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.

Caracterização física e química da pólvora

O presente trabalho consiste na caracterização física e química da pólvora. Esta caracterização foi realizada para alguns tipos de pólvora, com o objetivo de se poder empregar este tipo de material noutros âmbitos, que não seja só nas Forças Armadas, nomeadamente, no armamento. A caracterização física abrangeu, essencialmente, a caracterização morfológica das amostras tal-qual, nomeadamente, as pólvoras multi-perfurada, tubular, tubular (rocket), cilíndrica, esférica, lamelar, em fita e a pólvora negra. A técnica utilizada foi a observação através de uma lupa estereoscópica. Após a combustão, foi utilizado o microscópio eletrónico de varrimento. A caracterização química foi realizada no âmbito da análise química elementar, e também no âmbito da combustão, às condições atmosféricas. Na análise química elementar, foram estudadas a pólvora multiperfurada, tubular, tubular rocket e em fita, por intermédio da espectrometria de fluorescência de raios-X - dispersão de energia e por espectrometria de absorção atómica de chama. No âmbito da combustão, foram estudas a taxa de queima e a velocidade de propagação de chama, nas amostras de pólvora multi-perfurada e a pólvora de fita, através de técnicas de medição de massa e de visualização de chama. Na discussão de resultados constatou-se que a maioria dos tipos de pólvora estudados pertencem ao grupo dos propelentes de base dupla. Apesar da variabilidade entre amostras, verificou-se que o principal elemento comum é o chumbo. Quanto à taxa de queima, esta apresenta uma evolução aproximadamente linear em todas as amostras. Foi, ainda, apresentada uma velocidade de propagação de chama característica para os dois tipos de pólvora estudados, tendo sido estabelecida para a pólvora multi-perfurada uma velocidade SR = 1,1 mm/s, para em fita, SR = 6,0 mm/s.

Caracterização experimental de uma bomba ejetora

A opção de futuro incide sobre os processos de combustão em regime pobre e com baixos índices de formação de poluentes. Neste contexto, o presente trabalho estuda um ejetor de um queimador de gás propano, que equipa uma marmita utilizada para confeção de alimentos no Exército Português, para compreender o mecanismo de arrastamento de ar, com vista a identificar as causas que possam contribuir para uma diminuição da razão de equivalência da mistura ar/combustível. Estes queimadores são dispositivos de funcionamento estritamente mecânico e de conceção simples que permitem uma gama de potências caloríficas compreendidas entre 8 e 22 kW. Permitem uma boa estabilidade de chama que é um requisito fundamental de segurança. A regulação de potência é executada através de uma válvula de ajuste, contendo três posições, uma em que a alimentação se encontra cortada e as outras duas permitindo funcionar na potência mínima e máxima. De modo a efetuar o estudo do ejetor, numa primeira fase, submeteu-se o sistema a uma caracterização experimental do campo de escoamentos à entrada de ar do ejetor, a partir da técnica de diagnóstico Particle Image Velocimetry (PIV). Assim avalia-se de que forma o escoamento de ar exterior influencia o comportamento do escoamento da mistura de ar/combustível à saída do queimador. Numa segunda fase, recorre-se à técnica de diagnóstico Quimiluminescência para medição de espécies químicas, para avaliar o comportamento do ejetor a alterações de vários parâmetros, tais como caudal de combustível, área de entrada de ar e área de saída da mistura do difusor. Conclui-se que o ejetor mostrase "insensível" a alterações da área de saída e de entrada de ar, em relação ao valor médio da razão de equivalência. Porém observa-se que as misturas de ar/combustível são mais homogéneas quando as áreas de entrada, da saída e da garganta têm valores próximos.

Tecnologia CAM aplicada no fabrico por fresagem de componentes mecânicos : caracterização do processo de fresagem e dos componentes produzidos

Na fase inicial desta Dissertação foi realizada uma revisão abordando as operações por corte de arranque de apara mais comuns, considerando-se que estas seriam o torneamento, a furação mecânica e a fresagem, sendo esta última operação abordada de uma forma mais detalhada, uma vez que esta operação será o tema central de estudo neste trabalho. Realizou-se também um estudo mais elaborado sobre alguns fundamentos de fresagem como a maquinagem concordante e discordante, fatores que influenciam no acabamento final da maquinagem, diâmetro efetivo de corte para uma ferramenta de topo esférico, flexão da ferramenta, entre outros. Temas como o CAD-CAM, CNC e Engenharia Inversa foram também particularizados neste trabalho, pois o conhecimento destes assuntos por parte do leitor seriam importantes para a compreensão do trabalho posteriormente desenvolvido. Na parte seguinte deste trabalho foi realizada uma parte experimental. Um primeiro trabalho foi desenvolvido com base numa geometria a duas dimensões, onde foi necessária a realização das geometrias no software AUTOCAD® e posterior utilização do MASTERCAM® para criar os ciclos de maquinagem e, para um segundo trabalho, desta vez com base numa geometria a três dimensões, utilizou-se o SOLID-WORKS® para extração da Bucha e Cavidade e o MASTERCAM® para criar os ciclos de maquinagem. Ambos os trabalhos foram produzidos no Centro de maquinagem existente no Departamento de Engenharia Mecânica do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra.