APLICAÇÃO INTEGRADA DE MEF E RP PARA APOIO AO PROJETO DE PRODUTOS

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1 6º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO 6 th BRAZILIAN CONFERENCE ON MANUFACTURING ENGINEERING 11 a 15 de abril de 2011 Caxias do Sul RS - Brasil April 11 th to 15 th, 2011 Caxias do Sul RS Brazil APLICAÇÃO INTEGRADA DE MEF E RP PARA APOIO AO PROJETO DE PRODUTOS Deives Roberto Bareta, drbareta@ucs.br 1 Carlos Alberto Costa, cacosta@ucs.br 1 Felipe Pasquali, fmpasqualli@ucs.br 1 Jaine Webber, JWebber@ucs.br 1 Leando Luis Corso, llcorso@ucs.br 1 1 Universidade de Caxias do Sul, CCET, Núcleo de Projeto e Fabricação em Engenharia. Rua Francisco Getúlio Vargas, Caxias do Sul, RS Resumo: Este artigo apresenta um estudo do uso integrado das ferramentas de prototipagem rápida (PR) e o métodos de elementos finitos (MEF) para o apoio ao projeto e dimensionamento de produtos. Para tanto, as propriedades de uma resina de protótipos gerados pela tecnologia Polyjet foram identificadas em laboratório e inseridas no software de análise estrutural, Abaqus. Um modelo inicial foi criado para análise comparativa dos dados dos ensaios em laboratório e simulado no aplicativo computacional. Resultados iniciais evidenciam que a união dessas duas tecnologias podem colaborar no desenvolvimento de produtos funcionais, considerando-se as limitação técnicas dos protótipos atuais. Palavras-chave: Prototipagem Rápida, MEF, Propriedade de materiais, Simulação 1 INTRODUÇÃO A tecnologia de prototipagem rápida tem se tornado uma ferramenta importante dentro do processo de desenvolvimento do produto, é conceituada como um processo evolucionário combinando todas as tarefas tecnológicas e organizacionais em uma única estrutura, desde a concepção do produto até a manufatura. A mesma vem sendo utilizada nos mais diversos setores da indústria, desde o de eletrodomésticos até o aeronáutico. Mesmo considerando as limitações nas propriedades mecânicas dos materiais produzidos por esse tipo de tecnologia, a intensa necessidade de desenvolvimento ágil e eficiente de produtos exige que a comprovação dos resultados de projetos dos produtos sejam cada vez mais rápida. Conforme Ferreira et al (2006), hoje em dia, os projetistas estão sofrendo forte pressão do mercado para desenvolver uma variedade de produtos complexos em um curto período de tempo. Esta necessidade combinada com a necessidade de reduzir custos de fabricação leva os projetistas a focarem na integração de desenvolvimento de produto com processos de manufatura rápida. A principal vantagem de combinar prototipagem virtual e prototipagem rápida no desenvolvimento de produtos é a possibilidade da alteração dos componentes durante todos os estágios antes da fabricação, ou mesmo se necessário, alterar o protótipo físico conforme a necessidade do projetista sem longo período de espera pelo protótipo físico devido às vantagens de manufatura por meio da prototipagem rápida. De acordo com Choi e Samavedam (2001), as qualidades dos produtos adquiridos por meio dos processos de prototipagem rápida podem variar consideravelmente, é preciso certo grau de perícia para desenvolver peças com uma qualidade consistente. O processo de prototipagem rápida possui um custo relativamente elevado para os projetistas produzirem vários protótipos físicos para análises de erro, por isso as técnicas de prototipagem virtual e a simulação são essenciais durante o desenvolvimento de novos produtos; devido ao fato que a VP utiliza o software de CAD/CAE para simular e testar previamente todas as condições de projetos antes da fabricação. A simulação dos processos de RP em prototipagem virtual facilita a redução de parâmetros que irão afetar a qualidade do produto. Tecnologias como a prototipagem rápida e análise (ou prototipagem) virtual de modelos geométricos permitem, cada uma a sua forma, um validação do projeto nos seus estágios iniciais. Contudo, quando unem-se ambas as tecnologias, as mesmas podem ser utilizadas para o projeto de produtos finais, principalmente em situações de produtos do tipo one of kind. Segundo Chua et al. (1999), o único problema da simulação da prototipagem rápida em prototipagem virtual é que devido à inconsistência do comportamento dos materiais principalmente dos materiais poliméricos, há uma dificuldade Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas 2011

2 na simulação de elementos finitos causando alguns problemas de eficiência. Porém o projetista deve usar de artifícios para reduzir o problema nas simulações. Este artigo apresenta um estudo inicial do uso integrado de prototipagem rápida e de ferramenta computacional para análise estrutural de componentes para o projeto de produtos funcionais. O estudo foi conduzido na Universidade de Caxias do Sul, com acadêmicos dos cursos de Engenharia Mecânica e de Tecnologia em Processamento de Polímeros. 2 PROTOTIPAGEM RÁPIDA E PROTOTIPAGEM VIRTUAL PARA DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS Segundo Chua et al (1999), enquanto a RP é uma tecnologia relativamente recente, a prototipagem virtual (VP) existe desde os anos 70. A VP tem o principal objetivo de reduzir a iteração entre ciclos de testes em protótipos, por isso empresas automotivas aeroespaciais e de manufatura desenvolveram sistemas complexos de prototipagem virtual para simular seus componentes e reduzir o tempo e o custo de prototipagem física (Choi e Samavedam, 2001). Sendo assim, a VP pode ser considerada como um berço de testes para os processos de desenvolvimento e avaliação de produto, minimizando o tempo tradicional de prototipagem. Em muitas áreas da engenharia, a relação entre RP e VP, é confusa devido ao fato que os sistemas de prototipagem rápida dependem de sistemas CAD para a geração do arquivo que é utilizado na produção do componente na máquina de prototipagem rápida. Conforme o ponto de vista de Chua et al. (1999), a prototipagem rápida está diretamente vinculado ao processo de prototipagem virtual no ciclo de desenvolvimento de produto. A prototipagem virtual (VP) pode ser considerada também pela manipulação de sólidos criados a partir do modelo virtual, com o objetivo de realizar análises e simulações de engenharia. Entre alguns dos tipos de análises e simulações podem-se citar: análises de elementos finitos, verificação de montagem e interferência entre componentes, simulação mecânica e entre outros. Segundo Ferreira et al (2006) o modelo CAD tridimensional tem o potencial de ser a base para análises estruturais utilizando o MEF, mas, a VP pode ser utilizada também para análises estáticas e dinâmicas com auxílio da simulação computacional. Durante o processo de análises e simulações virtuais o projetista deve decidir quais as atribuições do componente analisado podem ser suprimidos sem comprometer a geometria da peça, para facilitar a análise. Certas geometrias ou intersecções de raios ou planos podem comprometer a análise nodal. De acordo com Tseng et al. (1998), existem basicamente dois tipos de protótipos virtuais, o protótipo analítico e o estético. O protótipo estético é desenvolvido com o propósito de integrar o usuário à peça, com de efeitos visuais criados no programa 3D, proporcionando a sensação ao usuário que o protótipo realmente existe. Esta técnica é utilizada em ocasiões em que há necessidade de vender o conceito ou a ideia de um produto na fase conceitual do projeto. Uma forma usada por projetistas mecânicos durante o processo de desenvolvimento do produto é a prototipagem virtual analítica, uma vez que com auxílio de aplicativos computacionais pode-se simular o que acontece com a peça em situação real. Com a prototipagem analítica é possível simular o ambiente desde simulação de fabricação e montagem da peça. Uma das técnicas utilizadas