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Type: Dissertação
Title: Substituição da matriz estrutural de um ARP de espuma depron para ácido polilático utilizado em manufatura aditiva
Authors: Fernando Fonseca de Freitas
First Advisor: Hélio de Assis Pegado
First Co-advisor: Ricardo Luiz Utsch de Freitas Pinto
First Referee: Maria Teresa Paulino Aguilar
Second Referee: Eduardo Bauzer Medeiros
Abstract: A modificação da estrutura de polímeros pela adição de agentes supercríticos altera propriedades importantes desses insumos, o que amplia a possibilidade de emprego de materiais produzidos pela Manufatura Aditiva (MA) como um todo. Nesse contexto foi realizada a mudança da matriz estrutural em depron de um Aeronave Remotamente Pilotada (ARP) para Ácido Polilático de Baixa Densidade (LW-PLA) utilizado em MA. Para isso foi realizada a caracterização do LW-PLA utilizado, analisando a variação de densidade desse polímero à medida em que se altera a temperatura de extrusão do mesmo no processo de impressão 3D. O modelo 3D do ARP foi desenhado e exportado para um \textit{software} de fatiamento a fim de se determinar a massa de cada componente estrutural do modelo proposto. O dimensionamento de uma longarina tubular de fibra de carbono, levando em consideração os esforços atuantes em voo equilibrado, foi feito. A massa da longarina foi somada à massa total estrutural, fornecida pelo \textit{software} de fatiamento, do modelo proposto. Cálculos de desempenho foram feitos para o modelo proposto e comparados ao desempenho do modelo original. Devido à diminuição da massa estrutural, pode-se concluir que a impressão de ARPs utilizando LW-PLA não só é possível como também vantajosa. Houve aumento da autonomia e alcance de voo, bem como diminuição da velocidade mínima que pode ser desempenhada pelo ARP e aumento da velocidade máxima. Além disso, a fabricação por MA é um processo menos trabalhoso na confecção de estruturas e também mais preciso do ponto de vista dimensional. A diminuição da massa também pode permitir o aumento de mais de 100\% da carga embarcada quando se mantém o mesmo desempenho do ARP de referência.
Abstract: Modifying the structure of polymers by adding supercritical agents varies important properties of these materials, which expands the field of these polymers and Additive Manufacturing (AM) as a whole. In this context, a change was made to the depron structural matrix of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) for Low Density Polylactic Acid (LW-PLA) used in AM. In this regard, the characterization of the LW-PLA used was carried out, analyzing the variation in density of this polymer as its extrusion temperature varies in the 3D printing process. The UAV 3D model was designed and exported to a slicing \textit{software} in order to determine the mass of each structural component of the proposed model. The sizing of a tubular carbon fiber spar, taking into account the forces acting in balanced flight, was done. The spar mass was added to the total structural mass, provided by the slicing \textit{software} of the proposed model. Performance calculations were made for the proposed model and compared to the performance of the original model. Due to the decrease in structural mass, it can be concluded that printing UAVs using LW-PLA is not only possible but also advantageous. There was an increase in endurance and flight range, as well as a decrease in the minimum speed that can be performed by the UAV and an increase in the maximum speed. In addition, AM fabrication is a less laborious process in the manufacture of structures and also more accurate from a dimensional point of view. The decrease in mass can also allow an increase of more than 100\% of the loaded weight when maintaining the same performance of the reference UAV.
Subject: Engenharia mecânica
Manufatura aditiva
Aeronave não tripulada
Polímeros - Testes
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/53816
Issue Date: 6-Apr-2023
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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