Engenharia de Materiais - TCC – EE Higienópolis

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Blendas poliméricas de alto desempenho mecânico
Coelho, Heloá Catarina (2019-06)
Escola de Engenharia (EE)
O lixo urbano concentra uma grande quantidade de material polimérico proveniente de diversas industrias, por exemplo: industrias de embalagem e indústria automobilística. O desenvolvimento de blendas poliméricas com boa relação custo/benefício é uma saída ao descarte em excesso de materiais e uma boa alternativa à sintetização de novos polímeros. O objetivo deste trabalho foi caracterizar mecanicamente blendas poliméricas compostas por poliestireno de alto impacto – PSAI e borracha estireno-butadieno – SBR. A composição 90/10 (PSAI/SBR) foi mantida, variando apenas a granulometria do resíduo de SBR usado, 0,59mm , 0,177mm e 0,149mm. Foram realizados ensaios mecânicos de tração e impacto no PSAI puro e nas blendas. Os resultados indicaram que a adição da SBR não contribuiu para tenacificação do PSAI, muito provavelmente devido à baixa compatibilidade entre as fases e/ou a degradação já presente na borracha SBR o que a torna extremamente rígida. Os resultados mostraram também aumento nas propriedades em tração da maioria das blendas, como a tensão e o modulo de elasticidade.
Estudo do potencial de incorporação de fibra de bambu em termoplásticos para aplicação em calçados
Souza, Cléo Diogo Moreira de; Caro, Nathalya Cadoni Ruiz (2019-12)
Escola de Engenharia (EE)
O estudo do potencial de incorporação de fibras de bambu em polímeros é fundamental para a indústria sustentável, visando aplicações que tenham valor agregado de mercado, com menor impacto ambiental. O polipropileno é vantajoso por seu fácil processamento e versatilidade na incorporação de reforços. O poliestireno cristal foi escolhido por já ser utilizado na indústria de calçados e possibilitar redução de custos. As fibras são consideradas modificadores naturais em materiais compósitos, fonte de recurso renovável e de fácil acesso para pesquisas, devido à enorme biodiversidade brasileira. Este estudo visa comparar propriedades mecânicas dos polímeros puros versus compósitos com fibras e determinar se a aplicação na indústria calçadista é viável, melhorando a resistência do produto. Foram realizados ensaios de Tração, Flexão em Três Pontos, Impacto, Dureza Shore, Teste de Fluidez e HDT/VICAT. Os resultados obtidos permitiram relacionar a temperatura de processamento dos compósitos com propriedades das fibras e sua possível degradação, sendo que para o polipropileno, houve leve diminuição de fase elástica e capacidade de absorção de energia, porém para o poliestireno cristal, houve acréscimo em média de 60% na temperatura máxima de trabalho, quando solicitado por esforços mecânicos. Os índices de fluidez dos compósitos com fibras também apresentaram variação significativa.
Avaliação do desempenho de argamassas colantes com substituição de agregado míudo por borracha de pneus inservíveis
Oliveira, Gustavo Santos (2019-12-17)
Escola de Engenharia (EE)
Diversas ações voltadas a reciclagem de materiais vêm sendo desenvolvidas para mitigação dos impactos causados por uma sociedade cada vez mais urbana. Neste sentido, a utilização de resíduos de pneus surge como um desafio para toda cadeia, frente as legislações como a Política Nacional de Resíduos Sólidos. Deste modo, associado ao processo de urbanização, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da substituição de agregado miúdo por resíduos de pneu em argamassas colantes. A avaliação considerou os requisitos de norma e algumas propriedades de caracterização das argamassas. Foram avaliadas cinco composições de argamassa, sendo uma argamassa padrão, e as demais com substituição de 10, 20, 30 e 40%. As matérias primas foram misturadas manualmente no estado a seco, e sua adição com água seguiu os procedimentos normativos. A substituição por borracha provocou redução das propriedades mecânicas, da trabalhabilidade, da densidade e da massa específica, além do aumento na absorção de água e índice de vazios. A borracha presente nas argamassas colantes dificulta a passagem do ultrassom, sendo uma particularidade a ser estudada para aplicações de conforto acústico. Mesmo com a redução nas propriedades mecânicas, todas as argamassas estudadas se apresentaram em conformidade com a norma para argamassas colantes industrializadas.