em projeto para a análise inicial de peças é o MEF, que é um método disseminado na academia e na indústria (Alves Filho, 2003). Esse método apresenta uma técnica de aproximação em que o componente mecânico é subdividido em um número finito de elementos, conectadas por meio de nós. Para Fonseca (2002), cada aplicativo, ou software, de elementos finitos possui sua própria estrutura, porém todos estes possuem as mesmas etapas básicas. A etapa de pré-processamento em que se discretiza o modelo em elementos e aplicam-se as condições de contorno. Na etapa de processamento são efetuados os cálculos matriciais para determinação dos deslocamentos, reações de apoio e forças internas nos elementos. Na etapa de pós-processamento são interpretados os resultados numéricos dos cálculos efetuados, a interpretação deste resultado geralmente é realizada com o uso de recursos de computação gráfica. Para se ter uma análise confiável é necessário utilizar elementos com o comportamento e com o grau de refinamento adequado. Além disso, é importante conhecer claramente o problema em estudo para realizar o uso da modelagem correta e evitar possíveis erros. Conforme Alves Filho (2003), dentro dos vários métodos de analise estrutural, a mais comum é a análise linearestática utilizado para pequenos deslocamentos e pequenas deformações, na qual, o limite elástico da estrutura não é ultrapassado, fazendo com ocorra o retorno das condições de origem quando o carregamento é retirado. O método não linear-elástico é utilizado em casos de pequenas deformações e grandes deslocamentos e para situações dentro do limite elástico. Além destes métodos existe uma série de modelos, como podem ser citados: hiperelásticos, plástico, elastoplásticos, viscoelásticos e viscoplásticos, que se fazem necessários para específicas aplicações. Conforme Dotchev e Eyers (2010), muitos processos de prototipagem rápida obtiveram grande popularidade na área de desenvolvimento de produtos ou nas áreas de customização de componentes, devido ao fato de quase todo tipo de peça indiferente de sua complexidade pode ser diretamente fabricada a partir de um modelo 3D. Para Hague et al. (2003) um dos maiores benefícios da prototipagem rápida é gerar peças complexas sem custo extra, sendo que tradicionalmente os processos de manufatura possuem variáveis associadas ao custo de fabricação e a complexidade da peça. Para as técnicas de prototipagem rápida o custo envolvido na manufatura é determinado pela hora máquina, pelo volume e pela orientação da peça. Segundo Volpato et al. (2007), existem hoje no mercado diversos sistemas de prototipagem rápida, apesar de usarem diferentes tecnologias de adição de material, todos se baseiam no mesmo princípio de manufatura por camada. Os sistemas existentes são separados de acordo com a matéria-prima utilizada antes do seu processamento, sendo assim

3 foram separados em três grupos: os baseados em Líquido, os baseados em Sólido e os que utilizam matéria-prima em forma de Pó. O trabalho abordado nesse artigo utiliza-as da tecnologia IJP-Polyjet (Objet). Segundo Balic et al. (2006), o processo de prototipagem rápida IJP-Polyjet (Empresa Objet) é o mais recente no mercado. A IJP é uma tecnologia patenteada que trabalha com a injeção de material fotopolimérico em camadas ultrafinas depositadas sobre uma plataforma de construção. O processo utiliza-se de um sistema de jato de tinta para deposição da resina em pequenas gotas sobre uma bandeja e após a deposição do material uma luz UV é lançada para cura da camada. A resina é totalmente curada durante o processo de deposição não havendo necessidade de pós-cura do produto. As matérias-prima utilizadas são resinas da família FullCure, que são materiais de base acrílica fotocuráveis, que incluem resinas transparentes, coloridas, opacas, flexíveis, e rígidas. Alguns aspectos associados às características e propriedades dos materiais utilizados pela tecnologia de RP tem sido discutidos na literatura. Isso se deve principalmente devido a natureza do processo que é por construção em camadas ao longo do eixo Z. Entre algumas dessas propriedades discutidas estão: a rugosidade superficial (Onuh e Yusuf, 1999; Upcraft e Fletcher, 2003; Becker et al., 2005), as propriedades mecânicas dos materiais (Dickens e Hopkinson, 2001; Hague et al., 2003; Ahn et al, 2002), acuracidade dimensional (Upcraft e Fletcher, 2003; Dickens e Hopkinson, 2001). Sendo assim, um dos problemas ainda presentes na aplicação conjunta da prototipagem rápida em prototipagem virtual é a inconsistência do comportamento dos materiais principalmente dos materiais poliméricos (Chua et al., 1999), causando dificuldades na simulação de elementos finitos. Dentro desse contexto, uma questão que surge para quem utiliza a RP e VP como forma de apoio ao processo de desenvolvimento de um produto protótipo é até onde a peça prototipada pode apresentar características funcionais e estruturais similares a de uma peça convencionalmente produzida. Ou no caso de produtos do tipo one of kind até onde uma peça prototipada pode ser utilizada com segurança. Desta forma, o conhecimento desses dados permite ao desenvolvedor de produtos tomar decisões de quais os limites que podem ser utilizados para compensar as diferenças em seu modelo de protótipo para que esse tenha uma funcionalidade mais próxima do produto real. O trabalho apresentado nesse artigo foi realizado na Universidade de Caxias do Sul junto aos Laboratório de Prototipagem Rápida (LPRA) e no Laboratório de Polímeros (LPOL). 3 DESENVOLVIMENTO DOS EXPERIMENTOS: MATERIAIS E MÉTODOS O estudo em questão foi realizado junto ao Laboratório de Prototipagem Rápida (LPRA) da UCS e o Núcleo de Pesquisa em Projeto e Fabricação em Engenharia. Para a prototipagem das peças (corpos de prova) foi utilizada uma máquina Eden 350 V (Objet) tecnologia IJP- Polyjet. As resinas utilizadas para os testes foram a FullCure720 e VeroBlue. Os corpos de prova foram criados para os ensaios mecânicos de tração, impacto, compressão e flexão, segundo as seguintes normas técnicas para polímeros, respectivamente, ASTM D638; ASTM D256; ASTM D695, e ASTM D790. Também foi obtido, para o ensaio de tração, o valor do coeficiente de Poisson do material. Para a resina FullCure720 foram prototipados os corpos de prova nas três direções diferentes de impressão, e utilizando o método de High Quality (espessura de camada de 0,016mm) e high-speed (espessura de camada de 0,032mm). Um conjunto mínimo de cinco corpos de provas foi utilizado em cada tipo de ensaio. A Tabela 1 apresenta os dados obtidos com os ensaios realizados, considerando-se a impressão dos corpos de prova longitudinais (horizontais) para os dois tipos de resinas. Os resultados obtidos nos ensaios mecânicos revelam que a resina FullCure720, quando comparada com a resina VeroBlue, possui praticamente a mesma tensão limite de resistência a tração e uma tensão limite de flexão ligeiramente maior, apresentando maior rigidez. Essa maior rigidez pode ser confirmada pelos maiores valores de módulo de elasticidade encontrados para esta resina (Figura 1). Entretanto, com relação à resistência a compressão, a resina VeroBlue apresentou melhores resultados, provavelmente devido à característica de maior tenacidade desse material, a qual possui uma pequena diferença na tensão limite de resistência maior compressão. Tabela 1. Propriedades mecânicas das resinas 720 e VeroBlue Resina Full Cure 720 Vero Blue Tensão limite de resistência a tração (MPa) 58,48 58,16 Tensão limite de resistência a Flexão (MPa) 76,49 72,61 Tensão limite de resistência a compressão (MPa) 69,86 71,34 Módulo de Elasticidade (MPa) Com relação às diferenças de propriedades em função do sentido de deposição do material (Figura 2), a maior resistência da resina FullCure720 é observada quando os corpos de prova são prototipados no sentido longitudinal. Isso ocorre devido às camadas encontrarem-se contínuas por todo comprimento do corpo de prova, por isso sofrem uma mínima deformação e rompem logo ao atingirem a tensão máxima. Por outro lado, quando as camadas são depositadas no sentido transversal a tensão aplicada, essas camadas deformam-se mais, pois são forçadas a alinhar-se no sentido de aplicação da tensão, desta forma, menor resistência e menor módulo elástico. Já, quando os corpos de prova são

