Mateus Mota Morais.

Descrição: As técnicas de manufatura aditiva (AM) têm recebido significativa atenção nos últimos anos devido à sua capacidade de produzir peças cerâmicas complexas e de alta precisão, atendendo às demandas de várias aplicações industriais. No entanto, persistem desafios na obtenção de peças grandes e densas com bom acabamento e livres de defeitos. Esses desafios decorrem das propriedades intrínsecas e das condições de processamento dos materiais cerâmicos, como altos pontos de fusão e a necessidade de tratamentos térmicos para consolidação. As etapas de pós-processamento, incluindo debinding e sinterização de peças fabricadas por AM, podem resultar em porosidade residual não controlada, formação de trincas e redução da resistência mecânica. Nesse contexto, este projeto tem como objetivo avaliar os parâmetros de impressão e os procedimentos de debinding de peças cerâmicas de alumina e zircônia produzidas através da técnica de fabricação por fusão de filamento (FFF). O objetivo principal é investigar a influência de vários parâmetros (como geometria da amostra, temperatura do solvente, taxa de aquecimento e atmosfera do ambiente) nas cinéticas de debinding químico e térmico das peças impressas. A meta é definir condições ótimas para o processamento de amostras com geometrias complexas, baseando-se em medições experimentais e modelos matemáticos. A caracterização abrangente das peças cerâmicas fabricadas será realizada utilizando técnicas convencionais (TG/DSC, FTIR) juntamente com métodos que permitem a coleta de dados in situ, como testes de permeabilidade a quente e monitoramento da retração das amostras ao longo dos tratamentos térmicos usando técnicas de correlação de imagens. Para validar os resultados dos cálculos, as condições de debinding mais adequadas serão aplicadas à preparação de um rotor inspirado em uma bomba centrífuga de sangue para suporte circulatório mecânico..

O 1 Encontro brasileiro de manufatura aditiva de cerâmica (CeramicAM Brasil) está programado para os dias 19 a 20 de setembro de 2024 a ser sediado na cidade de São Carlos com expectativa de 250 participantes. O evento será sediado pela USP com colaboração da UFSCar e do IFSP. A manufatura aditiva, mais conhecida com impressão 3D, é uma tecnologia emergente com potencial para criar uma revolução na indústria e nos serviços, abrindo portas para novos modelos de negócios disruptivos e startups tecnológicas. Notavelmente, os materiais cerâmicos estão no centro desta revolução, pois estes são fundamentais para a solução dos problemas de hoje e de amanhã. No Brasil, pesquisas voltadas a impressão 3D de cerâmicas têm começado a florescer nas universidades e institutos de pesquisa do País. Este evento visa catalisar o tema, motivando as novas gerações de pesquisadores. Os objetivos deste evento são:1) Promover a formação em técnicas de manufatura aditiva voltadas a materiais cerâmicos; 2) Atrair e incentivar novos talentos para a impressão 3D de cerâmicas; 3) Promover a integração e cooperação entre diferentes grupos de pesquisa atuantes no país no tema de interesse. O principal público-alvo são estudantes e jovens pesquisadores no Brasil (até 5 anos após defesa do doutorado) com interesse em técnicas de impressão 3D ou materiais cerâmicos, especialmente alunos e egressos dos cursos de engenharia mecânica, engenharia de materiais e química. O evento contará com 3 tipos de atividades: 1) palestras sobre as diferentes aspectos e tecnologias de manufatura aditiva, ministradas por especialistas; 2) demonstrações práticas de manufatura aditiva nos laboratórios; 3) apresentações de trabalhos científicos de alunos e jovens pesquisadores na forma de poster complementado por breve exposição oral. Este evento almeja criar uma atmosfera descontraída e amigável, incentivando a interação e a crítica construtiva, visando a construção de uma rede nacional de contatos e colaboração.

Este projeto visa desenvolver uma rota de manufatura inovadora para produzir core plugs de carbonato sintético com micro e macroporosidade controlada, mimetizando rochas naturais. Core plugs são amostras cilíndricas cortadas de rochas utilizadas para caracterizar as propriedades geológicas e petrofísicas de uma formação geológica, como um reservatório de petróleo. Eles também são usados para testar novas ferramentas de perfilagem de poços, estudar técnicas aprimoradas de recuperação de óleo e desenvolver e validar modelos numéricos e simulações. No entanto, as amostras de carbonato natural são caras de se obter (econômica e eventualmente ecologicamente) e extremamente heterogêneas. Portanto, é difícil obter resultados experimentais reprodutíveis e comparáveis somente com amostras naturais, especialmente em experimentos destrutivos que exigem muitas amostras. Uma possível solução é a produção de core plugs de carbonato sintético que imitam a química da rocha natural com controle da porosidade e da permeabilidade. No entanto, dois desafios principais se destacam: consolidar o carbonato de cálcio sem causar sua decomposição durante a sinterização; e produzir uma estrutura porosa hierárquica reprodutível. Este projeto de pesquisa propõe um processo de fabricação inovador para produzir core plugs de carbonato sintético com porosidade multiescala controlada de forma reprodutível.

Hidrofones são transdutores subaquáticos de natureza eletroacústica que convertem energia mecânica das ondas sonoras em energia elétrica. Tais sensores são utilizados em aplicações como o estudo da biologia marinha, a análise e projeto de embarcações, sistemas sonares, torpedos e sistemas de vigilância. O modelo de hidrofone esférico é composto por duas semiesferas piezocerâmicas ocas revestidas com eletrodos interna e externamente. Seu funcionamento é baseado na geração de sinais elétricos em resposta às vibrações mecânicas do sensor. A qualidade do sinal gerado (amplitude e resposta em frequência) é dependente das características geométricas e dimensionais da camada piezocerâmica. O presente projeto de mestrado tem por objetivo o estudo da conformação por prensagem isostática de semiesferas piezocerâmicas e posterior usinagem em verde garantindo: espessura uniforme, esfericidade e homogeneidade. Para o desenvolvimento do projeto serão realizadas simulações de elementos finitos para auxiliar no projeto otimizado de moldes para prensagem isostática. Será utilizado o software ABAQUS para realizações das simulações utilizando o modelo Drucker-Prager/cap para o pó cerâmico e um modelo hiperelástico para o molde. Para implementação do modelo de elementos finitos serão necessários ensaios mecânicos para calibração dos parâmetros do comportamento do pó cerâmico, do molde e do atrito entre ambos. Eventuais distorções geométricas serão compensadas na subsequente usinagem em verde da superfície externa das semiesferas. Para tal fim, será construído um protótipo funcional de um banco de usinagem abrasivo. A usinagem será otimizada com relação aos parâmetros de corte e trajetória da ferramenta. Como resultado, é esperado o desenvolvimento de uma metodologia de fabricação estruturada de semiesferas piezoelétricas que atendam aos requisitos de alto desempenho de captação de sinais para uma longa vida em serviço.

O gradiente de densidades presente em peças produzidas por prensagem de pós tem grande influência na retração durante a sinterização, sendo responsável por distorções e trincamentos. Este projeto tem por objetivo o estudo do gradiente de densidade em esferas cerâmicas prensadas isostaticamente através da modelagem em elementos finitos comparadas com medição da densidade pelo método de Arquimedes. As amostras são produzidas com zircônia parcialmente estabilizada com 3mol% de Ytria conformadas isostaticamente em moldes esféricos de 60 mm de diâmetro. A modelagem em elementos finitos é realizada no software ABAQUS.