Modelagem e análise modal da estrutura de uma impressora 3D utilizando o método dos elementos finitos [recurso eletrônico]
Aline Andrade da Costa
TCC
Português
TCC DIGITAL/UNICAMP C823m
Limeira, SP : [s.n.], 2017.
1 recurso online (43 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Jaime Hideo Izuka
Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Aplicadas
Resumo: As impressoras 3D estão conquistando cada vez mais seu espaço no mercado tecnológico. O processo de impressão 3D pode ser utilizado para as mais variadas finalidades, sendo que as principais vantagens associadas são a rapidez e o baixo custo de fabricação dos protótipos. A importância destas...
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Resumo: As impressoras 3D estão conquistando cada vez mais seu espaço no mercado tecnológico. O processo de impressão 3D pode ser utilizado para as mais variadas finalidades, sendo que as principais vantagens associadas são a rapidez e o baixo custo de fabricação dos protótipos. A importância destas máquinas desperta o interesse na área de Engenharia de Manufatura, seja no desenvolvimento de novas configurações/projetos de impressoras quanto no processo de deposição de material. Em ambas as áreas, é imprescindível conhecer o comportamento dinâmico da estrutura durante a operação. Por exemplo, uma combinação de movimentos poderia excitar a impressora 3D em alguma frequência natural, acarretando em um acabamento ruim ou até mesmo um dano à estrutura. A solução de torná-la muito rígida pode não ser viável quando buscamos uma disseminação deste processo através de máquinas com menor custo, uma vez que adicionar maior rigidez sem seguir um critério de engenharia geralmente acarreta maiores custos devido a utilização de muito material. O primeiro passo para resolver estes problemas está em conhecer o comportamento modal da estrutura, ou seja, conhecer os modos de vibrar e as respectivas frequências naturais. Estas características podem ser obtidas através de uma simulação numérica utilizando, por exemplo, o Método dos Elementos Finitos. A grande vantagem de se utilizar um modelo matemático está na possibilidade de se alterar a geometria e verificar os resultados de forma rápida, quando comparado ao processo tradicional de se construir e testar um protótipo físico. Mas para que a simulação tenha resultados confiáveis, é preciso validar o modelo numérico, ou seja, verificar os seus parâmetros de massa e rigidez com um modelo real. Esta validação foi feita através da análise modal. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um modelo numérico, validado experimentalmente, que representasse a estrutura de uma impressora 3D do Laboratório de Prototipagem Automação e Simulação (LAPS) da FCA Unicamp. Para isso, utilizou-se o Método dos Elementos Finitos (MEF), a fim de encontrar as frequências naturais e os modos de vibrar da estrutura
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Abstract: 3D printers are gaining more and more space in the technology market. The 3D printing process can be used for a wide range of purposes, with the main advantages associated with the rapidity and low cost of manufacturing the prototypes. The importance of these machines arouses interest in...
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Abstract: 3D printers are gaining more and more space in the technology market. The 3D printing process can be used for a wide range of purposes, with the main advantages associated with the rapidity and low cost of manufacturing the prototypes. The importance of these machines arouses interest in the area of Manufacturing Engineering, whether in the development of new configurations / projects of printers or in the process of deposition of material. In both areas, it is imperative to know the dynamic behavior of the structure during operation. For example, a combination of motions could excite the 3D printer at some natural frequency, resulting in poor finish or even damage to the frame. The solution of making it very rigid may not be feasible when we seek to spread this process through machines with lower cost, since adding more rigidity without following an engineering criterion usually entails higher costs due to the use of a lot of material. The first step to solve these problems is to know the modal behavior of the structure, that is, to know the modes of vibration and the respective natural frequencies. These characteristics can be obtained by numerical simulation using, for example, the Finite Element Method. The great advantage of using a mathematical model is the possibility of changing the geometry and verifying the results quickly when compared to the traditional process of constructing and testing a physical prototype. But for the simulation to have reliable results, it is necessary to validate the numerical model, that is, to verify its parameters of mass and rigidity with a real model. This validation was done through modal analysis. The objective of this work was the development of a numerical model, experimentally validated, that represented the structure of a 3D printer of the Laboratory of Prototyping Automation and Simulation (LAPS) of FCA Unicamp. For this, the Finite Element Method (MEF) was used to find the natural frequencies and vibration modes of the structure
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Modelagem e análise modal da estrutura de uma impressora 3D utilizando o método dos elementos finitos [recurso eletrônico]
Aline Andrade da Costa
Modelagem e análise modal da estrutura de uma impressora 3D utilizando o método dos elementos finitos [recurso eletrônico]
Aline Andrade da Costa