4 prototipados no sentido vertical (comprimento no sentido Z - em pé ), no momento do ensaio ocorre um descolamento das camadas, apresentando característica de materiais frágeis, pois praticamente não deformam plasticamente, ocorrendo a fratura causada pelo descolamento das camadas. Mas mesmo assim, suas características de resistência são superiores ao sentido de impressão transversal. Figura 1. Comparativo de ensaios entre as resinas 720 e VeroBlue Tração e Flexão Observa-se que o efeito de anisotropia está presente nas três direções de impressão. Para a resistência a tração tal efeito apresenta-se mais acentuado da direção longitudinal em relação às outras duas direções, por volta de 25%. Com relação ao módulo de elasticidade esse efeito fica em torno de 20% considerando-se a situação de sentido da impressão ser longitudinal (ver Tabela 2 e Figura 2). Tabela 2. Propriedades mecânicas das resinas 720 e VeroBlue Sentido de Impressão Longitudinal Transversal Vertical Limite te tensão para resistência a Tração (MPa) 58,48 48,33 50,02 Limite te tensão para resistência Flexão (MPa) 76, ,97 Módulo de Elasticidade (MPa) Figura 2. Resultados dos ensaios para diferentes direções de impressão Tração e Flexão Com base as curvas dos materiais obtidos até o presente momento, os mesmos foram inseridos dentro do Abaqus, assim, permitindo a realização da análise por MEF de componente projetados utilizando este material. 4 MODELO COMPUTACIONAL Os modelos hiperelásticos utilizam uma função de energia de deformação U(ε) que define a quantidade de energia armazenada no material por unidade de volume em função da deformação no ponto em análise (Abaqus, 2008), para relacionar tensão e deformação. Estão disponíveis no software Abaqus alguns modelos de hiperelasticidade que podem ser utilizados. Utilizando-se de valores obtidos de forma experimental, são obtidos os coeficientes da equação do modelo hiperelástico e indicados os intervalos de estabilidade do modelo. O Abaqus inicialmente considera o material com coeficiente de Poisson ν = 0,497, porém é possível que o usuário informe o valor de outro valor para coeficiente de Poisson ou do ensaio de compressão volumétrica.

5 Como os dados de entrada foram baseados nos ensaios de tração e coeficiente de Poisson o modelo utilizado foi o polinomial de ordem 2, conforme a equação a (1)., (1) onde U é a energia potencial de deformação, N é um parâmetro do material, e são parâmetros do material dependentes da temperatura, e respectivamente, a primeira e a segunda invariante da deformação, definida pelas equações (2) e (3). Mais informações sobre hiperelasticidade podem ser encontras em Holzapfel, 2000, onde a equação (1) é deduzida analiticamente. A tela de saída do software Abaqus está apresentada na Figura 3, mostrando os limites de estabilidade. (2) (3) Figura 3. Limites de estabilidade do modelo hiperelástico No presente trabalho, inicialmente, foi utilizada a resina VeroBlue840, onde, para criação do modelo hiperelástico foram utilizados os dados de coeficiente de Poisson e os dados do ensaio de tração uniaxial da resina. Objetivando o conhecimento da aplicação das propriedades dos materiais dentro do software, criou-se um modelo computacional para ensaio de tração utilizando o modelo de material hiperelástico analisado, e submeteu-se a comparação dos resultados do modelo computacional com os resultados do ensaio de tração (Figura 4), onde a proximidade dos valores se mostrou constante em praticamente toda análise, na região após o valor de tensão de escoamento ser atingido, os valores se mostraram diferentes. Figura 4. Gráfico gerado pelo Abaqus

