Evaluation of mechanical behavior of ABS and PLA polymers in 3D printing for structural performance simulation

Authors

DOI:

https://doi.org/10.11606/gtp.v14i1.148289

Keywords:

3D printing, Structural performance, Rapid prototyping, Computational simulation

Abstract

Applications in Architecture, Engineering and Construction are amplifying the interest of 3D printing. However, some manufacturing limitations, such as structural performance, still prevent the significant use of this technology. In this sense, this paper presents part of the research on simulation of structural performance, which aims to study the mechanical behavior of polymers ABS and PLA in the form of thermoplastic filaments (FDM- Fused Deposition Modelling), commonly used in affordable 3D printers. It presents the preliminary results for the evaluation of the mechanical behavior of ABS and PLA in the light of ASTM E2954 and ASTM D790 standards, which establish test methods for axial compression and three-point flexure for plastic and polymer matrix. Through destructive physical analysis, this research aims to create structural numerical models, algorithms and components in Grasshopper, which will be able to facilitate computational simulation and structural optimization of parts, as well the greater precision of its post fabrication mechanical behavior.

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Author Biographies

  • Andressa Carmo Pena Martinez, Universidade Federal de Viçosa

    Andressa Martinez é professora adjunta, no setor de Projeto de Arquitetura e Urbanismo, do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal de Viçosa (DAU-UFV) e professora na pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo na mesma instituição (PGAU/UFV). Possui Doutorado em Urbanismo (PROURB-FAU/UFRJ - 2013), Mestrado em Urbanismo pelo PROURB-FAU/UFRJ (2008) e Graduação em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (2005).

  • Douglas Lopes de Souza, Universidade Federal de Viçosa

    Graduado em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal de Minas Gerais. Mestre em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade de São Paulo (USP). Professor Adjunto da Universidade Federal de Viçosa. Atua nos seguintes setores: Geometria da forma; Representação, pensamento e gênese digitais da arquitetura; Modelagem da Informação da Construção.

  • Denise Mônaco dos Santos, Universidade Federal de Viçosa

    Possui graduação em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade de São Paulo (1992, EESC), mestrado em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade de São Paulo (2002, EESC), doutorado em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade de São Paulo (2008, EESC) com pós-doutorado na Universidade de São Paulo (2013, IAU). É Professora Adjunta no Departamento de Arquitetura e Urbanismo da UFV Universidade Federal de Viçosa, ministra disciplinas na área de teoria e história contemporânea na graduação e mestrado. Coordena o Nó.Lab Laboratório de Modelagem Digital do DAU UFV, é pesquisadora do Nomads.usp Núcleo de Estudos de Habitares Interativos do IAU USP, atuando principalmente em estudos ligados às interfaces entre arquitetura, cidade e meios digitais; e processos digitais de projeto.

  • Leonardo Gonçalves Pedroti, Universidade Federal de Viçosa

    Professor da Universidade Federal de Viçosa-MG (2013), possui graduação em Engenharia Civil pela UFV (2004), é Mestre em estruturas desde 2007 pela Universidade Estadual Norte Fluminense, é doutor na área de Engenharia e Ciências dos Materiais pela UENF. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Engenharia Civil, atuando principalmente nos seguintes temas: cerâmica vermelha, resíduos, alvenaria estrutural, solo-cimento e bloco prensado e queimado e concreto com adições de resíduos. Prêmio Ecologia 2008, com o trabalho Blocos Prensados de Encaixe com Adição do Resíduo de Beneficiamento de Rochas Ornamentais. Pós-doutorado em adições de resíduos em matrizes cimentíceas (2011-2013), bolsista Capes.

  • Joyce Correna Carlo, Universidade Federal de Viçosa

    Possui graduação em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade Federal de Minas Gerais (1997) , especialização em Análise Urbana pela Universidade Federal de Minas Gerais (1999) e mestrado (2002) e doutorado (2008) em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Catarina. Tem pós-doutorado pela Universidade Federal de Santa Catarina e é professora do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal de Viçosa desde agosto de 2009. Tem experiência na área de Arquitetura Bioclimática, Eficiência Energética e Simulações Termo-energéticas e de Iluminação, tendo realizado consultorias e projetos arquitetônicos. Ministra disciplinas nas referidas áreas, tanto para graduação quanto para mestrado. Participou da elaboração dos regulamentos de etiquetagem de edifícios do Inmetro. É atualmente especialista em eficiência energética de edificações para acreditação de organismos de inspeção pelo Inmetro e participante da Rede de Eficiência Energética de Edificações e da Secretaria Técnica do PBE Edifica.

     
  • Marianna Auxiliadora Dias Martins, Universidade Federal de Viçosa

    Estudante de Graduação em Arquitetura e Urbanismo pela UFV. Pesquisa sobre Experimentações com Impressão 3D, e Outros Processos e Equipamentos de Prototipagem Rápida e Fabricação Digital.

     

References

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Published

2019-09-06

Issue

Vol. 14 No. 1 (2019): Special issue published in partnership with the Sociedade Iberoamericana de Gráfica Digital (SIGraDi)

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How to Cite

MARTINEZ, Andressa Carmo Pena; SOUZA, Douglas Lopes de; SANTOS, Denise Mônaco dos; PEDROTI, Leonardo Gonçalves; CARLO, Joyce Correna; MARTINS, Marianna Auxiliadora Dias. Evaluation of mechanical behavior of ABS and PLA polymers in 3D printing for structural performance simulation. Gestão & Tecnologia de Projetos (Design Management and Technology), São Carlos, v. 14, n. 1, p. 125–141, 2019. DOI: 10.11606/gtp.v14i1.148289. Disponível em: https://revistas.usp.br/gestaodeprojetos/article/view/148289.. Acesso em: 31 jul. 2024.