Estudo da obtenção, caracterização microestrutural, propriedades e aplicações dos ferros fundidos branco e cinzento.
Menezes, Ana Claudia Silveira; Silva, Leonardo Alves da (2020-07)
Escola de Engenharia (EE)
Os ferros fundidos são um tipo liga metálica que podem possuir teores de carbono de 2,11% a 6,50% em sua composição, com variados níveis de elementos de liga, principalmente o silício, que possibilita esse material se apresentar em diferentes classes. Essa liga é de grande interesse comercial por apresentar boas propriedades mecânicas por um preço relativamente baixo de produção, sendo majoritariamente aplicado na indústria automobilística e em outros setores dependendo da classe de ferro fundido. Levando em consideração a sua elevada demanda no mercado mundial, a evolução tecnológica dos processos de obtenção desse material tem sido buscada cada vez mais, a fim de reduzir seus custos de produção e consequentemente o seu preço. Isso torna o estudo da ciência desse material de extrema importância para otimização de processos e desenvolvimento de novas aplicações. O objetivo deste artigo é comparar os ferros fundidos brancos e cinzentos em diferentes aspectos evidenciando como as suas características podem ser aplicadas na indústria.
Emprego de embalagens ativas e inteligentes.
Szász Gaia, Nathália (2020-07)
Escola de Engenharia (EE)
As embalagens alimentícias têm grande importância atualmente pois auxiliam na preservação, proteção, transporte, e informam o consumidor sobre a composição nutricional do alimento. As embalagens conferem competitividade entre as indústrias de alimentos, em decorrência das exigências dos consumidores, que buscam cada vez mais embalagens mais modernas, práticas, que preservem os alimentos auxiliando na redução de conservantes, além de serem econômicas e sustentáveis. O objetivo deste trabalho foi apresentar os conceitos e tipos existentes de embalagens ativas e inteligentes, destacando-se o potencial do emprego de nanomateriais em embalagens. São apresentados exemplos de embalagens existentes no mercado, ou que estejam sendo desenvolvidas, a fim de ilustrar os conceitos abordados. A metodologia deste trabalho constituiu de pesquisa em base de dados tanto sobre artigos acadêmicos como sobre produtos existentes no mercado. As principais aplicações dos nanomateriais em embalagens são relativas às propriedades antimicrobianas e à melhora das propriedades de barreira de gases e umidade, conferidas ao material da embalagem. Ainda não há estudos consistentes sobre o risco do emprego de nanopartículas em embalagens alimentícias, nem legislação específica sobre o assunto, tanto no Brasil como em outros países. No site da Associação Brasileira de Embalagem são citadas as referências gerais sobre legislação de embalagens no Brasil.
Síntese e caracterização de compósitos de polipropileno com nanocarga de nitreto de boro.
Aleixo, Vanessa de Araujo (2020-07)
Escola de Engenharia (EE)
Este estudo reporta a preparação de nanocompósitos a base de polipropileno (PP) e nitreto de boro hexagonal (h-BN) esfoliado como agente de reforço e a caracterização de suas propriedades termomecânicas por meio da técnica de análise dinâmico-mecânica (DMA). Os nanocompósitos foram produzidos com concentrações de 0,1% e 0,45% em massa de h-BN e preparados pelo processo de extrusão para fins comparativos com o polímero puro. Pela técnica utilizada, verificou-se um significativo aumento do módulo de armazenamento (E`) para a amostra contendo 0,45% em massa ao longo de toda faixa de temperatura estudada, quando comparada com a amostra contendo 0,1% em massa e o com o polímero puro. Devido ao fato da presença de h-BN ter aumentado o valor do módulo de armazenamento para esta concentração, sugere-se que ocorreu uma possível compatibilidade entre a matriz polimérica e a nanocarga nas condições estudadas, que refletiu na melhoria destas propriedades. No entanto, não foi possível estimar qual é a melhor faixa de concentração para a propriedade termomecânica estudada.
