{"id":510,"date":"2022-06-15T16:10:32","date_gmt":"2022-06-15T16:10:32","guid":{"rendered":"https:\/\/addadditive.pt\/?page_id=510"},"modified":"2022-06-17T17:13:53","modified_gmt":"2022-06-17T17:13:53","slug":"pps3","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/add-additive.ipleiria.pt\/en\/pps3\/","title":{"rendered":"PPS3"},"content":{"rendered":"\t\t
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O PPS3 contempla o estudo e desenvolvimento de v\u00e1rios tipos materiais polim\u00e9ricos, equipamentos e processos relacionados com as tecnologias de fabrico aditivo polim\u00e9rico, com o intuito de produzir v\u00e1rios elementos demonstradores que apresentem a relev\u00e2ncia da investiga\u00e7\u00e3o realizada e avan\u00e7os t\u00e9cnicos e cient\u00edficos atingidos e que permitam a valoriza\u00e7\u00e3o e capacita\u00e7\u00e3o das ind\u00fastrias nacionais. Mais especificamente, os objetivos do PPS3 incluem:<\/span><\/p>

– Prepara\u00e7\u00e3o de compostos de base polim\u00e9rica termopl\u00e1stica e sua produ\u00e7\u00e3o para FA (quer em base de filamento, quer em base de pellets<\/em> (gr\u00e2nulos) quer em base de p\u00f3s ou micronizados);<\/span><\/p>

– Instala\u00e7\u00e3o de capacidade de produ\u00e7\u00e3o de materiais polim\u00e9ricos refor\u00e7ados (e.g. fibras de carbono e Kevlar\u00ae, ou fibras cont\u00ednuas) ou com inclus\u00e3o de subprodutos em fim de vida como, por exemplo, pneu;<\/span><\/p>

– Desenvolvimento e prepara\u00e7\u00e3o para produ\u00e7\u00e3o de mat\u00e9ria\u2013prima para FA (e.g. pneu, triturado, micronizado, com ligante termopl\u00e1stico ou termoendurec\u00edvel, ou foto polimeriz\u00e1vel), por extrus\u00e3o, ou em cama de p\u00f3s, ou granulado para fabrico de grandes dimens\u00f5es (e.g. mobili\u00e1rio urbano);<\/span><\/p>

– Desenvolvimento, implementa\u00e7\u00e3o e valida\u00e7\u00e3o de processo de fabrico (baseado em trabalhos laboratoriais em desenvolvimento) orientado para produ\u00e7\u00e3o de objetos de grandes dimens\u00f5es (mais de 1x1x1m) por FA;<\/span><\/p>

– Desenvolvimento, implementa\u00e7\u00e3o e teste de classe de micro-extrusoras para processamento de comp\u00f3sitos de base polim\u00e9rica termopl\u00e1stica de elevado desempenho (e.g. PEEK, TEM) e deposi\u00e7\u00e3o de fibras cont\u00ednuas de Kevlar\u00ae e carbono;<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t

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O PPS3 est\u00e1 relacionado com materiais polim\u00e9ricos aplic\u00e1veis ao fabrico aditivo e integra os parceiros que operam nestas \u00e1reas. No decorrer deste PPS est\u00e3o previstos a implementa\u00e7\u00e3o de sistemas (equipamento\/mat\u00e9rias-primas\/processos) que representar\u00e3o produtos de base polim\u00e9rica para os tomadores e desenvolvimento de aplica\u00e7\u00f5es e novos modelos de neg\u00f3cio para utilizadores. O PPS est\u00e1 dividido em tr\u00eas atividades principais que incluem diversas tarefas. A primeira atividade ser\u00e1 totalmente focada na pesquisa e estudos de mat\u00e9rias-primas polim\u00e9ricas. Uma pesquisa geral da situa\u00e7\u00e3o atual do fabrico aditivo e dos materiais utilizados servir\u00e1 como ponto de partida para o desenvolvimento de um plano para a cria\u00e7\u00e3o de processos e de poss\u00edveis novos materiais inexistentes no mercado atual. Na segunda atividade ser\u00e3o estudados e testados os v\u00e1rios processos selecionados a partir das pesquisas anteriormente elaboradas. Ser\u00e3o elaborados v\u00e1rios testes preliminares para eventuais otimiza\u00e7\u00f5es do processo em causa e\/ou dos materiais \u00a0utilizados. A partir dos resultados obtidos, ser\u00e1 elaborada uma estrat\u00e9gia para seguir na atividade tr\u00eas, com a elabora\u00e7\u00e3o de sistemas e novos m\u00e9todos de produ\u00e7\u00e3o de materiais. Durante a terceira tarefa ser\u00e3o produzidos os v\u00e1rios casos demonstradores, relacionados com filamentos polim\u00e9ricos refor\u00e7ados e pe\u00e7as de grandes dimens\u00f5es (e.g. mobili\u00e1rio urbano). Ser\u00e1 demonstrado o conjunto de sistemas de extrus\u00e3o para pol\u00edmeros t\u00e9cnicos com altas temperaturas de processamento, e produ\u00e7\u00e3o de pe\u00e7as\/componentes por FA para inserir em moldes de inje\u00e7\u00e3o polim\u00e9rica (processo de hibridiza\u00e7\u00e3o). Tamb\u00e9m ser\u00e3o demonstrados v\u00e1rios produtos com sistemas ciberf\u00edsicos embebidos e materiais hier\u00e1rquicos adaptativos.<\/span><\/p>

O PPS3, liderado pelo Copromotor GLN Plast S.A., \u00e9 constitu\u00eddo pelas empresas GLN Molds S.A., AMCUBED LDA, PLASTIMAGO-TRANSFORMADORA DE PL\u00c1STICOS LDA, GENAN S.A., PERIPLAST EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS LDA, e pelas ENESIIs Universidade do Minho, Universidade de Coimbra, Instituto Polit\u00e9cnico de Leiria e CENTIMFE \u2013 Centro Tecnol\u00f3gico da Ind\u00fastria de Moldes, ferramentas especiais e pl\u00e1sticos<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t

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Atividade 1 I Mat\u00e9ria-Prima: Termopl\u00e1sticos, Termoendurec\u00edveis, Elast\u00f3meros e Refor\u00e7os<\/span><\/span><\/p>

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Numa fase inicial foi realizada a pesquisa e levantamento de informa\u00e7\u00e3o relacionada com o fabrico aditivo (FA) em geral e, em particular, fabrico aditivo polim\u00e9rico, sendo este focado nas tecnologias a explorar e desenvolver no decorrer do projeto, nomeadamente, FDM<\/span>\u00ae<\/span>\u00a0(Fused Deposition Modeling<\/i>) e FFF (Fused Filament Fabrication),<\/i>\u00a0SLS (\u00a0Selective Laser Sintering<\/i>) e SL (Stereolithography<\/i>). A an\u00e1lise do estado da arte envolveu v\u00e1rios t\u00f3picos, tais como, uma introdu\u00e7\u00e3o ao processo de fabrico e sua sequ\u00eancia, par\u00e2metros do processo e suas influ\u00eancias na qualidade da pe\u00e7a, tipo e tipologias de materiais, vantagens e limita\u00e7\u00f5es, e aplica\u00e7\u00f5es. No estado da arte da tecnologia de FDM<\/span>\u00ae<\/span>\u00a0e FFF, foi tamb\u00e9m realizada uma an\u00e1lise \u00e0s variantes dos equipamentos. Foram apresentados v\u00e1rios exemplos de equipamentos low-cost dispon\u00edveis comercialmente, bem como, alguns desenvolvimentos e atualiza\u00e7\u00f5es de equipamentos. Alguns exemplos incluiram equipamento para o FA com maior \u00e1rea \u00fatil, com recurso a bra\u00e7os rob\u00f3ticos, com capacidade de processamento de materiais de elevado desempenho, materiais refor\u00e7ados com fibra cont\u00ednua, entre outros. Foi tamb\u00e9m realizado um enquadramento normativo relativo ao FA. Este enquadramento re\u00fane uma s\u00e9rie de normas que permitem uma melhor compreens\u00e3o das defini\u00e7\u00f5es, da terminologia, considera\u00e7\u00f5es, processos, m\u00e9todos de teste, entre outros aspetos relacionados com as tecnologias de FA.<\/span><\/p>

