{pt_PT=Desenvolvimento de um UAV com aplicação de otimização Topológica para Impressão 3D } {} EVALUATED

Detalhes: {pt=A aplicabilidade dos métodos de Fabrico Aditivo (FA) tem sofrido um crescimento exponencial ao longo dos últimos anos e, juntamente com o campo da Otimização Topológica (OT), tem permitido introduzir inovações e melhorias nos mais diversos campos da engenharia. Tirando partido destes avanços tecnológicos, procedeu-se ao desenho e desenvolvimento conceptual de uma pequena aeronave não tripulada, com o objetivo de aplicar no seu estudo e produção, estes métodos mais avançados e modernos, de forma a tornar todo o processo de desenvolvimento e fabrico mais eficaz. Previamente à aplicação do processo de otimização topológica, foi levada a cabo uma metodologia padrão de desenvolvimento de aeronaves, com seleção de geometrias, configurações e estudos aerodinâmicos. Seguidamente foi efetuada uma OT, ferramenta computacional que permite conceber estruturas mais leves, sem pôr em causa a sua integridade estrutural. Ora, no caso deste trabalho, a sua utilização tem em vista a otimização da fuselagem da aeronave, do ponto de vista da quantidade de material utilizado e, consequentemente, da massa da mesma, mas capaz de lidar com as cargas aerodinâmicas mais críticas. Para este efeito, serão consideradas as cargas críticas obtidas a partir de simulações de Dinâmica de Fluidos Computacional para os limites do envelope de voo. São igualmente tidos em conta todos os componentes internos da aeronave, desde a instrumentação, à cablagem e sistema propulsor, quer pelas cargas que imprimem, como pela acomodação dos mesmos. O desenho resultante pode então ser pós-processado para o fabrico, utilizando uma tecnologia de FA como a Modelação por Deposição Fundida., en=The applicability of the Additive Manufacturing (AM) methods has undergone an exponential growth over the last years and, along with the Topology Optimization (TO) field, has allowed introducing innovations and improvements in several engineering fields. Taking advantage of these technological advances, the conceptual design and development of a small unmanned aircraft was carried out, with the objective of applying these more advanced and modern methods to its study and production, in order to make the whole development and manufacturing process more efficient. Prior to the application of the topology optimization process, a standard aircraft development methodology was carried out, with selection of geometries, configurations and aerodynamic studies. This was followed by a TO, a computational tool that allows the design of lighter structures, without compromising their structural integrity. In the case of this work, its use is aimed at optimizing the aircraft fuselage, from the point of view of the amount of material used and, consequently, its mass, but capable of dealing with the most critical aerodynamic loads. For this purpose, the critical loads obtained from Computational Fluid Dynamics simulations for the limits of the flight envelope will be considered. All the aircraft's internal components are also taken into account, from instrumentation to wiring and propulsion system, both for the loads they impose and for their accommodation. The resulting design can then be post-processed for manufacturing using an AM technology such as Fused Deposition Modeling (FDM).}

Discussão: outubro 6, 2021, 15:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

AUTOR

Ricardo Gaspar Esteves Teixeira da Costa (ist425634)

ORIENTADOR

Frederico José Prata Rente Reis Afonso

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar