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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.18.2018.tde-19072018-160209
Documento
Autor
Nome completo
Marcio Marques da Silva
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2015
Orientador
Banca examinadora
Carvalho, Jonas de (Presidente)
Chinelatto, Marcelo Aparecido
Noritomi, Pedro Yoshito
Rodrigues, Alessandro Roger
Watanabe, Flávio Yukio
Título em português
Desenvolvimento e implementação de um sistema integrado para o projeto, otimização e fabricação de peças através do processo de filamento winding
Palavras-chave em português
CNC
Compósitos
Enrolamento filamentar
Polímeros reforçados
Resumo em português
Na busca de materiais de baixa densidade, alta resistência e baixo custo, o processo de Filament Winding, ou Enrolamento Filamentar, surge como uma das opções de processo automatizado para a fabricação de componentes em materiais compósitos reforçados por fibras (FRP – Fiber Reinforced Polymers). Tendo uma ampla aplicação estrutural, o tipo de fibra, o tipo de matriz, a orientação das fibras, as camadas de reforço, o mandril a ser utilizado e a otimização da trajetória de deposição das fibras são características essenciais para obtenção de uma peça com as características desejadas no processo. Dentre as necessidades para a utilização deste processo, exerce um papel de destacada influência a geração dos dados da trajetória de deposição da fibra, bem como a geração dos dados operacionais do processo. Este trabalho tem por objetivos desenvolver um programa para a geração destes dados, bem como os dispositivos necessários para a execução do processo de Filament Winding em torno CNC comercial. Os dados das trajetórias são gerados de modo integrado ao sistema CAD, representados por meio dos ângulos das trajetórias, e são alimentados em um programa computacional desenvolvido para este fim, que gera o código CN para a fabricação da peça no equipamento. Para a execução deste código na máquina CNC, foram desenvolvidos sistema de fixação do mandril e alimentador da fibra (incluindo tensionador) que possibilitam a execução do processo neste tipo de equipamento. Todo o sistema desenvolvido foi implementado e utilizado para a confecção de tubos com diferentes trajetórias de preenchimento, validando o sistema computacional e o processo desenvolvido.
Título em inglês
Development and implementation of an integrated system for the design, optimization and manufacturing parts using the filament winding process
Palavras-chave em inglês
CNC
Composites
Fiber Reinforced Polymers (FRP)
Filament Winding
Resumo em inglês
In the search of low density, high strength and low cost materials, Filament Winding seems to be an option of automated process to manufacture components in Composite Materials Reinforced by Fibers (FRP – Fiber Reinforced Polymers). Due to its large application in structural engineering, aspects such as fibers, matrices, fiber paths and laminate sequence are essential characteristics to obtain the desired final part. Among the requirements to use the Filament Winding Process, the definition of the fiber paths as well as the laminate sequence play fundamental roles in order to achieve the optimum structural performance of the composite part. This work aims to develop the necessary program to generate this data and devices required for the implementation of Filament Winding process in a commercial CNC machine tool. The data of the trajectories are generated in the CAD system, represented by the angles of the trajectories, and are fed in a computer program developed for this purpose, which generates the NC code for the manufacture of the part in the machine. In order to carried out this code in the CNC machine there were developed mandrel fixation system and fiber feeder (including tensioner were deverloped) that enable to wind the part in this type of equipment. The system developed has been implemented and used for the manufacture of tube parts with different fiber paths, validating the integrated system and the process developed.
 
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Data de Publicação
2018-08-01
 
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