Produção de implantes de titânio, via moldagem por injeção de pós de hidretos de titânio

O objetivo deste trabalho foi a produção e caracterização de componentes sinterizados de titânio para aplicação biomédica, obtidos através do processo de fabricação chamado de Moldagem de Pós por Injeção ( MPI ), ou “Metal Injection Molding” ( MIM ) na língua inglesa. Para a produção dos componentes de titânio, utilizou-se de pós de hidreto de titânio produzidos pelo processo de Hidretação-Dehidretação ( HDH ), no Laboratório de Transformação Mecânica - UFRGS. Foram realizados ensaios para a caracterização dos componentes sinterizados quanto às suas propriedades mecânicas, resistência à corrosão, características morfológicas e de biocompatibilidade. Este trabalho concentra-se no desenvolvimento e produção de componentes para área odontológica ( implantodontia ) e médica, visando a implementar a técnica de Moldagem de Pós por Injeção ( MPI ) de hidreto de titânio para aplicação na produção de implantes, tendo em vista que, atualmente, este processo não é utilizado para tal fim. Para as análises de biocompatibilidade foram produzidos parafusos corticais para utilização como implantes. Após a caracterização morfológica e química dos implantes produzidos foram realizados ensaios in vitro de corrosão e in vivo de biocompatibilidade onde foi possível observar algumas características da superfície do implante como, por exemplo, a susceptibilidade à corrosão por frestas e elevado recobrimento ósseo do implante.

Obtenção de material magnético macio de Fe-Si pelo processo de injeção de pós metálicos

O presente trabalho tem como objetivo estabelecer uma rota alternativa para obtenção de ímãs de Fe-Si pelo processo de injeção de pós metálicos. Utilizando uma matéria-prima de custo mais baixo do que a tradicional e o processo de Mecano Síntese, deseja-se obter um ímã de baixo custo e boas propriedades magnéticas.

Análise comparativa entre sistemas de resfriamento de injeção de plástico

This study aims to prove the economic feasibility of the installation of mechanical compression chillers on plastic injection molding machines in order to reduce the production cycle time of toothbrush cables in a specific case study. This evidence was confirmed by the comparative analysis of the system replaced and the new system installed. The old system had only one closed loop cooling tower which pumped chilled water to the injection molds, and the new system has the same tower sending cold water to the condensers of individual chillers installed on each injection machine. We conducted an analysis of energy efficiency in each system, showing that in terms of thermal efficiency virtually nothing has changed, but in terms of electricity demand the new system consumes 60.3 kW more. We conducted an analysis of machine productivity for both systems, showing a much higher productivity of the new system due to reduced cycle times caused by the presence of chillers and their greater cooling capacities. Equipped with data such as electricity rates, increases in operating costs and initial investments, the increase in consumption and demand of electricity plus the cycle time reduction were also calculated over so the simple payback 1 year and 2 months was reached

Análise da troca de calor em sistemas de injeção de termoplásticos – um estudo de caso: polipropileno

The purpose of this work was to define the processes through which the cooling of thermoplastics parts occur inside the mold cavity in an injection process. The plastic materials have become more widespread in the automobile industry and, among its manufacturing processes, injection moulding develops quickly, allowing the manufacturing of quality parts in great volumes. Data was collected from the injection of Volkswagen Gol NF 23X (Gol Generation 5). Using approximated methods for calculation for the heat Exchange inside the mould, in the cooling system, the required water flow was determined to properly cool the parts. Comparing the obtained value with Project specifications, it was verified that the method, in spite of incurring in some mistakes, is efficient in determining the flow of cooling fluid and serves as a verification tool for the parameters defined on project, and can be applied to simple projects. The definition of the cooling system, in practice, is dependent on innumerable variables and each case must be approached in itself, since the parameters for one product may not be ideal for another

Modelagem e otimização de misturas ternárias de polipropileno (PP), borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM) e pó de pneu (SRT).