Utilização de nióbio em aços inoxidáveis em aplicações biomédicas
Rezende, Fernando Caldiron (2020-12-10)
Escola de Engenharia (EE)
Os aços inoxidáveis são materiais amplamente utilizados na área biomédica, com especial destaque para o aço inoxidável austenítico 316L para implantes. Parte integrante deste aço é o níquel, elemento responsável por estabilização da microestrutura austenítica. No entanto, o níquel pode apresentar efeitos negativos in vivo e preços altamente voláteis, sendo desencorajado seu uso. Esta revisão explora o uso do nióbio em aços inoxidáveis em aplicações biomédicas, coletando e analisando estudos nas últimas duas décadas e indicando potenciais novas pesquisas. Verifica-se que o nióbio é responsável por interessantes melhorias de propriedades dos aços, na forma de elemento de liga, em combinação com outros elementos, ou em recobrimentos superficiais, apresentando grande potencial para futuros desenvolvimentos na área.
Reciclagem de garrafas plásticas de polietileno de alta densidade: processamento e caracterização do material reciclado, e comparação com as propriedades do material virgem
Sargiani, André Braga (2020-12-10)
Escola de Engenharia (EE)
Um dos maiores problemas na atualidade é a grande quantidade de resíduos sólidos não degradáveis gerados e descartados incorretamente, sendo o Polietileno um dos principais polímeros descartados pós-uso. Com o objetivo de se ampliar as possibilidades de aplicação de materiais reciclados, o Polietileno de Alta Densidade, mais especificamente o utilizado em garrafas de leite, foi escolhido para ser estudado, a fim de se comparar as propriedades do polímero reciclado com o polímero virgem, propondo possíveis usos desse material reciclado. Como polímero virgem foi escolhido o PEAD SGF4960, da Braskem, devido à indicação de uso deste para fabricação de frascos para lácteos. Foram realizados ensaios de Tração, Impacto, Dureza, Teste de Fluidez e HDT/VICAT. Os resultados obtidos permitiram verificar a possibilidade de processamento do material reciclado, o qual apresentou boas propriedades de impacto e temperatura de deflexão térmica, mas com baixa tração de ruptura. Contudo, foi possível propor alguns usos desse material, no lugar do PEAD virgem, contribuindo para uma produção mais sustentável.
Estudo do comportamento degradativo do policarbonato aditivado sob ação da radiação ultravioleta.
Oliveira, Gabriel Krug de (2020-12-11)
Escola de Engenharia (EE)
Devido a suas boas propriedades mecânicas e ópticas, como boa resistência ao impacto e transparência, o policarbonato (PC), poliéster termoplástico de Engenharia, gera grande interesse na indústria. É comum que seja utilizado em aplicações a céu aberto, podendo sofrer fotodegradação pela ação da radiação ultravioleta (UV), já que possui grupos cromóforos em sua estrutura, fazendo-se necessário a incorporação de aditivos absorvedores de radiação UV (UVA), que aumentam a vida útil do material. A degradação do PC ocorre através de dois mecanismos distintos: Rearranjo de Fries e Foto-oxidação. Para a realização do presente artigo foram utilizados como critérios de escolha autores que explicavam como ocorre e quais são os mecanismos de degradação do PC quando é submetido à ação da radiação UV, assim como os que faziam um estudo baseado em algum aditivo incorporado, através de caracterizações mecânicas e morfológicas. Observa-se que os produtos de oxidação do PC estão diretamente ligados com o comprimento de onda irradiado no material. Apesar dos bons resultados, a incorporação de um pigmento diazo faz o material perder a transparência e a utilização de um copolímero poliarilato necessita de concentração elevada para ocorrer boa estabilização. Através da taxa de oxidação, foi verificado que a eficácia do UVA depende da classe a que ele pertence e que há uma melhor estabilização no uso de UVAs do que no uso de aminas estericamente bloqueadas (HALS). Antioxidantes devem ser utilizado sinergicamente aos UVAs para evitar outros processos degradativos, como a degradação térmica no processamento, por exemplo.
