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Sistema mecatrônico de identificação de filamento utilizado em processo de manufatura aditiva (impressão 3D)
Rafael Vidal Aroca, Gabriel Cioffi Cardinal, Marcos Tan Endo

Última alteração: 2021-03-18

Resumo


Comumente, ao utilizar-se a tecnologia da impressão 3D pela primeira vez, nos deparamos com diversas variáveis possíveis de se ajustar para fabricar uma peça. Essas variáveis estão atreladas diretamente ao material o qual pretende-se utilizar e são cruciais para o bom funcionamento da impressora e o sucesso da impressão. Pesquisas indicam que podem haver falhas em até 70% das impressões do tipo FDM (Fused Deposition Modeling)  (Grunewald, 2014).Em impressoras de baixo custo são amplamente utilizados o PLA (Polylactic Acid) e o ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene, que são termoplásticos com temperaturas de fusão consideradas ideais para a realização de uma impressão.Enquanto o PLA necessita de no mínimo 180°C para o processo funcionar, o ABS exige uma temperatura de no mínimo 225°C. Nesse sentido, é exigido do usuário o conhecimento dessas características, a fim de evitar problemas com a impressora. Os mais comuns são o entupimento do bico da extrusora, má impressão da peça e descolamento da mesa. Para que se evitem problemas na impressão devido a erros no ajuste do material que está se trabalhando, foi proposto a criação de um sistema autônomo de identificação do filamento utilizado na impressora 3D, através da medição indireta da dureza do material. O mecanismo ajusta os parâmetros de impressão automaticamente, evitando falhas. O sistema proposto funcionará através de um mecanismo de baixo custo que medirá de maneira indireta a dureza do material, ao medir o quanto um aparato metálico penetra no filamento. Um material de maior dureza sofrerá menor penetração e, consequentemente, o de menor dureza terá maior penetração. Senso assim, é possível diferenciar os insumos de impressão. Ao fazer essa identificação, os parâmetros de impressão seriam alterados automaticamente de acordo com as especificações corretas do material, evitando que ocorressem falhas e possíveis quebras do equipamento. A partir dos requisitos de projeto foi elaborado o sistema de aferição. O funcionamento do mecanismo consiste na seguinte sequência:• Um servo motor é acionado com sentido de horário de giro e ângulo pré-determinado;• O movimento do servo faz com que um mecanismo 4 barras converta movimento rotacional em linear;• O instrumento de penetração (agulha ou ponta metálica) é pressionado contra o filamento;• O sensor de efeito Hall mede a interação do campo magnético criado por um ímã e, consequentemente por relação de função, a distância de penetração; O desenvolvimento do projeto limitou-se à modelagem teórica do sistema. Sua construção, testes e a consequente validação foram comprometidos pela suspensão das atividades presenciais no âmbito universitário. Os resultados de simulações dimensionais e de movimento mostram-se promissores para concretização do projeto. No entanto, pretende-se realizar a construção e validação do sistema por meio do Trabalho de Conclusão de Curso do aluno, o qual utilizará como base os trabalhos desenvolvidos durante a Iniciação Científica.

Palavras-chave


impressão 3D; identificação de materiais; dureza; FDM; manufatura aditiva

Referências


Grunewald, S. J. Autodesk SVP Jeff Kowalski: 3D Printing “Kind of Sucks Right Now”. 3D Printing Industry. Outubro de 2014