Publication
Study and characterization of specimens obtained through additive manufacturing technologies with thermoplastic matrix and carbon fibre
| authorProfile.email | biblioteca@isel.pt | |
| dc.contributor.advisor | Leite, Afonso Manuel da Costa Sousa | |
| dc.contributor.advisor | Portal, Ricardo José Fontes | |
| dc.contributor.advisor | Novo, Paulo Jorge da Costa Parente | |
| dc.contributor.author | Silva, Miguel Filipe Lola da | |
| dc.date.accessioned | 2025-03-20T09:14:05Z | |
| dc.date.available | 2025-03-20T09:14:05Z | |
| dc.date.issued | 2024-12-12 | |
| dc.date.submitted | 2025-03-20 | |
| dc.description.abstract | Abstract The use of thermoplastic matrix in continuous fibres composites is relatively recent with the number of potential applications steadily growing. However, the use of thermoplastics as a matrix comes with several challenges since thermoplastic polymers present much higher viscosity than thermosets, resulting in much more difficult and complex reinforcement impregnation and consequent consolidation tasks. This research focuses on the study and characterization of specimens produced through two additive manufacturing (AM) technologies: Fused Filament Fabrication (FFF) and Automated Fibre Placement (AFP). Both techniques employ a polyamide thermoplastic matrix reinforced with continuous carbon fibre, and mechanical behaviour will be evaluated by analysing their tensile, flexural and interlaminar shear strength properties. To characterize the materials and specimens, several techniques were used, such as SEM, DSC, TGA, FTIR calcination or Micro-CT. For the production of FFF specimens a commercially available 3D printer capable of printing continuous fibre filaments was used, and to produce the AFP specimens, a functional prototype was first developed and then the tapes produced. With all the necessary conditions reached, the specimens were produced. To analyse the AFP specimens a Design of Experiments was implemented, with the influence of the most pertinent process variables also being analysed. Finally, the specimens produced by the different additive manufacturing techniques were evaluated and compared in terms of their mechanical properties and pose. | eng |
| dc.description.abstract | A utilização de matrizes termoplásticas em compósitos de fibras contínuas é relativamente recente e o número de potenciais aplicações tem vindo a aumentar constantemente. No entanto, a utilização de termoplásticos como matriz apresenta vários desafios, uma vez que os polímeros termoplásticos apresentam uma viscosidade muito superior à dos termoendurecíveis, resultando em tarefas de impregnação do reforço e consequente consolidação muito mais difíceis e complexas. Esta investigação centra-se no estudo e caraterização de espécimes produzidos através de duas tecnologias de fabrico aditivo (AM): Fused Filament Fabrication (FFF) e Automated Fibre Placement (AFP). Ambas as técnicas empregam uma matriz termoplástica de poliamida reforçada com fibra de carbono contínua, e o comportamento mecânico será avaliado através da análise das suas propriedades de resistência à tração, flexão e cisalhamento interlaminar. Para caraterizar os materiais e os provetes, foram utilizadas várias técnicas, tais como SEM, DSC, TGA, calcinação FTIR ou Micro-CT. Para a produção de espécimes FFF foi utilizada uma impressora 3D disponível no mercado capaz de imprimir filamentos de fibra contínua, e para produzir os espécimes AFP, foi primeiro desenvolvido um protótipo funcional e depois produzidas as fitas. Com todas as condições necessárias alcançadas, os espécimes foram produzidos. Para analisar os provetes AFP foi implementado um Design of Experiments, sendo também analisada a influência das variáveis de processo mais pertinentes. Por fim, os provetes produzidos pelas diferentes técnicas de fabrico aditivo foram avaliados e comparados em termos das suas propriedades mecânicas. | por |
| dc.identifier.tid | 203825691 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.21/21702 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Additive manufacturing Fused Filament Fabrication | |
| dc.subject | Automated Fibre Placement | |
| dc.subject | Thermoplastic composites | |
| dc.subject | Carbon fibre | |
| dc.subject | Manufatura aditiva | |
| dc.subject | Compósitos termoplásticos | |
| dc.subject | Fibra de carbono | |
| dc.title | Study and characterization of specimens obtained through additive manufacturing technologies with thermoplastic matrix and carbon fibre | |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Área de Especialização de Manutenção e Produção |