Avaliação do tempo de espera para envelhecimento artificial sobre a dureza atingida em liga de alumínio
Silva, Josiane Aparecida da (2020-12-14)
Escola de Engenharia (EE)
Neste estudo, o efeito do tempo de espera para o envelhecimento artificial foi avaliado para a liga de alumínio 6060, muito utilizada para a fabricação de perfis extrudados. O material foi submetido a ciclos de tratamentos térmicos característicos do processo de extrusão. Foram conduzidas análises quanto a microestrutura e dureza obtida após diferentes tempos de intervalo entre solubilização e envelhecimento artificial. Os resultados foram relacionados com os mecanismos e sequências de precipitação sugeridos na literatura e mostraram que o envelhecimento natural pode ter tanto efeito positivo quanto negativo no envelhecimento artificial para uma liga com baixa concentração de Mg e Si. Por fim, os dados obtidos dão uma orientação prática de qual intervalo de tempo de espera pode ser favorável ou prejudicial ao ganho de dureza.
Caracterização de grafeno CVD por imageamento em ângulo de Brewster
Maximiano, Kauan Eduardo Fiola (2020-12-14)
Escola de Engenharia (EE)
Desde sua descoberta, cada vez mais o grafeno vem se apresentando como um excelente material para aplicação nas mais diversas áreas da indústria, incluindo a área de fotônica/optoeletrônica. Suas propriedades ópticas, como alta transparência, aliadas à sua excelente condutividade elétrica e flexibilidade tornam o grafeno um material interessante para a utilização em telas touchscreen, por exemplo. Cada vez mais vêm sendo desenvolvidas técnicas para aperfeiçoamento dos métodos de síntese e transferência de grafeno. Aliado a isso, é necessário o aperfeiçoamento das técnicas de caracterização, que permitem avaliar a qualidade do grafeno produzido. A técnica de imageamento do grafeno em ângulo de Brewster é uma poderosa técnica utilizada para imageamento de grandes áreas de grafeno depositados sobre um substrato de vidro, produzindo um elevado contraste óptico entre o grafeno e o substrato, facilitando assim a análise dessas imagens obtidas. Nesse trabalho foi feita a análise de imagens de grafeno sintetizado pelo método CVD (Chemical Vapor Deposition) obtidas através da técnica de imageamento em ângulo de Brewster. Por meio de análise estatística foi possível relacionar as intensidades dos pixels das imagens obtidas com regiões características do grafeno, tais como regiões de grafeno monocamada, regiões de dobras e rugas e regiões de rasgos, permitindo assim estimar a porcentagem existente de cada região na imagem.