Realizou-se um estudo do mercado do FA polim\u00e9rico, de forma a compreender quais as \u00e1reas de interesse, e que est\u00e3o em crescimento, e onde h\u00e1 potencial para inova\u00e7\u00e3o. Verificou-se que o mercado do FA polim\u00e9rico est\u00e1 em crescimento e a previs\u00e3o indica um crescimento exponencial at\u00e9 2025. Tamb\u00e9m foi vis\u00edvel que a tecnologia FDM<\/span>\u00ae<\/span>\u00a0e FFF s\u00e3o as que apresentam uma maior aplica\u00e7\u00e3o no mercado, o que est\u00e1 relacionado com as potencialidades destes processos e a ampla variedade de materiais dispon\u00edveis com propriedades de tal forma variadas, que permitem fabricar prot\u00f3tipos e produtos finais. Verificou-se tamb\u00e9m que o mercado em rela\u00e7\u00e3o aos materiais polim\u00e9ricos para FA est\u00e1 a crescer, e a previs\u00e3o indica um cont\u00ednuo crescimento ao longo do tempo, existindo, portanto, espa\u00e7o para a inova\u00e7\u00e3o em termos de novos materiais de alto desempenho, materiais com funcionalidade acrescida por impregna\u00e7\u00e3o de fibras t\u00e9cnicas (e.g. carbono) e fibras cont\u00ednuas, materiais com hierarquia estrutural, e, materiais com recurso a produtos reciclados (cargas naturais e n\u00e3o naturais), potenciando assim a reutiliza\u00e7\u00e3o de recursos e a sustentabilidade dos processos e produtos. Foi realizado tamb\u00e9m um levantamento das entidades nacionais e internacionais que poder\u00e3o atuar como fornecedores de equipamentos e de mat\u00e9ria-prima no \u00e2mbito do fabrico aditivo polim\u00e9rico, tomadores, desenvolvedores e utilizadores de tecnologias\/sistemas, fabricantes de moldes e distribuidores de\u00a0software<\/i>.<\/span><\/p>

Ainda no \u00e2mbito desta atividade, foi feita uma sele\u00e7\u00e3o de matrizes polim\u00e9ricas e cargas adequadas a distintas tecnologias de FA. Foram realizados alguns testes preliminares de caracteriza\u00e7\u00e3o de diversos materiais polim\u00e9ricos (e.g. resinas fotopolimeriz\u00e1veis, filamentos termopl\u00e1sticos, p\u00f3s termopl\u00e1sticos). Estes testes preliminares permitiram avaliar propriedades mec\u00e2nicas, t\u00e9rmicas, f\u00edsicas, estabilidade dimensional, entre outras, o que permitiu aferir caracter\u00edsticas que as mat\u00e9rias-primas apresentam e que as adequam aos respetivos processos de fabrico aditivo.<\/span><\/p>

A viabilidade dos materiais polim\u00e9ricos com cargas naturais\u00a0 e n\u00e3o naturais e reciclados foi analisada para as t\u00e9cnicas FFF, SL e SLS. Para estes processos, foram estudadas e avaliados v\u00e1rios comp\u00f3sitos polim\u00e9ricos com corti\u00e7a, madeira e pneu variando as matrizes polim\u00e9ricas, r\u00e1cios de mistura, entre outros aspetos. Os comp\u00f3sitos produzidos foram caracterizados para aferir as propriedades dos mesmos e definir os melhores processos e r\u00e1cios de mistura entre carga e matriz polim\u00e9rica.<\/span><\/p>

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Legenda:\u00a0 Processo de extrus\u00e3o de compostos de pneu com PP e PE recorrendo a uma extrusora de duplo fuso.<\/span><\/p>

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Legenda: Equipamento de extrus\u00e3o utilizado no processamento de materiais naturais: PP e HDPE com corti\u00e7a e HDPE com madeira.<\/span><\/p>

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(a)<\/span><\/p><\/td>

(b)<\/span><\/p><\/td>

(c)<\/span><\/p><\/td>

(d)<\/span><\/p><\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/div>

Legenda: Exemplos de\u00a0 amostras de resina fotosenss\u00edvel simples e com incorpora\u00e7\u00e3o de diferentes percentagens de pneu micronizado: (a) 100% Photocentric UV hard resin; (b) 90% Photocentric UV hard resin + 10% granulado de Pneu; (c)<\/span>\u00a0100% Anycubic UV resin; (d) 90% Anycubic + 10% granulado de Pneu.<\/span><\/p>

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Foram caracterizados materiais polim\u00e9ricos comerciais para o fabrico aditivo de pe\u00e7as com caracter\u00edsticas\u00a0hier\u00e1rquicas e adaptativas<\/span>\u00a0para o processo de FFF.\u00a0 A caracteriza\u00e7\u00e3o envolveu testes t\u00e9rmicos, mec\u00e2nicos, dimensionais, topografia superficial e molhabilidade. Relativamente aos materiais para\u00a0sistemas ciberf\u00edsicos<\/span>, foi investigada a combina\u00e7\u00e3o entre um material polim\u00e9rico el\u00e1stico e isolante com uma tinta condutora que possa ser depositada atrav\u00e9s de um sistema de FA. Foi estudada uma tinta extens\u00edvel desenvolvida e patenteada que apresenta o potencial para ser depositada sobre uma grande variedade de substratos polim\u00e9ricos e cuja viscosidade pode ser modificada ampliando o potencial de deposi\u00e7\u00e3o atrav\u00e9s de m\u00e9todos distintos. Uma das caracter\u00edsticas inovadoras desta tinta extens\u00edvel consiste na cura independente de est\u00edmulo t\u00e9rmico ou radia\u00e7\u00e3o, aspeto que simplifica significativamente o processo. Foram comparadas distintas configura\u00e7\u00f5es de el\u00e9trodos em termos de elasticidade e capacidade de adquirir sinais eletromiogr\u00e1ficos de superf\u00edcie (EMGs) e eletrocardiogr\u00e1ficos (ECG) com qualidade.<\/span><\/p>

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Legenda: Materiais sobre os quais foram realizados testes de deposi\u00e7\u00e3o da tinta condutora desenvolvida e patenteada.<\/span><\/p>

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Legenda: Impressora 3D desenvolvida para impress\u00e3o direta da tinta condutora sobre m\u00faltiplos substratos<\/span><\/p>

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Atividade 2 I Processos FA: FDM, SLA, Polyjet entre outras<\/span><\/span><\/p>

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Numa fase inicial, relacionada com estudos de otimiza\u00e7\u00e3o do processo<\/span>, estabeleceram-se alguns protocolos experimentais para resinas polimeriz\u00e1veis por radia\u00e7\u00e3o UV (ultravioleta), IV (infravermelho) e vis\u00edvel que refletem aspetos cr\u00edticos do processo para cada tipo de radia\u00e7\u00e3o incluindo a dist\u00e2ncia da l\u00e2mpada, a intensidade de luz e o tempo para distintos materiais fotosens\u00edveis.<\/span><\/p>

Um dos focos desta atividade centrava-se na caracteriza\u00e7\u00e3o mec\u00e2nica<\/span> de comp\u00f3sitos polim\u00e9ricos com carga natural (corti\u00e7a e madeira) e n\u00e3o natural (pneu) tendo sido avaliados aspetos cr\u00edticos como, por exemplo, o m\u00f3dulo de elasticidade, a tens\u00e3o de de rutura, a deforma\u00e7\u00e3o na rutura, a tens\u00e3o m\u00e1xima e a deforma\u00e7\u00e3o final, de forma comparativa, entre os materiais estudados. Foram estudados v\u00e1rios provetes de teste produzidos atrav\u00e9s de distintos comp\u00f3sitos com cargas naturais e n\u00e3o naturais que variavam a matriz polim\u00e9rica e a percentagem em massa da carga, sendo estes adequados para as tecnologias FFF e SLS.<\/span><\/p>

