Publicação
Bio-inspiração aplicada a estruturas de betão: desafios e possibilidades associados às técnicas de impressão 3D
| Resumo: | A impressão 3D consiste no recurso a sistemas eletro-mecânicos para criação de objetos reais a partir de modelos computacionais concebidos em tecnologias CAD (Computer Aided Design) e CAM (Computer-aided manufacturing). Estas tecnologias são largamente utilizadas no âmbito da Prototipagem Rápida em Engenharia Mecânica, tendo surgido da necessidade de criação rápida de peças a custo reduzido. Adaptando-se a tecnologia para produção de peças em betão armado (ou betão simples), caem alguns dos paradigmas usualmente associados à conceção estrutural. De facto, a liberdade de formas que já se considera existir nas peças de betão, ganha todo um novo significado com a impressão 3D. Por outro lado, a possibilidade de distribuir o material estrutural de forma diferenciada ao longo da peça traz um conjunto de novos desafios de otimização. Verifica-se que ambas as alterações paradigmáticas mencionadas (liberdade de forma e liberdade de distribuição de material) permitem que a conceção estrutural possa cada vez mais seguir linhas de bio-inspiração, onde é frequentemente referida a capacidade das estruturas da natureza efetuarem otimização de formas e distribuição não uniforme das propriedades mecânicas (rigidez e resistência), melhorando o seu desempenho estrutural. De facto, seria aberta então uma nova frente de investimento científico baseada na interligação entre os conceitos de otimização estrutural e bio-inspiração, viabilizada pelas oportunidades criadas pela impressão 3D. No presente trabalho apresentam-se estudos de implementação de uma nova metodologia de produção de elementos em argamassa cimentícia com recurso a técnica de impressão 3D, sendo dada especial ênfase a aspetos relacionados com a técnica de deposição do material para permitir liberdade geométrica e possibilidade de combinação de vários tipos de materiais/misturas. Com base nas ideias que acabam de ser expostas, foi despoletada uma iniciativa conjunta entre os Departamentos de Engenharia Civil e Engenharia Mecânica da Universidade do Minho, com o objetivo de avaliar a viabilidade de produção de estruturas de betão por métodos de impressão 3D através de um protótipo de impressora. Demonstra-se a viabilidade do protótipo, através da execução de experiências piloto que visam a criação de modelos em argamassa cimentícia, acompanhados da respetiva caracterização mecânica. |
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| Autores principais: | Sepúlveda, João Marcelo |
| Assunto: | Impressão 3D Processo aditivo Deposição Protótipo Experiências piloto 3D printing Additive process Deposition Prototype Pilot experiments |
| Ano: | 2012 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A impressão 3D consiste no recurso a sistemas eletro-mecânicos para criação de objetos reais a partir de modelos computacionais concebidos em tecnologias CAD (Computer Aided Design) e CAM (Computer-aided manufacturing). Estas tecnologias são largamente utilizadas no âmbito da Prototipagem Rápida em Engenharia Mecânica, tendo surgido da necessidade de criação rápida de peças a custo reduzido. Adaptando-se a tecnologia para produção de peças em betão armado (ou betão simples), caem alguns dos paradigmas usualmente associados à conceção estrutural. De facto, a liberdade de formas que já se considera existir nas peças de betão, ganha todo um novo significado com a impressão 3D. Por outro lado, a possibilidade de distribuir o material estrutural de forma diferenciada ao longo da peça traz um conjunto de novos desafios de otimização. Verifica-se que ambas as alterações paradigmáticas mencionadas (liberdade de forma e liberdade de distribuição de material) permitem que a conceção estrutural possa cada vez mais seguir linhas de bio-inspiração, onde é frequentemente referida a capacidade das estruturas da natureza efetuarem otimização de formas e distribuição não uniforme das propriedades mecânicas (rigidez e resistência), melhorando o seu desempenho estrutural. De facto, seria aberta então uma nova frente de investimento científico baseada na interligação entre os conceitos de otimização estrutural e bio-inspiração, viabilizada pelas oportunidades criadas pela impressão 3D. No presente trabalho apresentam-se estudos de implementação de uma nova metodologia de produção de elementos em argamassa cimentícia com recurso a técnica de impressão 3D, sendo dada especial ênfase a aspetos relacionados com a técnica de deposição do material para permitir liberdade geométrica e possibilidade de combinação de vários tipos de materiais/misturas. Com base nas ideias que acabam de ser expostas, foi despoletada uma iniciativa conjunta entre os Departamentos de Engenharia Civil e Engenharia Mecânica da Universidade do Minho, com o objetivo de avaliar a viabilidade de produção de estruturas de betão por métodos de impressão 3D através de um protótipo de impressora. Demonstra-se a viabilidade do protótipo, através da execução de experiências piloto que visam a criação de modelos em argamassa cimentícia, acompanhados da respetiva caracterização mecânica. |
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