O aumento nos rejeitos industriais e a contínua produção de resíduos causam muitas preocupações no âmbito ambiental. Neste contexto, o descarte de pneus usados tem se tornado um grande problema por conta da pequena atenção que se dá à sua destinação final. Assim sendo, essa pesquisa propõe a produção de uma mistura polimérica com polipropileno (PP), a borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM) e o pó de pneu (SRT). A Metodologia de Superfície de Resposta (MSR), coleção de técnicas estatísticas e matemáticas úteis para desenvolver, melhorar e optimizar processos, foi aplicada à investigação das misturas ternárias. Após o processamento adequado em extrusora de dupla rosca e a moldagem por injeção, as propriedades mecânicas de resistência à tração e resistência ao impacto foram determinadas e utilizadas como variáveis resposta. Ao mesmo tempo, a microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi usada para a investigação da morfologia das diferentes misturas e melhor interpretação dos resultados. Com as ferramentas estatísticas específicas e um número mínimo de experimentos foi possível o desenvolvimento de modelos de superfícies de resposta e a otimização das concentrações dos diferentes componentes da mistura em função do desempenho mecânico e além disso com a modificação da granulometria conseguimos um aumento ainda mais significativo deste desempenho mecânico.

Obtenção de titânio particulado pelo processo hidretação-dehidretação

A alta resistência combinada à baixa densidade e resistência à corrosão do titânio e suas ligas apresentam-se de grande importância para indústrias química, automobilística, aeronáutica e biomédica. Todavia, a produção e processamento do titânio possui custos elevados. Consequentemente, muitos esforços tem sido despendidos para reduzir o custo de peças de titânio. Uma alternativa de redução de custo foi produzir peças pela técnica de metalurgia do pó, sem a necessidade de operações secundárias. Atualmente os métodos usados para produzir pós de titânio são os processos de eletrodo rotatório à plasma e hidretação-dehidretação. O presente trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar os pós de titânio comercialmente puro, obtidos a partir de sucata de processos de conformação, usando o processo de hidretação-dehidretação (HDH). Sua processabilidade foi testada através das técnicas de moldagem por injeção de pós e metalurgia do pó convencional. A morfologia, microestrutura e composição dos pós foram caracterizados pelas análises de difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura e analisador elementar de hidrogênio. Os resultados mostraram que o processo HDH combinado com a moagem mecânica é capaz de produzir partículas de pó de titânio com tamanho médio na faixa de 7-45 mm, que podem ser usadas nas técnicas de moldagem por injeção de pós e metalurgia do pó convencional, respectivamente.

Blendas de polietileno de ultra alto peso molar (PEUAPM) com polietileno linear de média densidade (PELMD) para rotomoldagem

Neste trabalho foi feito um estudo das propriedades reológicas, mecânicas e térmicas de blendas poliméricas contendo 1 e 10% em massa de polietileno de ultra alto peso molar (PEUAPM) e polietileno linear de média densidade (PELMD). As blendas foram obtidas por mistura em extrusora de rosca simples e em extrusora de rosca dupla, para fins de comparação. Na extrusão em rosca dupla foi acrescentado um terceiro componente - óleo mineral, cera ou polietileno de muito baixo peso Molar (PEMBPM) - a fim de promover uma melhor interação entre o PELMD e PEUAPM. As amostras obtidas por moldagem por injeção, rotomoldagem e moldagem por compressão foram submetidas a testes reológicos, térmicos e mecânicos. Foi analisada a influência do tipo de processamento e da composição das blendas sobre morfologia e as propriedades finais destas. A reometria rotacional indicou um gradual aumento da viscosidade das blendas com o aumento da quantidade de PEUAPM adicionado. Análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia ótica e calorimetria diferencial de varredura (DSC) indicaram uma separação de fases nas blendas, mesmo quando o terceiro componente foi adicionado. Entretanto, as blendas que contém agente de acoplamento apresentaram diferenças na morfologia final, como observado através das análises de microscopia ótica durante a cristalização do sistema polimérico e nas análises de MEV nas amostras moldadas por injeção Para todas as blendas moldadas por injeção, a resistência ao impacto foi menor do que a encontrada para o PELMD puro. Por outro lado, nas amostras rotomoldadas não houve diferença significativa nas propriedades das blendas quando comparadas ao PELMD puro. As amostras extrusadas em rosca dupla, contendo óleo mineral ou cera e, posteriormente, moldadas por compressão apresentaram resistência ao impacto similares aos valores encontrados para o PELMD puro, sem significativas mudanças na processabilidade. Considerando as demais análises de propriedades mecânicas, não foi observada influência do terceiro componente.

Processamento e caracterização de compósitos Poli(METACRILATO DE METILA)/Sílica (PMMA/SiO2)

Currently the search for new materials with properties suitable for specific applications has increased the number of researches that aim to address market needs. The poly (methyl methacrylate) (PMMA) is one of the most important polymers of the family of polyacrylates and polymethacrylates, especially for its unique optical properties and weathering resistance, and exceptional hardness and gloss. The development of polymer composites by the addition of inorganic fillers to the PMMA matrix increases the potential use of this polymer in various fields of application. The most commonly used inorganic fillers are particles of silica (SiO2), modified clays, graphite and carbon nanotubes. The main objective of this work is the development of PMMA/SiO2 composites at different concentrations of SiO2, for new applications as engineering plastics. The composites were produced by extrusion of tubular film, and obtained via solution for application to commercial PMMA plates, and also by injection molding, for improved the abrasion and scratch resistance of PMMA without compromising transparency. The effects of the addition of silica particles in the polymer matrix properties were evaluated by the maximum tensile strength, hardness, abrasion and scratch resistance, in addition to preliminary characterization by torque rheometry and melt flow rate. The results indicated that it is possible to use silica particles in a PMMA matrix, and a higher silica concentration produced an increase of the abrasion and scratch resistance, hardness, and reduced tensile strength

Aproveitamento dos resíduos de compósitos à base de resina poliéster e fibra de vidro

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Reciclagem de poliestireno expandido: compósito com fibras de sisal para confecção de placas de circuito impresso

In this work polystyrene composites reinforced with recycled sisal fibers were processed, in order to apply in the manufacture of printed circuit boards. A thermoplastic matrix of recycled polystyrene was used, this material came from waste expanded polystyrene (EPS) used in appliance's packages. Composites were prepared with 15% and 25% of sisal fibers. To obtain the composites, wasted EPS and natural sisal fibers were chosen, to encourage recycling and reuse of household waste and also the use of renewable resources. The composites were analyzed by standard tensile and flexural test, in order to verify the mechanical properties of the material. The characterization of the composite was done by scanning electron microscopy (SEM) , thermogravimetry (TGA / DTG) , differential scanning calorimetry (DSC) and dielectric analysis . The analysis of the results showed that the percentage of fibers in the composite influences directly the thermal and mechanical properties. Plates with a lower percentage of fibers showed superior properties at a higher percentage. The composite material obtained is easy to process and it's use is feasible for the confection of printed circuit boards, considering it's mechanical, thermal and insulative properties

Estudo da viabilidade de produção da peça alimentação/ladrão para banheiras

The product development field daily works in the chase of new materials and technologies that fulfills the requirements of the consumer market. So, projects are developed in order to theoretically predict what will actually happen. The production of household appliance is not different. To provide a pleasant bath to the costumer, the manufacture of a bathtub counts on many components. With this in mind, this work goal is to study the possibility of production by plastic injection of the assembly water source/overflow pipe used in bathtubs and compare its production cost with the cost of the assembly acquired from third parties. The injection process is widely used on the world stage because of its numerous advantages, however, due to the high cost of the molds, it is important to estimate the time required for the return of the initial investment. To do this, a model was designed to examine its dimensions and then initiate the study of the possibility to inject the components with the available injection machine and the production cycle. With the results, it was found that there was a reduction in the cost of the finished assembly, but a very long time to return the initial investment due to the current financial scenery of the country

Estudo da viabilidade de produção da peça alimentação/ladrão para banheiras

The product development field daily works in the chase of new materials and technologies that fulfills the requirements of the consumer market. So, projects are developed in order to theoretically predict what will actually happen. The production of household appliance is not different. To provide a pleasant bath to the costumer, the manufacture of a bathtub counts on many components. With this in mind, this work goal is to study the possibility of production by plastic injection of the assembly water source/overflow pipe used in bathtubs and compare its production cost with the cost of the assembly acquired from third parties. The injection process is widely used on the world stage because of its numerous advantages, however, due to the high cost of the molds, it is important to estimate the time required for the return of the initial investment. To do this, a model was designed to examine its dimensions and then initiate the study of the possibility to inject the components with the available injection machine and the production cycle. With the results, it was found that there was a reduction in the cost of the finished assembly, but a very long time to return the initial investment due to the current financial scenery of the country

Processing of highly porous titanium parts by metal injection moulding in combination with innovative plasma treatment

A combinação da Moldagem por Injeção de pós Metálicos (Metal Injection Moulding MIM) e o Método do Retentor Espacial (Space Holder Method - SHM) é uma técnica promissora para fabricação de peças porosas de titânio com porosidade bem definida como implantes biomédicos, uma vez que permite um alto grau de automatização e redução dos custos de produção em larga escala quando comparado a técnica tradicional (SHM e usinagem a verde). Contudo a aplicação desta técnica é limitada pelo fato que há o fechamento parcial da porosidade na superfície das amostras, levando ao deterioramento da fixação do implante ao osso. E além disso, até o presente momento não foi possível atingir condições de processamento estáveis quando a quantidade de retentor espacial excede 50 vol. %. Entretanto, a literatura descreve que a melhor faixa de porosidade para implantes de titânio para coluna vertebral está entre 60 - 65 vol. %. Portanto, no presente estudo, duas abordagens foram conduzidas visando a produção de amostras altamente porosas através da combinação de MIM e SHM com o valor constante de retentor espacial de 70 vol. % e uma porosidade aberta na superfície. Na primeira abordagem, a quantidade ótima de retentor espacial foi investigada, para tal foram melhorados a homogeneização do feedstock e os parâmetros de processo com o propósito de permitir a injeção do feedstock. Na segunda abordagem, tratamento por plasma foi aplicado nas amostras antes da etapa final de sinterização. Ambas rotas resultaram na melhoria da estabilidade dimensional das amostras durante a extração térmica do ligante e sinterização, permitindo a sinterização de amostras de titânio altamente porosas sem deformação da estrutura.

Processamento e caracterização de compósitos Poli(METACRILATO DE METILA)/Sílica (PMMA/SiO2)

Currently the search for new materials with properties suitable for specific applications has increased the number of researches that aim to address market needs. The poly (methyl methacrylate) (PMMA) is one of the most important polymers of the family of polyacrylates and polymethacrylates, especially for its unique optical properties and weathering resistance, and exceptional hardness and gloss. The development of polymer composites by the addition of inorganic fillers to the PMMA matrix increases the potential use of this polymer in various fields of application. The most commonly used inorganic fillers are particles of silica (SiO2), modified clays, graphite and carbon nanotubes. The main objective of this work is the development of PMMA/SiO2 composites at different concentrations of SiO2, for new applications as engineering plastics. The composites were produced by extrusion of tubular film, and obtained via solution for application to commercial PMMA plates, and also by injection molding, for improved the abrasion and scratch resistance of PMMA without compromising transparency. The effects of the addition of silica particles in the polymer matrix properties were evaluated by the maximum tensile strength, hardness, abrasion and scratch resistance, in addition to preliminary characterization by torque rheometry and melt flow rate. The results indicated that it is possible to use silica particles in a PMMA matrix, and a higher silica concentration produced an increase of the abrasion and scratch resistance, hardness, and reduced tensile strength

Resistência à flexão e microestrutura de vidro-cerâmicas feldspáticas processadas por injeção em moldes à alta temperatura

Enquanto os métodos tradicionais de processamento de restaurações cerâmicas tornaram-se notórios por sua complexidade, as técnicas mais modernas vêm privilegiando a simplicidade de execução e a automação. Dentre estas, destaca-se a injeção em moldes, que recentemente, foi associada a métodos CAD-CAM. Estudos anteriores demonstraram a viabilidade de utilização de um vidro feldspático de baixa expansão térmica, Alpha (Vita Zahnfabrik), para injeção, porém, faltam informações quanto às propriedades mecânicas e a microestrutura deste material quando submetido à injeção. Os objetivos deste estudo são: produzir pastilhas vidrocerâmicas para injeção a quente a partir de Alpha e da mistura deste vidro com partículas de alumina e zircônia; avaliar a resistência à flexão dos materiais processados, e compará-la a um material compatível existente no mercado (PM9 - Vita Zahnfabrik); estudar a estrutura microscópica dos materiais e correlacioná-la com suas propriedades mecânicas; identificar por meio de difração de raios X a formação de fases cristalinas durante as diferentes etapas de processamento. A injeção aumentou a resistência do vidro Alpha devido à redução na quantidade e tamanho dos defeitos internos, principalmente porosidades. Apesar de ter sido observada nucleação de cristais nos dois materiais, durante o processamento, não foi possível determinar de que forma este fenômeno afetou as propriedades mecânicas dos materiais. Não foi detectada alteração no padrão de distribuição das fases cristalinas observadas em microscópio eletrônico de varredura antes e depois da injeção. Não foi verificada diferença estatística significante entre a resistência à flexão de Alpha injetado e PM9. A adição de partículas de alumina e zirconia ao vidro Alpha provocou redução da resistência, devido à formação de aglomerados durante a confecção das pastilhas e a incapacidade da injeção em dispersá-los. Tais aglomerados funcionaram como concentradores de tensões, enfraquecendo o material.