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Legenda: (Esquerda) M\u00e1quina de tra\u00e7\u00e3o Instron 4505 e (Direita) ensaio de tra\u00e7\u00e3o em curso.<\/span><\/p>

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Em rela\u00e7\u00e3o aos provetes de teste produzidos por SLS<\/span>, com os materiais comp\u00f3sitos com cargas n\u00e3o naturais, verificou-se uma redu\u00e7\u00e3o significativa da resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o e da deforma\u00e7\u00e3o m\u00e1xima na mistura, face ao pol\u00edmero puro, refletindo uma fraca ades\u00e3o entre as fases e a concentra\u00e7\u00e3o de tens\u00f5es ao redor das part\u00edculas de pneu. Face aos resultados, para a produ\u00e7\u00e3o do demonstrador pe\u00e7a, atrav\u00e9s da tecnologia SLS, ser\u00e1 aplicado uma mistura comp\u00f3sita com um baixo valor de percentagem em massa de carga n\u00e3o natural (pneu) de forma a garantir que a pe\u00e7a apresenta um desempenho adequado \u00e0 aplica\u00e7\u00e3o.<\/span><\/p>

No caso dos comp\u00f3sitos com cargas naturais, adequados para FFF<\/span>, a resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o e a deforma\u00e7\u00e3o m\u00e1xima foram significativamente reduzidas com a integra\u00e7\u00e3o das cargas, em compara\u00e7\u00e3o com a matriz polim\u00e9rica pura. Um aumento da percentagem em massa da carga natural refletiu-se num maior decr\u00e9scimo das propriedades mec\u00e2nicas. A diminui\u00e7\u00e3o da resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o pode ser, parcialmente, devida \u00e0 incompatibilidade entre as part\u00edculas de corti\u00e7a e a matriz polim\u00e9rica o que limita a carga aplicada, resultando numa diminui\u00e7\u00e3o da resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o.<\/span><\/p>

Por sua vez, a produ\u00e7\u00e3o de pellets<\/i> para a impress\u00e3o dos casos de estudo via FFF <\/span>foi operacionalizada num equipamento que integra uma extrusora corrotativa mostrando-se de seguida as diversas fases deste processo cont\u00ednuo.<\/span><\/p>

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Legenda: Produ\u00e7\u00e3o de pellets de comp\u00f3sito com pneu como carga n\u00e3o natural numa extrusora corrotativa.<\/span><\/p>

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Um dos objetivos desta atividade consiste em desenvolver um sistema de fabrico aditivo por processos como, por exemplo, SL, SLS ou FFF, para produtos de grande dimens\u00e3o<\/span>, com a utiliza\u00e7\u00e3o de materiais como granulado de pneu, p\u00f3 da corti\u00e7a e madeira como desperd\u00edcio de atividade industrial ou como material que n\u00e3o sendo poss\u00edvel reciclar, poder\u00e1 ser dada uma segunda vida ao ser utilizado com esta tecnologia. Para tal, a execu\u00e7\u00e3o deste objetivo focou-se no princ\u00edpio de funcionamento dos sistemas e componentes adequados a cada tecnologia; nas possibilidades de altera\u00e7\u00e3o dos sistemas com o intuito de exponencia\u00e7\u00e3o de funcionalidades; nos tipos de materiais aplicados a cada processo, forma f\u00edsica dos mesmos e propriedades; numa an\u00e1lise de vantagens e desvantagens; nos mais recentes desenvolvimentos em termos de sistemas e materiais; e nas aplica\u00e7\u00f5es poss\u00edveis para os produtos resultantes.<\/span><\/p>

Com base nos conhecimentos adquiridos atrav\u00e9s da revis\u00e3o do estado da arte, foram desenvolvidas abordagens e equipamentos alternativos para a produ\u00e7\u00e3o de produtos de grande dimens\u00e3o. Para o processo FFF em grande escala ou de grandes dimens\u00f5es definiram-se solu\u00e7\u00f5es com recurso a um bra\u00e7o rob\u00f3tico com uma cabe\u00e7a de extrus\u00e3o acoplada. Esta solu\u00e7\u00e3o recorre a sistemas de movimenta\u00e7\u00e3o xyz ou mais eixos, quer cartesianos quer antropom\u00f3rficos. Foram tamb\u00e9m criadas solu\u00e7\u00f5es para adicionar a este sistema de produ\u00e7\u00e3o de pe\u00e7as de grandes dimens\u00f5es. Uma das solu\u00e7\u00f5es envolve o recurso a tapetes rolantes para a extrus\u00e3o infinita enquanto que outra solu\u00e7\u00e3o est\u00e1 relacionada com a extrus\u00e3o por revolu\u00e7\u00e3o .<\/span><\/p>

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Legenda: Fabrico Aditoivo por extrus\u00e3o infinita com recurso a tapete rolante.<\/span><\/p>

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Legenda: Fabrico Aditivo por extrus\u00e3o por revolu\u00e7\u00e3o de pe\u00e7as de grandes dimens\u00f5es.<\/span><\/p>

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Em rela\u00e7\u00e3o a solu\u00e7\u00f5es exploradas para SL<\/span>, estas envolvem deposi\u00e7\u00e3o por pulveriza\u00e7\u00e3o de aglomerante sobre uma camada de p\u00f3\/granulado atrav\u00e9s de um foco de proje\u00e7\u00e3o que permite o controlo da quantidade de material e \u00e1rea coberta pelo pulverizador. Este controlo est\u00e1 dependente quer do material, quer da geometria da pe\u00e7a a produzir.<\/span><\/p>

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Legenda: Sistema FA por pulveriza\u00e7\u00e3o sobre granulado de pneu com detalhe do esquema de funcionamento.<\/span><\/p>

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A t\u00e9cnica SL <\/span>foi avaliada atrav\u00e9s de v\u00e1rios testes com diferentes concentra\u00e7\u00f5es de carga natural (corti\u00e7a e madeira) e n\u00e3o natural (pneu), e duas resinas fotopolimeriz\u00e1veis. O processo de fotopolimeriza\u00e7\u00e3o tamb\u00e9m foi investigado, tendo em conta, em particular, o tempo de exposi\u00e7\u00e3o \u00e0 fonte de UV. Verificou-se que, com a adi\u00e7\u00e3o das diferentes cargas, \u00e9 poss\u00edvel verificar que a distribui\u00e7\u00e3o das part\u00edculas n\u00e3o \u00e9 uniforme nas amostras produzidas e esse comportamento \u00e9 vis\u00edvel nas duas resinas estudadas. Posteriormente, estes compostos foram analisados atrav\u00e9s da t\u00e9cnica FTIR, com o objetivo de confirmar os tempos de exposi\u00e7\u00e3o mais adequados para a cura da resina. Nesta tarefa, houve especial aten\u00e7\u00e3o a todo o processo para obten\u00e7\u00e3o dos compostos e pe\u00e7as desenvolvidas, uma vez que mimetizando o m\u00e9todo utilizado para a produ\u00e7\u00e3o de pe\u00e7as de grandes dimens\u00f5es, h\u00e1 que considerar o tempo de produ\u00e7\u00e3o, carga utilizada e qualidade das pe\u00e7as.<\/span><\/p>

Verificou-se que um aumento do tempo de exposi\u00e7\u00e3o melhorava a qualidade das pe\u00e7as produzidas e que a carga de pneu gerava amostras com maior consist\u00eancia.<\/span><\/p>

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Legenda: Amostras produzidas com cargas naturais e n\u00e3o-naturais variando a resina fotosenss\u00edvel, a carga e respetiva percentagem em massa da carga e o tempo de exposi\u00e7\u00e3o a luz UV.<\/span><\/p>

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Para a tecnologia SLS<\/span> foram realizados testes iniciais com o mesmo tipo de granulado de corti\u00e7a, madeira e pneu aplicado \u00e0s amostras produzidas por SL. Estes testes permitiram selecionar os par\u00e2metros de produ\u00e7\u00e3o mais adequados para os granulados em estudo e avaliar o seu comportamento durante o processo de produ\u00e7\u00e3o pela t\u00e9cnica SLS. Numa primeira an\u00e1lise verificou-se que os p\u00f3s como s\u00e3o irregulares na sua forma e n\u00e3o apresentam boa compacta\u00e7\u00e3o com a matriz polim\u00e9rica dado que durante o processo de produ\u00e7\u00e3o n\u00e3o se ligam adequadamente e tendem a isolar-se. As amostras produzidas foram avaliadas para se aferir as propriedades t\u00e9rmicas e estabilidade t\u00e9rmica. Os resultados indicam que as caracter\u00edsticas t\u00e9rmicas dos comp\u00f3sitos com corti\u00e7a e madeira encontram-se pr\u00f3ximas dos valores da matriz polim\u00e9rica pura. No que diz respeito \u00e0 degrada\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica das amostras, verifica-se uma menor estabilidade t\u00e9rmica com a adi\u00e7\u00e3o de madeira e corti\u00e7a na matriz polim\u00e9rica. No entanto, as elevadas temperaturas a que estes materiais iniciam a decomposi\u00e7\u00e3o, permitem a sua utiliza\u00e7\u00e3o \u00e0s temperaturas consideradas no processamento, sem interferir nas suas caracter\u00edsticas t\u00e9rmicas.<\/span><\/p>

A viabilidade da t\u00e9cnica de FFF<\/span> usando granulado de corti\u00e7a, foi avaliada atrav\u00e9s de ensaios experimentais num sistema de bra\u00e7o rob\u00f3tico com uma extrusora acoplada. O granulado foi misturado com a matriz polim\u00e9rico tendo-se aplicado tamb\u00e9m agentes compatibilizantes. V\u00e1rios r\u00e1cios entre carga, pol\u00edmero e agente de acoplamento foram estudados. As propriedades t\u00e9rmicas foram avaliadas para os distintos comp\u00f3sitos. No caso dos comp\u00f3sitos com diferentes composi\u00e7\u00f5es de pol\u00edmero, corti\u00e7a e agente compatibilizante, verificou-se que os picos t\u00edpicos das curvas de DSC das misturas, revelam que as caracter\u00edsticas t\u00e9rmicas dos comp\u00f3sitos com corti\u00e7a encontram-se pr\u00f3ximas dos valores do pol\u00edmero puro, confirmando que as condi\u00e7\u00f5es utilizadas para a obten\u00e7\u00e3o das misturas n\u00e3o alteram as propriedades t\u00e9rmicas dos materiais em estudo. Em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 estabilidade t\u00e9rmica, os comp\u00f3sitos apresentam picos de temperatura de degrada\u00e7\u00e3o mais elevados do que o pol\u00edmero puro, ou seja, a matriz polim\u00e9rica tem tend\u00eancia a decompor a temperaturas mais baixas do que os componentes da corti\u00e7a. A corti\u00e7a confere uma barreira t\u00e9rmica \u00e0 matriz termopl\u00e1stica a temperaturas elevadas devido \u00e0 presen\u00e7a de lenhina, a qual fornece uma maior resist\u00eancia t\u00e9rmica. Assim, a adi\u00e7\u00e3o de corti\u00e7a  aumentou a estabilidade t\u00e9rmica da matriz polim\u00e9rica. Foi produzida uma pe\u00e7a com um equipamento de bra\u00e7o rob\u00f3tico com uma cabe\u00e7a de extrus\u00e3o acoplada tendo-se verificado alguma resist\u00eancia no escoamento.<\/span><\/p>

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Legenda: Pe\u00e7a produzida por FFF com comp\u00f3sito de pol\u00edmero\/corti\u00e7a\/agente compatibilizante.<\/span><\/p>

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No seguimento dos trabalhos, foram tamb\u00e9m efetuados ensaios para testar as condi\u00e7\u00f5es de processamento no novo equipamento de extrus\u00e3o com variadas matrizes polim\u00e9ricas com carga de pneu, de forma a produzir uma pe\u00e7a com inclina\u00e7\u00e3o para averigua\u00e7\u00e3o da sustenta\u00e7\u00e3o desta durante o processo de fabrico. O processo produtivo apresenta algumas limita\u00e7\u00f5es em termos de escoamento relacionadas com as cargas de pneu, no entanto, atrav\u00e9s de v\u00e1rios estudos de otimiza\u00e7\u00e3o do processo variando materiais e par\u00e2metros de processamento foi poss\u00edvel selecionar a matriz polim\u00e9rica mais adequada, bem como, a quantidade de carga a integrar.<\/span><\/p>

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Legenda: (Esquerda) Geometria definida para o teste com inclina\u00e7\u00e3o de forma a verificar a sustenta\u00e7\u00e3o da pe\u00e7a e (Direita) impress\u00e3o com a mistura pol\u00edmero\/pneu micronizado.<\/span><\/p>

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Relativamente ao objetivo relacionado com equipamentos e subsistemas para processamento de pol\u00edmeros de elevada temperatura<\/span>, numa fase inicial, foram identificados alguns requisitos que as extrusoras devem apresentar de forma a permitirem o processamento de pol\u00edmeros de elevada temperatura. Neste sentido, foi projetado um modelo CAD 3D de uma micro-extrusora com os componentes e princ\u00edpio de funcionamento devidamente detalhados. Este projeto foi, no entanto, reformulado tendo sido decidido proceder ao desenvolvimento de um adaptador de pequena dimens\u00e3o para um sistema LSAM (Large Scale Aditive Manufacturing<\/i>), com adi\u00e7\u00e3o de fibra em cont\u00ednuo, para extrudir pe\u00e7as de alta precis\u00e3o e com fibras. O adaptador de pequena dimens\u00e3o permite aquecer a fibra e o revestimento polim\u00e9rico desta sendo, de seguida, arrefecido por uma ventoinha tornando o filamento mais r\u00edgido e mais f\u00e1cil de imprimir.<\/span><\/p>

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Legenda: (Esquerda) Projeto CAD e (Direita) Vers\u00e3o inicial do adaptador para a LSAM (Large Scale Aditive Manufacture), com adi\u00e7\u00e3o de fibra em cont\u00ednuo que ir\u00e1 permitir extrudir pe\u00e7as de alta precis\u00e3o e com fibras.<\/span><\/p>

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Na sequ\u00eancia de diversos testes efetuados a este dispositivo, foram feitos alguns ajustes no adaptador para LSAM e montado o equipamento de controlo de uma forma mais agrad\u00e1vel sendo de destacar a inclus\u00e3o de novos elementos que melhoram a refrigera\u00e7\u00e3o das partes quentes e a inclus\u00e3o de tomadas de liga\u00e7\u00e3o ao sistema de controlo. Os trabalhos de otimiza\u00e7\u00e3o deste adaptador continuam em curso.<\/span><\/p>

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Legenda: Novos elementos desenvolvidos para o adaptador destinados \u00e0 refrigera\u00e7\u00e3o das partes quentes e inclus\u00e3o de tomadas de liga\u00e7\u00e3o ao sistema de controlo.<\/span><\/p>

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Em rela\u00e7\u00e3o aos materiais hier\u00e1rquicos adaptativos<\/span>, numa fase inicial foram adquiridos v\u00e1rios materiais comerciais aplicados ao fabrico aditivo por FFF. Foi realizada uma caracteriza\u00e7\u00e3o termomec\u00e2nicas e f\u00edsico qu\u00edmicas destes materiais para averiguar as suas propriedades e, deste modo, obter um maior conhecimento das necessidades dos materiais para este tipo de tecnologia e para o demonstrador. Para a produ\u00e7\u00e3o do demonstrador de fabrico de materiais hier\u00e1rquicos foram desenvolvidas e caracterizadas, estruturas polim\u00e9ricas com superf\u00edcies hier\u00e1rquicas atrav\u00e9s da tecnologia FFF, de maneira direta e indireta, para diferentes aplica\u00e7\u00f5es, nomeadamente sistema de separa\u00e7\u00e3o de emuls\u00f5es (sistemas de \u00e1gua-\u00f3leo) e sor\u00e7\u00e3o\/desor\u00e7\u00e3o de mol\u00e9culas (corantes e\/ou f\u00e1rmacos). No m\u00e9todo direto foram impressas superf\u00edcies com rugosidade hier\u00e1rquica com distintas formas geom\u00e9tricas e qualidades de impress\u00e3o aplicando pol\u00edmeros com diferentes molhabilidades e porosidade.<\/span><\/p>

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Legenda: Aspeto f\u00edsico das amostras impressas em tecnologia 3D com formas geom\u00e9tricas diferentes e alturas de camada, padr\u00e3o e percentagem de preenchimento variados.<\/span><\/p>

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No m\u00e9todo indireto, foram impressos moldes com diferentes geometrias e rugosidades sobre os quais se reticulou hidrog\u00e9is de quitosano.<\/span><\/p>

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Legenda: Perspetiva superior e longitudinal dos moldes impressos e dos hidrog\u00e9is de quitosano ap\u00f3s a etapa de gelifica\u00e7\u00e3o (coluna da direita).<\/span><\/p>

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V\u00e1rios testes de caracteriza\u00e7\u00e3o espec\u00edficos, tais como, grau de intumescimento, capacidade de sor\u00e7\u00e3o, capacidade de liberta\u00e7\u00e3o, \u00e2ngulos de contacto, slippery test <\/i>e scanning electron microscopy <\/i>(SEM) foram realizados \u00e0s pe\u00e7as impressas de forma a compreender a influ\u00eancia da geometria, processo e par\u00e2metros de processamentos, e materiais aplicados no desempenho e adequa\u00e7\u00e3o das amostras ao prop\u00f3sito aplicacional.<\/span><\/p>

Em rela\u00e7\u00e3o ao m\u00e9todo direto de produ\u00e7\u00e3o de superf\u00edcies com rugosidade hier\u00e1rquica, de uma maneira geral, os resultados observados permitiram aferir que a natureza qu\u00edmica de cada estrutura, combinado com a geometria estudada influenciam na separa\u00e7\u00e3o de emuls\u00f5es de \u00e1gua-\u00f3leo e tamb\u00e9m na remo\u00e7\u00e3o de i\u00f5es de meios aquosos. No m\u00e9todo indireto, os resultados demostraram que perfis modulares de sor\u00e7\u00e3o e liberta\u00e7\u00e3o de mol\u00e9culas podem ser obtidos consoante a geometria e a rugosidade superficial dos hidrog\u00e9is desenvolvidos.<\/span><\/p>

Focando nos materiais adaptativos<\/span>, foram realizados estudos preliminares focados na impress\u00e3o 4D recorrendo a materiais de base natural com refor\u00e7os tamb\u00e9m de base natural previamente dissolvidos num solvente espec\u00edfico. Foi analisada a influ\u00eancia do tipo de agente compatibilizador na matriz polim\u00e9rica com e sem o refor\u00e7o de base natural e avaliada a compatibilidade dos componentes utilizados atrav\u00e9s de an\u00e1lise de infravermelho (FTIR). Al\u00e9m disso, avaliou-se tamb\u00e9m  a influ\u00eancia do refor\u00e7o e do agente compatibilizador nas propriedades de superf\u00edcie (e.g. \u00e2ngulo de contacto), grau de intumescimento e estabilidade t\u00e9rmicas dos comp\u00f3sitos desenvolvidos. Verificou-se poss\u00edvel a produ\u00e7\u00e3o de comp\u00f3sitos polim\u00e9ricos de base natural com refor\u00e7o de base natural homog\u00e9neos com base na metodologia aplicada. Verificou-se que diferentes tipos de agente compatibilizador com a mesma base afetam o \u00e2ngulo de contacto e molhabilidade mas que com a integra\u00e7\u00e3o do refor\u00e7o essa influ\u00eancia \u00e9 menos not\u00f3ria. Em termos de estabilidade t\u00e9rmica, verificou-se que o agente compatibilizador e o refor\u00e7o de base natural n\u00e3o afetaram a estabilidade da matriz polim\u00e9rica de base natural.<\/span><\/p>

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Legenda: Ilustra\u00e7\u00e3o da homogeneiza\u00e7\u00e3o das amostras preparadas por meio de mistura f\u00edsica.<\/span><\/a>[CS1]<\/a> <\/span><\/p>

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Relativamente aos sistemas ciberf\u00edsicos<\/span>, foi aplicada uma tinta extens\u00edvel com propriedades el\u00e1sticas cuja formula\u00e7\u00e3o foi patenteada e que apresenta uma excelente ades\u00e3o em diversos pol\u00edmeros el\u00e1sticos, assim como pl\u00e1sticos e tecidos. A combina\u00e7\u00e3o de um material el\u00e1stico isolador e uma tinta condutora que possa ser integrada e que possa ser depositada por uma cabe\u00e7a de impress\u00e3o foi tamb\u00e9m investigada. Neste contexto foi realizada uma caracteriza\u00e7\u00e3o eletromec\u00e2nica das tintas (testes de extens\u00e3o), testes c\u00edclicos para avaliar a condutividade da tinta ao longo de repeti\u00e7\u00f5es de ciclos de extens\u00e3o e para estudar as altera\u00e7\u00f5es das suas caracter\u00edsticas durante um ano, quando exposta \u00e0s condi\u00e7\u00f5es ambientais), assim como otimizar a formula\u00e7\u00e3o da tinta para a estabilidade a longo prazo. Os resultados indicaram que a tinta apresenta excelentes propriedades eletromec\u00e2nicas, quando comparada a tintas comerciais semelhantes, trazendo vantagens competitivas importantes. Em paralelo, foram testados m\u00e9todos automatizados de deposi\u00e7\u00e3o e cria\u00e7\u00e3o de padr\u00f5es (padroniza\u00e7\u00e3o), incluindo deposi\u00e7\u00e3o por pulveriza\u00e7\u00e3o, extrus\u00e3o e abla\u00e7\u00e3o a laser. Ap\u00f3s o projeto e otimiza\u00e7\u00e3o da tinta, o pr\u00f3ximo passo foi a impress\u00e3o digital de circuitos extens\u00edveis. A formula\u00e7\u00e3o da tinta foi otimizada para este fim, e uma impressora comercial foi usada primeiramente para experimentar a possibilidade de impress\u00e3o digital. Ap\u00f3s uma otimiza\u00e7\u00e3o rigorosa do par\u00e2metro de tinta e impress\u00e3o, foi poss\u00edvel imprimir circuitos el\u00e1sticos de forma confi\u00e1vel e repetida.<\/span><\/p>

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Legenda: Exemplos de filmes finos, estic\u00e1veis e impressos, circuitos multicamadas, produzidos com a tinta de patente pendente e uma impress\u00e3o de extrus\u00e3o simples.<\/span><\/p>

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Foi desenvolvido um cabe\u00e7ote de impressora de extrus\u00e3o espec\u00edfico e uma impressora 3D customizada, que inclui um aplicador de filme fino e cabe\u00e7otes de impress\u00e3o intercambi\u00e1veis tendo sido produzidos v\u00e1rios circuitos impressos demonstrativos da capacidade do sistema de impress\u00e3o desenvolvido aplicando a tinta condutora e extens\u00edvel.<\/span><\/p>

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Legenda: Cabe\u00e7a de impressora desenvolvia e exemplos de circuitos impressos.<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/i><\/span>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/i><\/span>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tSum\u00e1rio dos trabalhos realizados | ATIVIDADE 3<\/a>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t

Atividade 3 I Demonstradores Piloto Industriais: FA baseado em polim\u00e9rico<\/span><\/span><\/p>

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A atividade 3 centrou-se na conce\u00e7\u00e3o e desenvolvimento dos elementos demonstradores em termos de materiais, produtos e sistemas que refletem o sucesso de todos os desenvolvimentos cient\u00edficos e tecnol\u00f3gicos do projeto Add.Additive.<\/span><\/p>

Como\u00a0demonstrador material<\/span>\u00a0para fabrico aditivo foram produzidos v\u00e1rios filamentos polim\u00e9ricos refor\u00e7ados com cargas naturais, nomeadamente madeira e\/ou corti\u00e7a, e cargas n\u00e3o-naturais (e.g.\u00a0 pneu).\u00a0 Estes filamentos ter\u00e3o como finalidade a aplica\u00e7\u00e3o nos v\u00e1rios sistemas de fabrica\u00e7\u00e3o aditiva por extrus\u00e3o de filamento atualmente existentes no mercado. Numa fase inicial, foram realizados estudos de incorpora\u00e7\u00e3o de cargas e microniza\u00e7\u00e3o. Foi criada uma linha de produ\u00e7\u00e3o de filamento polim\u00e9rico refor\u00e7ado com carga natural. Foram tamb\u00e9m efetuados, nesta mesma linha, testes preliminares com algumas misturas polim\u00e9ricas refor\u00e7adas com pneu micronizado. Os testes realizados revelaram a necessidade de desenvolver um anel de calibra\u00e7\u00e3o a incluir na linha j\u00e1 montada adequando a linha de produ\u00e7\u00e3o para a produ\u00e7\u00e3o de filamento refor\u00e7ado com distintos tipos de cargas.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

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Legenda: Linha de produ\u00e7\u00e3o de filamento refor\u00e7ado em funcionamento.<\/span><\/p>

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Como\u00a0demonstrador pe\u00e7a<\/span>\u00a0de aplica\u00e7\u00e3o dos filamentos comp\u00f3sitos desenvolvidos, refor\u00e7ados com cargas n\u00e3o naturais desenvolveu-se um produto para mobili\u00e1rio urbano produzido por fabrico aditivo atrav\u00e9s da extrus\u00e3o de filamento. Foram idealizadas algumas propostas de produtos para mobili\u00e1rio urbano atendendo da melhor forma poss\u00edvel \u00e0s necessidades do maior n\u00famero de utilizadores do espa\u00e7o p\u00fablico em quest\u00e3o. Foram definidas v\u00e1rias propostas de mobili\u00e1rio urbano para as tecnologias FFF e SLS. Como\u00a0demonstradores pe\u00e7a para a tecnologia FFF<\/span>\u00a0definiu-se por um lado, uma paragem de autocarro modular sendo que o objetivo seria produzir um dos m\u00f3dulos da paragem que inclui um banco e uma cobertura. Um segundo demonstrador tamb\u00e9m para a tecnologia FFF consiste num banco de menores dimens\u00f5es. Os demonstradores foram projetados e simulados em termos estruturais e de processo para averigua\u00e7\u00e3o da adequa\u00e7\u00e3o dos modelos \u00e0 tecnologia produtiva e ao desempenho em contexto de uso.<\/span><\/p>

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Legenda: (Esquerda) M\u00f3dulo prim\u00e1rio de banco e cobertura da paragem de autocarro. (Direita) Representa\u00e7\u00e3o CAD do Banco \u201cWoof\u201d.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

Para a produ\u00e7\u00e3o destes demonstradores foi desenvolvida uma extrusora de grandes dimens\u00f5es para rob\u00f4. O sistema, completamente operacional foi testado com os filamentos refor\u00e7ados desenvolvidos para a otimiza\u00e7\u00e3o de par\u00e2metros de impress\u00e3o.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

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Legenda: Extrusora Large Scale Additive Manufacturing (LSAM) em funcionamento.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

Este sistema produtivo desenvolvido pela equipa \u00e9 adequado para a produ\u00e7\u00e3o do banco \u201cWoof\u201d, no entanto, para a produ\u00e7\u00e3o do m\u00f3dulo de paragem de autocarro, que requere uma maior quantidade de material e, por consequ\u00eancia, caudal de extrus\u00e3o, procedeu-se ao desenvolvimento de uma nova extrusora para rob\u00f4 com um caudal superior ao da extrusora atual.<\/span><\/p>

Como\u00a0demonstrador pe\u00e7a para a tecnologia SLS<\/span>, definiu-se o banco \u201cClip\u201d composto por v\u00e1rias pe\u00e7as pequenas iguais, formando um plano que servir\u00e1 de assento. A montagem dos elementos \u00e9 realizada com aplica\u00e7\u00e3o de O-rings e permite ao utilizador fazer a sua configura\u00e7\u00e3o customizada. Os elementos a montar numa estrutura de suporte met\u00e1lico foram produzidos com sucesso recorrendo a uma matriz polim\u00e9rica adequada ao processo de SLS e pneu micronizado como material de constru\u00e7\u00e3o.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

\"\"\"\"<\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

Legenda: Modelo 3D do caso de estudo projetado para SLS.<\/span><\/p>

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\u00a0<\/span><\/p>

\"\"\"\"<\/p>

Legenda: Pe\u00e7as impressas via SLS em comp\u00f3sito de pol\u00edmero com pneu micronizado montadas com distintas configura\u00e7\u00f5es.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

Foi desenvolvido um\u00a0demonstrador sistema<\/span>\u00a0que consiste numa cabe\u00e7a extrusora de elevada temperatura. Numa fase inicial procedeu-se ao projeto de modela\u00e7\u00e3o de uma extrusora de pequena dimens\u00e3o cujo conceito evoluiu para um adaptador de pequena dimens\u00e3o para acoplar na extrusora LSAM que permite a adi\u00e7\u00e3o de fibra em cont\u00ednuo, para extrudir pe\u00e7as de alta precis\u00e3o e com refor\u00e7adas com fibras. Em simult\u00e2neo foi desenvolvido um mecanismo de sincronismo entre a extrusora e um rob\u00f4 da KUKA AG. O m\u00f3dulo de adi\u00e7\u00e3o de fibras desenvolvido foi testado e reconfigurado com novos elementos que permitiram exponenciar o seu desempenho.<\/span><\/p>

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\"\"\"\"<\/span><\/p>

Legenda: M\u00f3dulo desenrolador de fibra cont\u00ednua desenvolvido para acoplar ao sistema LSAM.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

No projeto decorreram tamb\u00e9m trabalhos relacionados com a\u00a0hibridiza\u00e7\u00e3o<\/span>, ou seja, obten\u00e7\u00e3o de componentes injetados com inclus\u00e3o de componentes produzidos por fabrico aditivo com o intuito de obter funcionalidades que n\u00e3o poderiam ser implementadas de outra forma. O objetivo centrava-se na produ\u00e7\u00e3o de pe\u00e7as inserto por fabrico aditivo que s\u00e3o posteriormente introduzidos num molde de inje\u00e7\u00e3o polim\u00e9rica onde decorre uma etapa de sobreinje\u00e7\u00e3o dando assim origem ao produto h\u00edbrido.<\/span><\/p>

Os estudos de hibridiza\u00e7\u00e3o realizados no decorrer do projeto inclu\u00edram uma fase inicial de an\u00e1lise de ader\u00eancia entre diferentes materiais de fabrico aditivo e de molda\u00e7\u00e3o por inje\u00e7\u00e3o. Com base neste estudo foi poss\u00edvel perceber que existem fatores importantes a considerar durante a hibridiza\u00e7\u00e3o, tais como, a compatibilidade dos materiais, a folga para a pe\u00e7a inserto, produzida por fabrico aditivo, encaixar no molde sem que ocorram defeitos, a temperatura da pe\u00e7a inserto e a geometria da junta que permite a uni\u00e3o entre os materiais das diferentes tecnologias.<\/span><\/p>

Entretanto a equipa definiu um caso de estudo para ser explorado como potencial demonstrador da hibridiza\u00e7\u00e3o consistindo numa ch\u00e1vena de caf\u00e9 j\u00e1 existente.<\/span><\/p>

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Legenda: Ch\u00e1vena de caf\u00e9 existente a aplicar como caso de estudo para o produto demonstrador da hibridiza\u00e7\u00e3o.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

Numa fase inicial definiram-se potenciais materiais de fabrico aditivo e de molda\u00e7\u00e3o por inje\u00e7\u00e3o potencialmente adequados ao caso de estudo e procedeu-se a um estudo de ader\u00eancia. Ap\u00f3s uma maior compreens\u00e3o sobre os materiais selecionados, foi realizada uma sess\u00e3o de brainstorming com todos os elementos da equipa na qual se definiram v\u00e1rios conceitos de design para explorar no caso de estudo. Os conceitos gerados foram inicialmente analisados e os conceitos considerados v\u00e1lidos foram testados atrav\u00e9s de etapas de hibridiza\u00e7\u00e3o tendo sido alterados em determinados aspetos cr\u00edticos de design de forma a que o produto h\u00edbrido tivesse o melhor desempenho poss\u00edvel. V\u00e1rios estudos de hibridiza\u00e7\u00e3o decorreram com etapas que incluem a reformula\u00e7\u00e3o dos conceitos por altera\u00e7\u00e3o de aspetos cr\u00edticos de design, a simula\u00e7\u00e3o do processo de sobreinje\u00e7\u00e3o, a produ\u00e7\u00e3o de pe\u00e7as inserto e a sobreinje\u00e7\u00e3o das pe\u00e7as inserto dando forma \u00e0s ch\u00e1venas h\u00edbridas.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

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<\/span>Legenda: (Esquerda) Encaixe da pe\u00e7a inserto no molde e (Direita) Ch\u00e1vena H\u00edbrida ap\u00f3s sobreinje\u00e7\u00e3o da pe\u00e7a inserto.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

Em estudos de hibridiza\u00e7\u00e3o mais avan\u00e7ados, os produtos h\u00edbridos foram avaliados atrav\u00e9s de ensaios de simula\u00e7\u00e3o do processo com software comercial e estudos de tomografia para avalia\u00e7\u00e3o do produto ao longo das etapas produtivas. Com base nos estudos foram produzidos v\u00e1rias ch\u00e1venas h\u00edbridas customizadas que s\u00e3o demonstradores dos estudos e desenvolvimentos realizados. Por fim, foi elaborado um estudo, projeto e implementa\u00e7\u00e3o de unidade piloto h\u00edbrido para a produ\u00e7\u00e3o de solu\u00e7\u00f5es h\u00edbridas.<\/span><\/p>

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Legenda: Ch\u00e1venas h\u00edbridas customizadas produzidas combinando fabrico aditivo com molda\u00e7\u00e3o por inje\u00e7\u00e3o.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

Em rela\u00e7\u00e3o aos\u00a0materiais hier\u00e1rquicos e adaptativos<\/span>, o objetivo centrou-se no desenvolvimento e fabrico de um produto demonstrador de materiais hier\u00e1rquicos adaptativos, em particular, produtos com rugosidade hier\u00e1rquica superficial que garanta diferentes graus de hidrofobicidade adequadas para aplica\u00e7\u00f5es como capta\u00e7\u00e3o de vapor de \u00e1gua e sistemas de separa\u00e7\u00e3o de emuls\u00f5es e tamb\u00e9m na sor\u00e7\u00e3o de part\u00edculas em meios aquosos. Para tal, foram desenvolvidas diversas superf\u00edcies que apresentam rugosidade hier\u00e1rquicas atrav\u00e9s da tecnologia de fabrico aditivo designada como FFF e recorrendo a dois materiais polim\u00e9ricos que apresentam \u00e2ngulos de contacto vari\u00e1veis e grau de porosidade.<\/span><\/p>

A caracteriza\u00e7\u00e3o das amostras englobou a an\u00e1lise da composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica por meio da an\u00e1lise f\u00edsico-qu\u00edmica de infravermelho (FTIR-ATR) antes e ap\u00f3s lavagem em \u00e1gua bidestilada para efeitos comparativos. O car\u00e1ter hidr\u00f3filo\/hidrof\u00f3bico das amostras impressas foi analisado por meio de ensaios de intumescimento em \u00e1gua bidestilada \u00e0 temperatura ambiente. De uma maneira geral, foi poss\u00edvel verificar que a natureza qu\u00edmica das amostras impressas afeta significativamente a capacidade de sor\u00e7\u00e3o de \u00e1gua. As propriedades t\u00e9rmicas dos materiais utilizados foram avaliadas atrav\u00e9s de ensaios de an\u00e1lise termogravim\u00e9trica (TGA) e calor\u00edmetria diferencial de varrimento (DSC) demonstrando que a natureza qu\u00edmica de cada filamento no processo de impress\u00e3o 3D das estruturas influenciou a estabilidade t\u00e9rmica dos materiais estudados. A influ\u00eancia da rugosidade hier\u00e1rquica (controlada pela qualidade de impress\u00e3o), da geometria (piramidal e semiesf\u00e9rica) e da natureza qu\u00edmica dos distintos materiais de impress\u00e3o foram avaliados atrav\u00e9s de an\u00e1lises de \u00e2ngulos de contacto (CA) nas quais se verificou uma influ\u00eancia n\u00e3o significativa da rugosidade hier\u00e1rquica nas propriedades de superf\u00edcie estudadas. Portanto, somente o efeito da geometria e da natureza qu\u00edmica dos materiais foi considerado no teste de \u201cslippery drop\u201d. Este ensaio permite analisar, sob efeito da gravidade, a molhabilidade e a capacidade de ades\u00e3o das amostras impressas consoante o tipo de meio l\u00edquido utilizado (\u00e1gua e \u00f3leo). \u00c9 poss\u00edvel verificar, de uma maneira geral, que a natureza qu\u00edmica e o tipo de geometria influenciaram a capacidade de ades\u00e3o analisada pelos testes de rolagem de gota. Por fim, avaliou-se a capacidade de separa\u00e7\u00e3o de emuls\u00f5es com as amostras previamente hidratadas com o objetivo de promover uma separa\u00e7\u00e3o preferencial de \u00f3leo das emuls\u00f5es estudadas. Foi poss\u00edvel verificar que, de uma maneira geral, o tipo de meio l\u00edquido a ser separado foi dependente da natureza qu\u00edmica de cada pe\u00e7a impressa. As amostras impressas com material polim\u00e9rico de car\u00e1ter hidrof\u00f3bico apresentaram uma capacidade de separa\u00e7\u00e3o seletiva de \u00e1gua das emuls\u00f5es \u00e1gua\/\u00f3leo, enquanto que, o material amostras impressas com material polim\u00e9rico menor \u00e2ngulo de contacto apresentaram um comportamento inverso separando de forma preferencial o \u00f3leo das emuls\u00f5es de \u00e1gua\/\u00f3leo.<\/span><\/p>

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Legenda: Efeito da natureza qu\u00edmica e da geometria (piramidal\u00a0<\/span>\u00a2<\/span>) e semiesf\u00e9rica (<\/span>\u00a2<\/span>)) das pe\u00e7as impressas na efici\u00eancia de separa\u00e7\u00e3o de emuls\u00f5es \u00e1gua\/\u00f3leo [75\/25] \u00e0 temperatura ambiente (~ 22\u00b0C). (A) Efici\u00eancia de separa\u00e7\u00e3o por \u00e1rea de superf\u00edcie de cada pe\u00e7a impressa; (B) Imagem do volume de \u00e1gua\/\u00f3leo coletado (setas vermelhas indicam o limiar entre as fases l\u00edquidas de \u00e1gua ou \u00f3leo).<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

Durante a execu\u00e7\u00e3o do trabalho de separa\u00e7\u00e3o de emuls\u00f5es \u00e1gua \/\u00f3leo, foi observado que, durante a lavagem das amostras impressas para reutiliza\u00e7\u00e3o, estas alteravam a cor dando a ideia que teriam efetuado a sor\u00e7\u00e3o de i\u00f5es met\u00e1licos.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

\"\"<\/p>

Legenda: Diferen\u00e7a de cor entre as amostras impressas em material polim\u00e9rico com menor \u00e2ngulo de contacto novas (brancas) e usadas (rosadas) ap\u00f3s terem sido lavadas em \u00e1gua corrente.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

