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Desenvolvimento de um cabeçote de extrusão por êmbolo para polipropileno granulado visando a manufatura aditiva

One of the most popular additive manufacturing processes is based on fuseddeposition of the material. The principleapplied to these machines makes difficult to find suppliers of raw materials, especially in brazilian market, and narrow the variety of materials applicable. The development of equipmen...

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Autor principal:	Kretschek, David
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2014
Assuntos:	Processos de fabricação - Automação Plásticos - Extrusão Produtos novos Engenharia mecânica Manufacturing processes - Automation Plastics - Extrusion New products Mechanical engineering
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/890
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spelling	riut-1-8902015-03-07T06:17:49Z Desenvolvimento de um cabeçote de extrusão por êmbolo para polipropileno granulado visando a manufatura aditiva Kretschek, David Volpato, Neri Foggiatto, José Aguiomar Processos de fabricação - Automação Plásticos - Extrusão Produtos novos Engenharia mecânica Manufacturing processes - Automation Plastics - Extrusion New products Mechanical engineering One of the most popular additive manufacturing processes is based on fuseddeposition of the material. The principleapplied to these machines makes difficult to find suppliers of raw materials, especially in brazilian market, and narrow the variety of materials applicable. The development of equipment able to process the material in the granular form will contribute to the process popularization and extension of available material to be used. This work describes the development of an extrusion head capable to process polypropylene granules and extrudeit as continuous and controlled filament. The extrusion head was designed in order to minimize the volume of material to be fused and reduce the effect of material degradation. Experiments were conducted to characterize the dimensional behavior of the filaments generated and thus allow its better control. The material degradation inside the extrusion head was assessed by infrared spectroscopyand its negative effects over filaments strength by tensile tests.The results of the extrusion experiments showed that the filaments have flow variation along the extruded length, following an increasing curve until a value where its average stabilizes. Spectroscopy showed that degradation occurs inside the heated cylinder, but its negative effects on material strength are less intense when using the designed extrusion head. It was concluded that the extrusion plunger principle with granulated feeding is viable for Additive Manufacturing, requiring, however, better control mechanisms of the extrusion to enable the manufacture of uniform and cohesive parts. CAPES Um dos processos de manufatura aditiva mais popularesse baseia na fusão e deposição do material. O princípio de funcionamento aplicado nestes equipamentos restringe o fornecimento de matéria-prima, principalmente no mercado nacional, e a gama de materiais aplicáveis. O desenvolvimento de um equipamento capaz de processar o material na forma granulada contribuiria para a popularização do processo e para a ampliação da gama de materiais disponíveis a serem utilizados. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um cabeçote de extrusão capaz de processar polipropileno granulado e extrudá-lo em forma de filamento contínuo e controlado. Este foi projetado de forma a reduzir o efeito da degradação sobre o material. Experimentos foram conduzidos a fim de caracterizar o comportamento dimensional dos filamentos gerados e assim permitir o seu melhor controle. A degradação do material no interior do cilindro aquecido foi avaliada por ensaios de espectroscopia no infravermelho e de tração em amostras de filamentos. Os resultados dos experimentos de extrusão mostraram que os filamentos apresentam variação de vazão ao longo do comprimento extrudado, sendo que a sua largura aumenta até atingir um patamar onde estabiliza. Os ensaios de espectroscopia mostram ocorrer degradação dentro do cilindro aquecido, mas os efeitos negativos sobre a resistência mecânica dos filamentos são menos acentuados quando empregando o cabeçote projetado. Concluiu-se que o princípio de extrusão por êmbolo com alimentação granulada é viável, necessitando, no entanto, desenvolver mecanismos de controle da extrusão mais adequados ao processo. 5000 2014-08-15T22:09:08Z 2012-06-29 masterThesis KRETSCHEK, David. Desenvolvimento de um cabeçote de extrusão por êmbolo para polipropileno granulado visando a manufatura aditiva. 2012. 127 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2012. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/890 por application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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description	One of the most popular additive manufacturing processes is based on fuseddeposition of the material. The principleapplied to these machines makes difficult to find suppliers of raw materials, especially in brazilian market, and narrow the variety of materials applicable. The development of equipment able to process the material in the granular form will contribute to the process popularization and extension of available material to be used. This work describes the development of an extrusion head capable to process polypropylene granules and extrudeit as continuous and controlled filament. The extrusion head was designed in order to minimize the volume of material to be fused and reduce the effect of material degradation. Experiments were conducted to characterize the dimensional behavior of the filaments generated and thus allow its better control. The material degradation inside the extrusion head was assessed by infrared spectroscopyand its negative effects over filaments strength by tensile tests.The results of the extrusion experiments showed that the filaments have flow variation along the extruded length, following an increasing curve until a value where its average stabilizes. Spectroscopy showed that degradation occurs inside the heated cylinder, but its negative effects on material strength are less intense when using the designed extrusion head. It was concluded that the extrusion plunger principle with granulated feeding is viable for Additive Manufacturing, requiring, however, better control mechanisms of the extrusion to enable the manufacture of uniform and cohesive parts.
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publisher	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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citation	KRETSCHEK, David. Desenvolvimento de um cabeçote de extrusão por êmbolo para polipropileno granulado visando a manufatura aditiva. 2012. 127 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2012.
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