Caraterização e modelação do comportamento mecânico da resina fotopolimerizada V-Flash FTI-GN

A utilização de tecnologias de prototipagem em objetos e estruturas do dia-a-dia é cada vez maior. Porém, os componentes que é possível fabricar estão em geral associados a protótipos demonstrativos não funcionais. Para ultrapassar estas limitações têm vindo a ser desenvolvidos novos materiais, procurando a melhoria das suas características mecânicas. A presente dissertação insere-se no projeto Firend®, que se tem vindo a desenvolver numa parceria entre a Academia Militar e outras instituições como o Instituto Superior Técnico e procura avaliar a viabilidade da utilização da técnica de deposição de resina fotopolimerizável por ultra-violeta no fabrico de projéteis para o transporte especial de agentes extintores, procurando caracterizar o desempenho deste material em condições operativas simulativas do disparo real. A pesquisa bibliográfica da presente dissertação baseou-se numa breve introdução aos materiais poliméricos. O trabalho teórico consistiu na modelação numérica através do método dos elementos finitos do ensaio de compressão utilizando o programa Deform® e na respetiva validação do modelo através de comparação dos resultados das simulações com dados experimentais existentes na literatura da especialidade. O trabalho experimental fundamentou-se no fabrico e preparação de provetes através da tecnologia de impressão 3D, na descrição das ferramentas utilizadas e do plano experimental. No final verificou-se a fratura de todos os provetes ensaiados e uma grande dispersão dos resultados, conseguindo-se apenas retirar uma tensão de segurança que não deve ser ultrapassada. De acordo com o estudo realizado o material ensaiado demonstrou-se não ser apropriado para a aplicação pretendida e recomenda-se a avaliação de outros materiais igualmente utilizados pelas técnicas de prototipagem rápida, tais como uma mistura de uma resina polimérica com um outro material com características mecânicas mais adequadas.

The use technologies for rapid-prototyping in everyday objects and getting wider. However, the components that it’s possible to manufacture are, in general, associated with demonstrative non-functional prototypes. To overcome these limitations new materials have been developed, seeking to improve their mechanical characteristics to allow the manufacture of functional prototypes. This thesis is part of the project Firend®, that has been developed in partnership between the Academia Militar and the Instituto Superior Técnico, and aims to assess the feasibility of using the of UV-curable resin deposition technique in the ammunition’s manufacture for special transport of extinguishing agents, seeking to analyze the performance of this material in real shooting conditions. The literature review of this thesis consisted on a brief introduction to polymer materials. The theoretical work consisted in numerical modeling using the finite elements method of compression test using the Deform® and the respective model validation by comparison of the results of the simulations with experimental data available in the specialized literature. The experimental work consisted in the manufacture and preparation of specimens through the 3D printing technology, in the description of the tools and the the experimental plan. In the end it was found that the fracture of all specimens tested and a wide dispersion of the results, it was only achieved removing a security stress that must not be exceeded. According to the study the material tested demonstrated not to be appropriate for the intended application and it is recommended an assessment of other materials also used by rapid prototyping techniques, such as, a mixture of a polymeric resin with another material, with more appropriate mechanical characteristics.