Inspecção de componentes microfabricados com células bacterianas: simulação, instrumentação e validação experimental

• Author(s): Inácio, Patrick Lourenço
• Date: 2014
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10362/12170
• Origin: Repositório Institucional da UNL
• Subject(s): Ensaios não destrutivos; Micro-defeitos; Células bacterianas; Simulação
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Santos, Telmo
• Contributor(s): RUN

Description

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Desenvolvimentos recentes demonstraram que a utilização de células bacterianas constitui uma técnica de Ensaios Não Destrutivos viável para a identificação de micro defeitos superficiais, com dimensões inferiores a 10 mícron, em alguns materiais de engenharia. Contudo, os desenvolvimentos são sobretudo de carácter experimental, qualitativo e restritos a poucos materiais, não sendo possível relacionar convenientemente os resultados com os parâmetros dos ensaios, nem explicar as causas desses resultados ou prever os efeitos de parâmetros ainda não testados. O objectivo deste trabalho é alargar a técnica a um leque mais abrangente de materiais, desenvolver equipamento dedicado complementar ao existente, instrumentar os equipamentos utilizados, e estabelecer as bases para um modelo da mobilidade das bactérias durante a fase de penetração. Foram utilizadas três estirpes de bactérias em provetes com defeitos artificiais em dez materiais de engenharia, e também em componentes microfabricados com defeitos reais. Foram produzidos e testados dois equipamentos para aplicação de campos magnéticos triaxiais com ímanes permanentes e com solenóides. Procedeu-se à instrumentação de equipamentos para medir a intensidade dos campos magnéticos em função dos parâmetros de inspecção. Estabeleceu-se um modelo analítico expedito, baseado na vibração forçada amortecida, para descrever e prever a dinâmica das bactérias em meio aquoso sujeitas a forças eléctricas ou magnéticas harmónicas. Foi realizada uma simulação numérica caracterizar os campos eléctricos e magnéticos nas condições de ensaio. Os resultados experimentais mostraram que é possível identificar defeitos artificiais com profundidades de 1,2 μm, 3,2 μm, 2,0 μm e 1,8 μm em AISI 304L, AA1100, cobre, e Ti6Al4V, respectivamente. As imagens de microscópio electrónico de varrimento evidenciaram a presença de bactérias no interior de defeitos com 5 μm nos provetes microfabricados. Os resultados da simulação numérica foram coerentes com a experimentação. Em suma, os diversos resultados permitiram aprofundar o conhecimento processual e fenomenológico da técnica de END baseada em células bacterianas.

Fundação para a Ciência e a Tecnologia - projecto I&D MicroBac (PTDC/EME – TME/ 118678/ 2010)