No \u00e2mbito dos\u00a0sistemas ciberf\u00edsicos<\/span>, era objetivo a cria\u00e7\u00e3o de una unidade de fabrico aditivo capaz de fabricar v\u00e1rias camadas de eletr\u00f3nica extens\u00edvel potenciando assim o fabrico de uma pele eletr\u00f3nica com uma malha de el\u00e9trodos totalmente fabricados com materiais el\u00e1sticos. Nexte contexto, foi desenvolvida uma tinta condutora el\u00e9trica que permitir\u00e1 gerar a eletr\u00f3nica extens\u00edvel. Em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 impress\u00e3o da tinta, foi projetada e implementada uma unidade de impress\u00e3o personalizada. Para tal, a equipa procedeu ao projeto e implementa\u00e7\u00e3o do sistema, adapta\u00e7\u00e3o de componentes existentes e projeto de novos componentes, incluindo um aplicador de filme fino personalizado e unidade de extrus\u00e3o de materiais.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

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Legenda: Impressora de eletr\u00f3nica desenvolvida.<\/span><\/p>

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\u00a0<\/span><\/p>

Atrav\u00e9s do sistema de fabrico produzido e, aplicando a tinta desenvolvida, foi produzida uma luva extens\u00edvel que permite o mapeamento de press\u00e3o como demonstrativo de aplica\u00e7\u00e3o de sistemas ciberf\u00edsicos. A luva \u00e9 composta por tecido sobre o qual foram depositados circuitos el\u00e1sticos de tinta condutora que funcionam como sensores de press\u00e3o e que foram distribu\u00eddos na zona da palma da m\u00e3o e em tr\u00eas dedos. O material de espuma tamb\u00e9m foi produzido e otimizado tendo sido integrado na luva em pontos estrat\u00e9gicos. Os sinais adquiridos s\u00e3o alimentados atrav\u00e9s de divisores de tens\u00e3o para um microcontrolador. Ap\u00f3s calibrar cada sensor de press\u00e3o, diferentes objetos foram apreendidos pelo utilizador de forma a aferir o funcionamento da luva e obter assim um mapa da press\u00e3o da luva.<\/span><\/p>

A luva extens\u00edvel com sensores de press\u00e3o e tens\u00e3o que reflete a cinem\u00e1tica dos dedos em todos os momentos pode ser facilmente personalizada ao tamanho de cada pessoa.<\/span><\/p>

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Legenda: A – Luva sensorizada com sensores de press\u00e3o com 18 n\u00f3s sensores compostos de espuma piezoresistiva e detalhe. B – Utilizador a apreender v\u00e1rios objetos:\u00a0 i) uma jarra, (ii) um pincel, (iii) uma caneca, (iv) uma garrafa de \u00e1gua, (v) um bast\u00e3o impresso em 3D, (vi) uma seringa. Nas pegadas de press\u00e3o \u00e0 direita, a cor mais escura est\u00e1 relacionada a press\u00f5es aplicadas mais altas, enquanto a cor mais clara significa que pouca ou nenhuma press\u00e3o foi detectada em determinada zona.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

Um segundo demonstrador foi desenvolvido consistindo numa fita de interface com o c\u00e9rebro para a monitoriza\u00e7\u00e3o de sinais biol\u00f3gicos (ECG) atrav\u00e9s da aquisi\u00e7\u00e3o de sinais da testa do utilizador. Este produto demonstrador foi testado num sujeito permitindo a monitoriza\u00e7\u00e3o da atividade EEG nas v\u00e1rias fases do sono de uma pessoa.\u00a0 Este produto demonstrador potenciou uma melhoria importante em compara\u00e7\u00e3o com os dispositivos atuais, em termos de conforto do utilizador visto que as configura\u00e7\u00f5es atuais exigem a instala\u00e7\u00e3o de v\u00e1rios el\u00e9trodos e cabos individuais.<\/span><\/p>

\u00a0<\/span><\/p>

\"\"<\/p>

Legenda: Pele de interface com o c\u00e9rebro para a monitoriza\u00e7\u00e3o de sinais biol\u00f3gicos (ECG<\/span><\/p><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t

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Toggle Content<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
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Resultado obtido<\/strong><\/p><\/td>

Resumo (300 caracteres)<\/strong><\/p><\/td>

Evid\u00eancias<\/strong><\/p><\/td><\/tr>

O Resultado obtido consiste num demonstrador materiais hier\u00e1rquicos que foi concretizado em artigos cient\u00edficos, disserta\u00e7\u00f5es de mestrado, v\u00e1rias amostras e um pequeno prot\u00f3tipo funcional.<\/p><\/td>

Coluna com pir\u00e2mides impressas por Fused Filament Fabrication (FFF), com rugosidade superficial hier\u00e1rquica, que foram capazes de efetuar separa\u00e7\u00e3o dos l\u00edquidos constituintes de emuls\u00f5es \u00e1gua\/\u00f3leo. Os mesmos componentes foram eficazes na remo\u00e7\u00e3o de i\u00f5es met\u00e1licos de \u00e1gua corrente.<\/p><\/td>

\"\"<\/td><\/tr>

O Resultado obtido consiste num demonstrador de materiais ciberf\u00edsicos que foi concretizado em artigos cient\u00edficos, disserta\u00e7\u00f5es de mestrado, v\u00e1rias amostras e um pequeno prot\u00f3tipo funcional<\/p><\/td>

Foi desenvolvida uma luva vest\u00edvel capaz de medir a press\u00e3o em v\u00e1rios pontos. Gra\u00e7as \u00e0 possibilidade de impress\u00e3o digital de circuitos extens\u00edveis, a luva pode ser facilmente feita \u00e0 medida para cada pessoa.<\/p><\/td>

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Demonstrador materiais AM<\/p><\/td>

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\u00a0<\/p><\/td><\/tr>

Demonstrador processo\/sistema<\/p><\/td>

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\u00a0<\/p>

\u00a0<\/p><\/td><\/tr><\/tbody><\/table>

\u00a0<\/p>

O Resultado obtido consiste em dois demonstradores de mobili\u00e1rio urbano que foi concretizados em dois prot\u00f3tipos funcionais obtidos atrav\u00e9s da tecnologia FDM\u00ae<\/p><\/td>

Foram desenvolvidos um m\u00f3dulo de paragem de autocarro e um banco ambos produzido em comp\u00f3sito de matriz termopl\u00e1stica carregada com pneu.<\/p><\/td>

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\u00a0<\/p><\/td>

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\u00a0<\/p><\/td><\/tr>

O resultado obtido consiste em diversas ch\u00e1venas de caf\u00e9 h\u00edbridas customizadas e funcionais demonstrativas do processo de hibridiza\u00e7\u00e3o.<\/p><\/td>

Neste projeto combinou-se a tecnologia convencional de molda\u00e7\u00e3o por inje\u00e7\u00e3o com a tecnologia de fabrico aditivo de forma a se obter um produto h\u00edbrido polim\u00e9rico customizado que consiste em m\u00faltiplas e distintas ch\u00e1venas de caf\u00e9, que apresentam caracter\u00edsticas \u00fanicas que cada tecnologia permite, solucionando assim, as limita\u00e7\u00f5es inerentes das tecnologias individuais e, permitindo a f\u00e1cil customiza\u00e7\u00e3o de produtos sem necessidade de novas ferramentas moldantes e lead-times<\/em> associados.<\/p><\/td>

\"\" \"\"<\/p><\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Objetivos PPS3 O PPS3 contempla o estudo e desenvolvimento de v\u00e1rios tipos materiais polim\u00e9ricos, equipamentos e processos relacionados com as tecnologias de fabrico aditivo polim\u00e9rico, com o intuito de produzir v\u00e1rios elementos demonstradores que apresentem a relev\u00e2ncia da investiga\u00e7\u00e3o realizada … Read More<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":3139,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"kt_blocks_editor_width":"","footnotes":""},"class_list":["post-510","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/add-additive.ipleiria.pt\/en\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/510","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/add-additive.ipleiria.pt\/en\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/add-additive.ipleiria.pt\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/add-additive.ipleiria.pt\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3139"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/add-additive.ipleiria.pt\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=510"}],"version-history":[{"count":19,"href":"https:\/\/add-additive.ipleiria.pt\/en\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/510\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":704,"href":"https:\/\/add-additive.ipleiria.pt\/en\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/510\/revisions\/704"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/add-additive.ipleiria.pt\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=510"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}