Portugal 3D cenfim Trofa 2015

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Júlia Vieira
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2 Análise e Otimização do Processo Fused Filament Fabrication

3 desenvolver uma solução tecnológica para melhorar o desempenho de uma impressora 3D

4 problemas de extrusão em resultado de refrigeração deficiente do sistema: aumento de temperatura no polímero induz perda de resistência à tração; quebras no alimentador induzem interrupção da operação.

Uma das rodas apresenta estrias e está ligada a um motor de passo que é responsável

5 A alimentação do filamento é efetuada por duas rodas motrizes que tracionam a matériaprima. Uma das rodas apresenta estrias e está ligada a um motor de passo que é responsável por tracionar o filamento. A outra roda apresenta rotação livre através de um rolamento e tem a finalidade de guiar e oferecer resistência ao tracionamento do filamento.

6 Aquisição dos parâmetros de funcionamento do equipamento colocação de termopares na unidade extrusora para aquisição de temperatura utilização de uma câmara termográfica para mapeamento térmico.

7 Temperatura [⁰C] Temperatura [⁰C] Temperatura [⁰C] Temperatura [⁰C] funcionamento do equipamento Nuvem Suporte Bloco frio Canal frio Transicao T. ambiente 0 Bloco quente Tempo [s] Tempo [s] Suporte Bloco frio Canal frio Transicao T. ambiente Bloco quente Tempo [s] Tempo [s] temperatura da resistência temperatura ambiente utilização dos ventiladores Suporte Bloco frio Canal frio Transicao T. ambiente Bloco quente Nuvem Suporte Bloco frio Canal frio

8 funcionamento do equipamento Imagem termográfica e desenho ilustrativo da trajetória de saída do fluido

9 Implementação do modelo virtual cargas térmicas definidas no modelo de simulação

10 Implementação do modelo virtual Sobreposição dos resultados do teste 1 aos resultados do modelo de simulação - parte 1 Sobreposição dos resultados do Teste 1 aos resultados do modelo de simulação parte 2

Desenvolvimento de soluções de melhoria Solução A - Aumento da área de transferência de calor por convecção no bloco de arrefecimento Solução B Temperatura de insuflação constante de 25⁰C Temperatura

11 Desenvolvimento de soluções de melhoria Solução A - Aumento da área de transferência de calor por convecção no bloco de arrefecimento Solução B Temperatura de insuflação constante de 25⁰C Temperatura de referência [⁰C] Temperatura após melhoria [⁰C] Bloco dissipativo (2.4%) Canal (2.6%) Temperatura de referência [⁰C] Temperatura após melhoria [⁰C] Bloco dissipativo (0.6%) Canal (0.5%)

após Temperatura de Temperatura após referência [⁰C] melhoria [⁰C] referência [⁰C] melhoria [⁰C] Bloco

12 Desenvolvimento de soluções de melhoria Solução C Afastamento do bloco de aquecimento do ventilador Solução D Colocação de um divergente e uma nova geometria do canal no blower Temperatura de Temperatura após Temperatura de Temperatura após referência [⁰C] melhoria [⁰C] referência [⁰C] melhoria [⁰C] Bloco dissipativo (3.9%) Canal (2.5%) Bloco dissipativo (19%) Canal (17%)

13 Implementação das soluções de melhoria Perfil de temperatura do fluido resultante da simulação do modelo antes e após melhoria, plano frontal

14 Implementação das soluções de melhoria Perfil de temperatura do fluido resultante da simulação do modelo a) antes da implementação de proposta de melhoria; b) após implementação de melhoria, vista lateral

15 Implementação das soluções de melhoria Perfil de velocidade resultante da simulação do modelo antes e após melhoria.

16 Resultados obtidos experimentalmente Temperatura do bloco de arrefecimento Temperatura do canal Temperatura do bloco de aquecimento

17 Resultados Resultados comparativos entre modelo de simulação numérica e medição experimental antes após

18 Conclusões O modelo criado para a simulação traduz com bastante rigor o funcionamento do equipamento, sendo o erro médio inferior a 5%. A solução proposta, permite uma diminuição de 10% na temperatura do canal onde é efetuada a alimentação do filamento e de 14% na temperatura do bloco de arrefecimento, após trinta minutos de operação.

19 obrigado

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