Estudo de diferentes aditivos para redução do odor em polímero polietileno reciclado
Meira, Lorena Martins (2021-06-18)
Escola de Engenharia (EE)
Desde a década de 70 a preocupação com tratamento do resíduo sólido urbano tem crescido significativamente, relacionado principalmente aos impactos financeiros, ambientais e respectivas alternativas em recuperar e revalorizar estes materiais. Uma das alternativas mais empregadas mundialmente de reutilização dos materiais é por meio da reciclagem mecânica, entretanto este processo pode causar odores desagradáveis, que no processo de limpeza ou extrusão convencional não podem ser removidas. Estes odores são provenientes de substâncias presentes em embalagens alimentícias, cosméticas e produtos, que com a temperatura e o tempo de extrusão, causam a mudança química na matéria, gerando compostos orgânicos voláteis que geralmente são os responsáveis pela geração e transporte dos odores. Utilizando o método cromatografia gasosa, é possível identificar qualitativamente e quantitativamente quais compostos orgânicos estão presentes no processo. Neste artigo foram utilizados autores que demonstraram quais os processos e aditivos para melhorar e bloquear a liberação de odores na fase de extrusão dos materiais recicláveis. Observa-se que aplicando modificações de desgaseificação durante a etapa de extrusão combinados com intervalos de temperatura podem diminuir o transporte de odores para a superfície assim como a utilização de adsorventes ou scavengers como a zeólitas naturais e sintéticas que podem reduzir significativamente a emissão de odores por meio da aprisionamento dos compostos orgânicos voláteis nas estruturas dos poros das zeólitas.
Estudo da metalurgia física do titânio e suas ligas para uso em biomateriais.
Paiva, Matheus Swietlicki Esteves de (2021-12)
Escola de Engenharia (EE)
Este estudo tem como objetivo a compreensão das propriedades metalúrgicas de titânio e suas ligas para aplicação como biomateriais. Foi realizada uma comparação baseada em revisão de literatura entre as ligas Ti-6Al-4V e Ti-13Nb-13Zr e foi realizada caracterização da liga Ti-6Al-4V. O estudo permitiu a compreensão quanto a alotropia do Ti e uma comparação entre suas duas fases em termos de dureza e estrutura. O estudo apresenta as características que tornam o titânio e suas ligas aplicáveis ao âmbito de biomateriais, e apresenta alguns resultados experimentais dos efeitos dos tratamentos térmicos na distribuição de fases da liga Ti-6Al-4V além das características mecânicas resultantes destes tratamentos em termos de dureza.
Estudo da viabilidade e eficiência do tântalo como elemento de liga em bioligas metálicas a base titânio
Vieira, Isabella Spinola de Mira (2021-12)
Escola de Engenharia (EE)
As ligas de titânio são excelentes biomateriais, já que são ligas inertes com boa dureza e resistência mecânica. A liga mais utilizada é a Ti-6Al-4V, no entanto devido a reação de seus elementos no corpo humano, busca-se encontrar ligas com propriedades semelhantes. As ligas Ti-Ta são candidatas a esta aplicação, visto que possuem módulo de Young mais compatível com o do osso humano, conduzindo a uma menor propensão a fraturas e enfraquecimentos dos ossos e ou solturas do implante. Porém deve-se analisar a composição da liga, já que a quantidade de cada elemento pode determinar diferentes valores de propriedades como a densidade, resistência mecânica e o próprio módulo de elasticidade. Foi realizada uma revisão bibliográfica com autores que utilizaram diferentes composições da liga Ti-Ta para analisar e caracterizar as propriedades de cada composição. Concluiu-se que uma composição de 30% de tântalo na liga é mais eficiente, já que nessa faixa de densidade de tântalo, a liga possui um módulo de Young mais baixo associada a uma menor densidade e resistência mecânica adequada.
Avaliação da deterioração de propriedades mecânicas e de aplicação de argamassas colantes em função do tempo
Bachner, Andressa Patinskas (2021-12)
Escola de Engenharia (EE)
O presente trabalho possui como objetivo comparar as propriedades mecânicas de produtos cerâmicos em função do tempo. Serão analisadas duas argamassas colantes do mesmo fabricante, porém com oito meses de diferença na data de fabricação. Afim de identificar se o material está em processo de deterioração ou não, foram realizados os ensaios de resistência a compressão, procedimento para medir a resistência mecânica do material, sendo considerado a carga máxima suportada pela argamassa na compressão axial, resistência a flexão, Picnometria, análise termogravimétrica e o ensaio de Espectrometria de Fluorescência de Raios- X. Ao final dos testes, foi observado que as argamassas estudadas apresentaram diferenças consideráveis em suas propriedades mecânicas evidenciando que houve perda de propriedades mecânicas em função do tempo, porém não foi possível verificar, se os resultados obtidos estavam dentro dos padrões aceitáveis pelo fato de não existir normas para definição das propriedades de resistência a compressão e à flexão. Diferenças essas que podem ter sido causadas pelo mal armazenamento, evaporação da água através da embalagem, deterioração do aditivo, absorção de umidade provocando empedramento, entre outras possíveis causas.
