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Dissertação

Optimization of Structures in Composite Reinforced by Fiber and Bidimensional Additive Processes EVALUATED

Detalhes: Recentemente, o desenvolvimento de tecnologias de FFF recorrendo a fibra contínua permitiu a produção de peças estruturais mais leves e resistentes. De forma a desenvolver estruturas ótimas com recurso a estas tecnologias, o objetivo desta tese passa pela otimização da distribuição e orientação do material em estruturas bidimensionais produzidas com recurso a esta tecnologia. A estrutura é simulada utilizando elementos finitos, usando-se o software Siemens Nx para geração da malha e aplicação das condições de fronteira. Esta informação é transmitida para o programa de otimização desenvolvido em Matlab. A otimização é feita pela implementação do método DMO para discretizar as orientações da fibra e vazio, utilizando um filtro de densidade para evitar resultados em “xadrez”. O optimizador MMA é utilizado para a optimização. Usando o programa desenvolvido, são feitas otimizações sendo as estruturas daí provenientes impressas recorrendo à impressora 3D Mark Two da Markforged. Os resultados mostram que estruturas otimizadas somente quanto à topologia e estruturas também otimizadas quanto à orientação da fibra, quando impressas com preenchimento “Concêntrico” de fibra, apresentam rigidez semelhante, concordando com os resultados computacionais, no entanto com valores inferiores. Foi testada uma técnica para orientar a fibra de acordo com os resultados das otimizações, comparando os resultados com estruturas impressas com um laminado quasi-isotrópico. Os resultados revelaram-se inconclusivos quanto ao sucesso da técnica, sendo necessária uma investigação mais aprofundada. Foi também verificado que estruturas impressas com as fibras alinhadas nas direções de maior tensão são mais rígidas que estruturas impressas com um laminado quasi-isotrópico.
Keywords: Discrete Material Optimization (DMO), Impressora 3D Mark Two, Otimização da orientação da fibra, Manufatura Aditiva, Estruturas reforçadas por fibra

Discussão: dezembro 4, 2019, 9:30