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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
The mechanical properties of materials are crucial in the creation of new technologies. The
search for new, lighter, and more versatile materials, such as polymeric matrices, has led to
the creation of new technologies to produce these materials. This study reflects in the
development of a machine for producing composite materials of thermoplastic matrix. This
material imposes challenges in its production, such as temperature control and processing
speed.
The aim of the work is to design a machine for producing pre-impregnated composites. To
this end, the main objectives are the selection of the necessary components, control and
monitoring of process parameters and the acquisition and transmission of information to a
computer.
After briefly analysing the process and its main parameters, various technologies are selected
for temperature and speed control. Regarding temperature, thermocouple sensors are needed
to read the temperature values in the thermoplastic processing range. Resistive heating
elements are also used to provide heat to the system to reach the processing temperatures.
To produce the material, a motor is needed to pull the fibres through the molten thermoplastic
matrix. This material, in its plastic state, has high viscosity and therefore requires the use of
a geared motor in order to obtain a high pulling torque.
Production is controlled by a microcontroller that interacts with the different components of
the system. A computer application is also implemented which allows the process setpoint
values to be entered and allow remote control via Bluetooth communication between the
computer and the microcontroller. The machine developed fulfils the requirements proposed
for the solution.
As propriedades mecânicas dos materiais são cruciais na criação de novas tecnologias. A procura por novos materiais mais leves e versáteis, tais como as matrizes poliméricas, promovem a criação de novas tecnologias para a produção destes materiais. Este estudo reflete-se no desenvolvimento de uma máquina para produção de materiais compósitos de matriz termoplástica. Este material impõe desafios na sua produção como é o caso do controlo de temperatura e velocidade de processamento. Como objetivo do trabalho pretende-se realizar o projeto da máquina de produção de compósitos pré-impregnados. Para tal, são definidos como principais objetivos à sua concretização a seleção dos componentes necessários, o controlo e monitorização dos parâmetros do processo e a aquisição e transmissão de informação para um computador. Após uma breve análise do processo e dos seus principais fatores, são selecionadas diversas tecnologias para o controlo de temperatura e velocidade. Relativamente à temperatura, são necessários sensores termopares para efetuar a leitura dos valores de temperatura na gama de processamento dos termoplásticos. Também são utilizados elementos resistivos de aquecimento que proporcionam calor ao sistema de forma a atingir as temperaturas de processamento. Para produção do material é necessário um motor capaz de puxar as fibras pela matriz termoplástica derretida. Este material no estado plástico apresenta uma elevada viscosidade e como tal é necessária a utilização de um motor redutor de forma a obter um elevado binário. O controlo da produção é feito através de um microcontrolador que interage com os diferentes componentes do sistema. Também é implementada uma aplicação de computador que permite a introdução dos valores de setpoint do processo e um controlo remoto disponível através de uma comunicação bluetooth entre o computador e o microcontrolador. A solução desenvolvida cumpre com os requisitos propostos para a solução.
As propriedades mecânicas dos materiais são cruciais na criação de novas tecnologias. A procura por novos materiais mais leves e versáteis, tais como as matrizes poliméricas, promovem a criação de novas tecnologias para a produção destes materiais. Este estudo reflete-se no desenvolvimento de uma máquina para produção de materiais compósitos de matriz termoplástica. Este material impõe desafios na sua produção como é o caso do controlo de temperatura e velocidade de processamento. Como objetivo do trabalho pretende-se realizar o projeto da máquina de produção de compósitos pré-impregnados. Para tal, são definidos como principais objetivos à sua concretização a seleção dos componentes necessários, o controlo e monitorização dos parâmetros do processo e a aquisição e transmissão de informação para um computador. Após uma breve análise do processo e dos seus principais fatores, são selecionadas diversas tecnologias para o controlo de temperatura e velocidade. Relativamente à temperatura, são necessários sensores termopares para efetuar a leitura dos valores de temperatura na gama de processamento dos termoplásticos. Também são utilizados elementos resistivos de aquecimento que proporcionam calor ao sistema de forma a atingir as temperaturas de processamento. Para produção do material é necessário um motor capaz de puxar as fibras pela matriz termoplástica derretida. Este material no estado plástico apresenta uma elevada viscosidade e como tal é necessária a utilização de um motor redutor de forma a obter um elevado binário. O controlo da produção é feito através de um microcontrolador que interage com os diferentes componentes do sistema. Também é implementada uma aplicação de computador que permite a introdução dos valores de setpoint do processo e um controlo remoto disponível através de uma comunicação bluetooth entre o computador e o microcontrolador. A solução desenvolvida cumpre com os requisitos propostos para a solução.
Description
Keywords
Composite materials composite prepregs thermoplastics temperature thermocouple control bluetooth