Análise do efeito da temperatura emergente sobre a dureza após envelhecimento de liga de alumínio
Maia, Vítor Guimarães Studart (2021-12)
Escola de Engenharia (EE)
Neste trabalho, foi estudada a influência da temperatura emergente no processo de conformação mecânica de liga de alumínio 6060 por extrusão a quente. O processo de extrusão foi reproduzido sob aspectos térmicos, com amostras brutas-de-fusão sendo homogeneizadas e submetidas a solubilização, em diferentes temperaturas, e envelhecimento artificial. Após os tratamentos térmicos, foram medidas as durezas das amostras. Os resultados obtidos evidenciaram a importância da temperatura de saída da prensa de extrusão (temperatura emergente) na dureza do produto. Temperaturas abaixo da faixa ideal para atingimento da têmpera T5 não promovem solubilização completa dos elementos de liga, resultando em precipitados que pouco contribuem para o ganho de dureza na condição envelhecida artificialmente. Por fim, os valores de dureza das amostras envelhecidas foram inferiores aos encontrados na literatura para esta condição, devido ao fato de, durante a extrusão a quente, também ocorrer o endurecimento por deformação.
Adição de carbonato de cálcio ao polietileno de baixa densidade e sua viabilidade para aplicação em embalagens
Sampaio, Marcela Quattrocchi (2021-12)
Escola de Engenharia (EE)
O presente trabalho estudou e caracterizou o compósito desenvolvido com polietileno de baixa densidade (PEBD) com a incorporação 3%, 7% e 10% em massa de carbonato de cálcio (CaCO3) um material cerâmico particulado, obtendo-se os compósitos C1: (97%PEBD+3%CC); C2: (93%PEBD+7%CC) e C3: (90%PEBD+10%CC), objetivando obter um material diferenciado para utilização em embalagens, pois estas possuem grande importância na indústria alimentícia pela função de preservação, proteção, transporte, contendo informações sobre a composição nutricional. O carbonato de cálcio, é um dos principais componentes de rochas calcárias, e na indústria dos plásticos, podendo potencializar as propriedades mecânicas de peças plásticas além de aumentar a resistência a impactos. Os corpos de prova foram caracterizados por suas propriedades reológicas, mecânicas e térmicas.
Manufatura aditiva de materiais metálicos: métodos, procedimentos e produtos
Ladeira, Igor José Dester (2021-12)
Escola de Engenharia (EE)
O avanço das tecnologias de impressão 3D adentrou a área de materiais metálicos e tem se desenvolvido na última década. A capacidade de manufaturar aditivamente partes metálicas permite a elaboração de produtos com formas complexas, impossíveis de se obter com processamentos convencionais, e propriedades inéditas. Mais ainda, a manufatura aditiva de materiais metálicos permite a flexibilidade do design, o encurtamento do estágio de desenvolvimento de produtos e a redução de resíduos durante o processamento, tornando-a interessante no contexto de Indústria 4.0. Através da aquisição e análise de publicações científicas, reuniu-se a informação acerca das características deste método de produção. Esse trabalho revisa a literatura sobre a área de manufatura aditiva (ou impressão 3D), tratando dos principais métodos de impressão de materiais metálicos, especificamente as tecnologias de Powder Bed Fusion, Directed Energy Deposition e Binder Jetting, das características destes processos e impacto dos parâmetros na conformação da matéria-prima, dos principais produtos obtidos, e estabelecendo, também, uma comparação com os métodos convencionais

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