able to determine reaction rates as a function of the temperature as well as the enthalpy involved in the phase transition and the activation energy of the curing process. A physical theoretical model is applied to control the parameters which influence the confinement of the curing in the" irradiated bulk. A numerical model is applied too, to model the heat flow in our sample as a result of infrared laser radiation through the resolution of the heat conduction equation dependent on time in cylindrical co-ordinates of the Ansy' s program. The results allow us to predict the curing behavior of the sample as a function of laser irradiation conditions, and we find good agreement with our preliminary experimental observatories. Prototypes has been constructed layer by layer and experimental results of the production of solid layers of thickness 10-1-10-2 mm in two and three dimensions are presented.
Subject: Lasers de dióxido de carbono
Resinas epóxi
Polímeros
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: MUNHOZ, André Luiz Jardini. Desenvolvimento de um sistema de estereolitografia termica em tres dimensões na construção de prototipos com a aplicação do laser de CO2. 2001. 144p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/263425>. Acesso em: 1 ago. 2018.
Date Issue: 2001
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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