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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2002.tde-17032003-134931
Documento
Autor
Nome completo
Rodrigo Bresciani Canto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2002
Orientador
Banca examinadora
Carvalho, Jonas de (Presidente)
Fortulan, Carlos Alberto
Proenca, Sergio Persival Baroncini
Título em português
Projeto e fabricação de moldes para prensagem isostática utilizando tecnologias CAD/CAE e prototipagem rápida.
Palavras-chave em português
método dos elementos finitos
moldes
pó cerâmico
prensagem isostática
prototipagem rápida
Resumo em português
Apresenta uma metodologia para o projeto e fabricação de moldes para prensagem isostática de pó cerâmico (alumina) utilizando ferramentas computacionais CAD/CAE associadas à tecnologia de Prototipagem Rápida. O processo de prensagem isostática é simulado utilizando o método dos elementos finitos. Para a representação da compactação do pó cerâmico é utilizado o modelo de Drucker-Prager/cap e para a representação do comportamento do material elastomérico é utilizado o modelo hiperelástico de Mooney-Rivlin, ambos disponíveis no programa ABAQUS. Tal simulação visa obter o projeto do molde de forma mais rápida e precisa, ajustando-o até que se alcance um molde adequado para produzir um compacto com uma quantidade de sobrematerial ideal para o processo de usinagem a verde. Para isso utilizou-se como estudo de caso uma esfera cerâmica para implante de quadril. Um protótipo virtual do molde adequado obtido das simulações é então modelado e reproduzido em plástico ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) pela tecnologia de Prototipagem Rápida FDM (Fused Deposition Modeling). Esse protótipo físico é a base para o desenvolvimento de matrizes rígidas e em silicone, que são utilizadas para a confecção da parte flexível do molde (matriz elastomérica) e de partes rígidas como a gaiola suporte obtidas por vazamento dos polímeros. Constatou-se a viabilidade da utilização da metodologia de projeto e fabricação do molde para prensagem isostática, considerando que as simulações mostraram-se bastante coerentes com os resultados experimentais obtidos de componentes prensados.
Título em inglês
Design and manufacturing of moulds in isostatic pressing using CAD/CAE technology and rapid prototyping.
Palavras-chave em inglês
ceramic powder
finite element method
isostatic pressing
moulds
rapid prototyping
Resumo em inglês
This work presents a methodology for the design and fabrication of ceramic powder isostatic pressing moulds using CAD and CAE tools and Rapid Prototyping. The isostatic pressing process was simulated using the finite element method. The compaction behavior of ceramic powder is described by the Drucker-Prager/cap constitutive model and the behavior of elastomeric material is described by the Mooney-Rivlin constitutive model within the commercial finite element software ABAQUS®. These simulations are required to adjust the mould design in order to suit the geometry of the compact and green machining allowance. For this study, it is used a case study consisting of pressing a ceramic sphere for hip implant stem. A virtual prototype was designed from the geometry obtained from the simulations and reproduced in Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) polymer, using the Rapid Prototyping technology - Fused Deposition Modeling (FDM). Silicone moulds were obtained from the polymer prototype and used to aid in the making of the elastomeric bag and mould support cage. The methodology used in this investigation was validate considering that the simulations yield to a good agreement with measured manufactured components.
 
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Rodrigobcanto.pdf (2.87 Mbytes)
Data de Publicação
2003-05-28
 
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