Programa Altprint para planejamento aditivo por extrusão: aplicação em equipamento com arquitetura PRUSA, avaliação de peças funcionais sob carregamento cíclico e reprojeto de um dispositivo assistivo com mola de Codivilla

• Processo: 25/04996-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 30 de junho de 2025
• Data de Término da vigência: 29 de outubro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
• Pesquisador responsável: Zilda de Castro Silveira
• Beneficiário: Ricardo Henrique Dias
• Supervisor: Jorge Lino Alves
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Universidade do Porto (UP), Portugal
• Vinculado à bolsa: 23/11404-7 - Desenvolvimento e implementação de trajetórias continuas para impressão 3D, com preenchimento variado da largura dos cordões extrudados, BP.IC
• Assunto(s): Digitalização tridimensional Impressão tridimensional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Digitalização 3D | Ensaios Ciclicos | Manufatura Aditiva | Mecanismos articulados e funcionais | Otimização de Trajetórias | software de fatiamento digital 3D | Manufatura aditiva(processo aditivo por extrusão)

Resumo

Este projeto inserido no estágio BEPE-Fapesp com previsão de 4 meses tem como objetivo principal o compartilhamento de competências na grande área de Manufatura Aditiva entre os grupos de pesquisa do Lab 3D, do Departamento de Engenharia Mecânica, da Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo e o grupo de pesquisa LDPS (Laboratório de Desenvolvimento de Produtos e Serviços) pertencente à FEUP (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto). Dentro de duas linhas de pesquisa, Planejamento Aditivo e Projeto Orientado para Manufatura Aditiva, as atividades a serem desenvolvidas no LDPS-FEUP serão: a) adaptação do programa Altprint em um equipamento com arquitetura PRUSA direct-drive (bastante utilizado na Europa); b) concepção de uma geometria direcionada a avaliação de carregamentos cíclicos para avaliação dos feixes flexíveis gerados pelo programa AltPrint; c) preparação, condução e avaliação dos resultados a partir de ensaios de carregamentos cíclicos desta geometria, com equipamento customizado (MultiTest 2.5-dv); d) refinamento do projeto do dispositivo assistivo (órtese com mola de Codivilla) e digitalização anatômica utilizando o scanner 3D Artec Eva. A fabricação aditiva de peças funcionais, com ou sem natureza de reposição, requerem como atributos principais de projeto reprodutibilidade e confiabilidade. Variações na rigidez (ou na flexibilidade) de peças fabricadas com técnicas aditivas, decorrem de pesquisas utilizando gradiente funcional, otimização topológica ou uso de multimateriais. A proposta deste trabalho, está inserida em uma rota alternativa de pesquisa em planejamento aditivo: variação controlada de parâmetros reológicos e de processo aditivo por extrusão diretamente no programa de fatiamento digital e impressão, de forma a gerar um conjunto unidimensional de feixes em geometrias, que proporciona flexibilidade localizada e direcionada definida pelo usuário. Deste modo, o objetivo principal deste projeto é ampliar as opções de arquiteturas de equipamentos de impressão 3D desktop dentro do programa Altprint. De forma a cumprir essa proposta, os conjuntos de feixes impressos, para a regiões flexíveis serão submetidos a ensaios com carregamentos cíclicos, a partir de uma geometria customizada com trajetória contìnua, utilizando filamento comercial de base polimérica (PLA - Ácido Polilático, do inglês Polylactic Acid). Na sequência será estimados o número máximo de ciclos até o rompimento dos primeiros feixes. Esse procedimento trará maior robustez de reprojeto ao dispositivo assistivo de Mola de Codivilla, e o uso do scanner profissional do LDPS- FEUP gerará a geometria anatômica para ser fabricada no retorno do bolsista ao Brasil, para finalização do projeto de Iniciação Científica.Palavras chaves: Manufatura aditiva, Fused Filament Fabrication; FDM; peças funcionais; carregamentos dinâmicos; variação de rigidez; Open Software.