6 5 VALIDAÇÃO EXPERIMENTAL Uma vez definido o modelo computacional, com as propriedades do material, partiu-se para a definição de um experimento e validação do modelo em um componente submetido à flexão. Foi criado um modelo computacional de uma viga em balanço (dimensões 165mmx 20mm x 4mm) com hiperelasticidade, e realizou-se simulações para carregamentos de 0,050kgf, 0,100kgf e 0,200kgf respectivamente, registrando-se os resultados de deformação na direção longitudinal e transversal, ou seja direções x e y, respectivamente, indicadas na figura 5. Figura 5. Modelo virtual de viga em balanço Para comprovação da simulação realizada no Abaqus, corpos de prova de formato retangular (165mm x 20mm x 4mm) foram confeccionados na Objet com a resina VeroBlue 840 (posição longitudinal). Foram colados extensômetros de resistência elétrica do tipo roseta delta (Straingages - WA WR120 -Vishay- Micro Measurements) em dois corpos idênticos. Foi utilizado um sistema de aquisição de dados do tipo Scanner 5000 (Vishay-Micro Measurements) em um circuito do tipo 1/2 ponte de Wheatstone em braços adjacentes com objetivo de compensar possíveis efeitos da temperatura e realizaram-se as medições utilizando um software de aquisição de dados. Na Figura 6 tem-se uma foto da instrumentação do corpo de prova. Figura 6. Validação Experimental Os resultados aqui obtidos direcionam a um estudo mais aprofundado da consideração da anisotropia no modelo computacional. Embora, resultados inicias indiquem a semelhança entre o comportamento experimental e o comportamento obtido com simulação (Figura 7), com uma erro de 3,24%, mais ensaios e simulações serão realizadas com a finalidade desse estudo, principalmente para analisar a confiabilidade com relação a curva de comportamento do material. Carga Abaqus CP1 Medições Experimentais m(kg) P(N) NE(με) max. NE(με) max. Erro(%) NE(με) max. Erro(%) 0,050 0, ,41 261,80 1,31 265,01 2,55 0,100 0, ,12 517,50 0,46 531,82 3,24 0,200 0, , ,20 0, ,50 1,05 Figura 7. Resultados comparativos entre a simulação virtual e o ensaio experimental CP2

7 6 CONCLUSÃO Esse artigo apresentou um estudo sobre a aplicação integrada das tecnologias e elementos finitos e prototipagem rápida para apoio ao processo de análise e desenvolvimento de componentes mecânicos, considerando-se as limitações mecânicas dos materiais obtidos por esse tipo de tecnologia. Em princípio as propriedades obtidas em laboratório apresentam-se semelhantes aquelas divulgadas pelos catálogos dos fornecedores desses tipos de materiais. A importação das curvas de ensaios para o ambiente do Abaqus foi ajustada segundo um próprio modelo sugerido pelo software. O experimento físico que está sendo realizado para validação dos dados gerados pelo software Abaqus apresenta, até o momento, um comportamento conforme o esperado. Contudo, trabalhos adicionais são necessários em ajustar ao modelo computacional a curva do ensaio de compressão do material, uma vez que a mesma apresenta um comportamento relativamente diferente quando comparada a tração. Também deverá ser compensada no modelo computacional a questão da anisotropia do material que se apresentou significativa para o caso de projeto de peças técnicas. Em adição a esses aspectos outros dois aspectos deverão ainda ser estudados: a degradação das propriedades das peças ao longo do tempo e a influência da temperada do ambiente de trabalho. 7 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a FINEP Chamada Pública PROMOVE Laboratórios de Inovação 06/2006 (Processo No. 4873/06) 8 REFERÊNCIAS Abaqus 2008, Abaqus Analysis User's Manual. Ahn, S-H.; Montero, M.; Odell, D.; Roundy, S.; Wright, P.K Anisotropic material properties of fused deposition modeling ABS. Rapid Prototyping Journal, v.8, n.4, p , Alves Filho, A Elementos Finitos: A Base da Tecnologia CAE. 2ª edição. São Paulo, SP: Editora Érica Balic, J.; Brezocnik, J.; Vaupotic, B Use of Polyjet technology in manufacture of new product. Journal of Achivements in Materials and Manufacturing Engineering, v.18, n. 1-2, p , Becker, R.; Grzesiak, A.; Henning, A Rethink assembly design. Assembly Automation, v.25, n.4, p Choi, S.H.; Samavedam, S Visualization of rapid prototyping. Rapid Prototyping Journal, v.7, n.2, p Chua, C.K.; Gay, R.K.L.; Teh, S.H Rapid Prototyping Versus Virtual Prototyping in Product Design and Manufacturing. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, v.15, p Chua, C.K; Leong, K.F.; Lim, C.S Rapid prototyping: principles and applications. 2nd edition. Singapore: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. Cooper, K.G Rapid prototyping technology: selection and application. New York: Marcel Dekker. Dickens, P.; Hopkinson, N Rapid prototyping for direct manufacture. Rapid Prototyping Journal, v.7, n.4, p Dotchev, K.; Eyers, D Technology review for mass customization using rapid manufacturing. Assembly Automation, v.30, n.1, p Ferreira, J. C.; Santos, E.; Madureira, H.; Castro, J Integration of VP/RP/RT/RE/RM for rapid product and process development. Rapid Prototyping Journal, v.12, n.1, p Hague, R.; Mansour, S.; Saleh, N Design opportunities with rapid manufacturing. Assembly Automation, v.23, n. 4, p Holzapfel, G. A., Nonlinear Solid Mechanics: A Continuum Approach for Engineering, Ed. Wiley. Onuh, S.O.; Yusuf, Y.Y Rapid prototyping technology: applications and benefits for rapid product development. Journal of Intelligent Manufacturing, v.10, p Pham, D.T.; Gault, R.S Comparison of Rapid Prototyping technologies. International Journal of Machine Tools & Manufacture, v.38. Tseng, M.M.; Jiao, J.; Su, C.J Virtual prototyping for customized product development. Integrated Manufacturing Systems, v.9, n. 6, p Upcraft, S.; Fletcher, R The Rapid Prototyping technologies. Assembly Automation, v.23, n. 4, p Volpato, N.; Ahrens, C.H.; Ferreira, C.V.; Petrush, G.; Carvalho, J.;Santos, J.R.L.; Silva, J.V.L Prototipagem rápida: tecnologias e aplicações. SãoPaulo: Edgard Blücher. 9 DIREITOS AUTORAIS Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso incluído nesse trabalho.

8 6º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO 6 th BRAZILIAN CONFERENCE ON MANUFACTURING ENGINEERING 11 a 15 de abril de 2011 Caxias do Sul RS - Brasil April 11 th to 15 th, 2011 Caxias do Sul RS Brazil INTEGRATED APPLICATION OF FEM AND RAPID PROTOTYPING TO SUPPORT PRODUCT DESIGN Deives Roberto Bareta, drbareta@ucs.br 1 Carlos Alberto Costa, cacosta@ucs.br 1 Felipe Pasquali, fmpasqualli@ucs.br 1 Jaine Webber, JWebber@ucs.br 1 Leando Luis Corso, llcorso@ucs.br 1 1 University of Caxias do Sul, CCET, Engineering Design and Manufacturing Research Group. Rua Francisco Getúlio Vargas, Caxias do Sul, RS Abstract: This article presents a study of the integrated application of rapid prototyping and finite element technologies to support products design and manufacturing. In order to do this the mechanical properties of the material (resin) used by the PolyJet technology were identified based on laboratorial standard tests and used as an input on Abaqus CAE tool. An initial model was created for comparative analysis of data from tests in laboratory and simulated in computer application. Initial results show that the union of these two technologies can assist in developing functional products, considering the technical limitations of the current prototype materials. Palavras-chave: Rapid Prototyping, FEM, Material Proprieties, Simulation Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas 2011