Title

Avaliação de compósitos de epóxi reforçados com fibras de juta produzidos por impressão 3D via simulação computacional

Evaluation of epoxy composites reinforced with jute fibers produced by 3D printing via computational simulation

Authorship

GUEDES, RAFAEL DA FONSECA; NASCIMENTO, LÚCIO FABIO CASSIANO; JUNIO, RAÍ FELIPE PEREIRA

GUEDES, RAFAEL DA FONSECA

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NASCIMENTO, LÚCIO FABIO CASSIANO

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JUNIO, RAÍ FELIPE PEREIRA

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DOI

10.5151/2594-4711-44379

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Abstract

Este trabalho teve como objetivo analisar o comportamento mecânico de compósitos de matriz de epóxi reforçados com fibras de juta, produzidos por manufatura aditiva, por meio da comparação entre ensaios experimentais (tração, compressão e flexão) e simulações computacionais realizadas no Ansys, utilizando o módulo Material Designer. Os resultados mostraram que as simulações foram capazes de prever adequadamente as tendências de variação das propriedades com o aumento da fração volumétrica de fibras. Contudo, verificou-se que, experimentalmente, a melhora ocorre apenas até a fração de 2% de fibras, havendo redução nas propriedades mecânicas para maiores teores devido a fatores como porosidade, aglomeração de fibras e falhas de adesão na interface fibra-matriz. Conclui-se que as ferramentas de simulação são eficazes para estimar o comportamento geral do compósito, mas necessitam de ajustes que incorporem imperfeições do processamento real para aumentar a confiabilidade dos resultados.

This work aimed to analyze the mechanical behavior of epoxy matrix composites reinforced with jute fibers produced by additive manufacturing, through comparison between experimental tests (tensile, compression, and flexural) and computational simulations performed in Ansys using the Material Designer module. Results showed that the simulations adequately predicted the trends of property variation with increasing fiber volume fraction. However, it was found experimentally that improvement occurs only up to a 2% fiber fraction, with a reduction in mechanical properties at higher contents due to factors such as porosity, fiber agglomeration, and adhesion failures at the fiber-matrix interface. It is concluded that simulation tools are effective in estimating the general behavior of the composite, but require adjustments incorporating real processing imperfections to improve result reliability, especially for demanding applications such as defense.

Keywords

Compósitos, Fibras naturais, Impressão 3D, Simulação computacional

Composites, Natural fibers, 3D printing, Computational simulation