Title

ESTRUTURAS GIROIDE: IMPACTO DA VARIAÇÃO DE PREENCHIMENTO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS

GYROID STRUCTURES: EFFECTS OF INFILL DENSITY VARIATION ON MECHANICAL BEHAVIOR

Authorship

FERRAZ, REBECA CORREIA GOMES; SILVA, MARLLON FRAGA; FREDEL, MARCIO CELSO; LIMA, EDUARDO DE SOUSA

FERRAZ, REBECA CORREIA GOMES

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SILVA, MARLLON FRAGA

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FREDEL, MARCIO CELSO

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LIMA, EDUARDO DE SOUSA

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DOI

10.5151/2594-4711-42010

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Abstract

O artigo investiga o comportamento mecânico da estrutura giroide, um tipo de geometria baseada em superfícies mínimas triplamente periódicas (TPMS), com foco na influência da variação do preenchimento em sua resistência. Inspirada em estruturas naturais, a geometria giroide tem ganhado destaque por sua leveza, alta porosidade e excelentes propriedades mecânicas, sendo amplamente aplicada na manufatura aditiva. A partir de uma revisão de literatura e de experimentos com diferentes materiais (como polímeros, metais e cerâmicas), o estudo demonstra que o padrão giroide oferece propriedades quase isotrópicas, maior resistência ao impacto e alta capacidade de absorção de energia, com uma aplicação que se estende à engenharia biomédica, especialmente em implantes ortopédicos e suportes para crescimento celular, graças à sua porosidade e interconectividade. Além disso, essa estrutura celular tem possibilitado o desenvolvimento de estruturas de sustentação capazes de fornecer uma otimização da relação entre resistência mecânica e peso do corpo, permitindo a fabricação de peças que futuramente possam dar continuidade ao processo de inovação da engenharia.

THIS ARTICLE INVESTIGATES THE MECHANICAL BEHAVIOR OF THE GYROID STRUCTURE, A TYPE OF GEOMETRY BASED ON TRIPLY PERIODIC MINIMAL SURFACES (TPMS), FOCUSING ON THE INFLUENCE OF FILLING VARIATION ON ITS STRENGTH. INSPIRED BY NATURAL STRUCTURES, THE GYROID GEOMETRY HAS GAINED PROMINENCE DUE TO ITS LIGHTNESS, HIGH POROSITY AND EXCELLENT MECHANICAL PROPERTIES, WHICH ARE WIDELY APPLIED IN ADDITIVE MANUFACTURING. BASED ON A LITERATURE REVIEW AND EXPERIMENTS WITH DIFFERENT MATERIALS (SUCH AS POLYMERS, METALS AND CERAMICS), THE STUDY DEMONSTRATES THAT THE GYROID PATTERN OFFERS NEARLY ISOTROPIC PROPERTIES, MORE SIGNIFICANT IMPACT RESISTANCE AND HIGH ENERGY ABSORPTION CAPACITY, WITH AN APPLICATION THAT EXTENDS TO BIOMEDICAL ENGINEERING, ESPECIALLY IN ORTHOPEDIC IMPLANTS AND SUPPORTS FOR CELL GROWTH, THANKS TO ITS POROSITY AND INTERCONNECTIVITY. IN ADDITION, THIS CELLULAR STRUCTURE HAS ENABLED THE DEVELOPMENT OF SUPPORT STRUCTURES CAPABLE OF OPTIMIZING THE RELATIONSHIP BETWEEN MECHANICAL STRENGTH AND BODY WEIGHT, ALLOWING THE MANUFACTURE OF PARTS THAT CAN CONTINUE THE PROCESS OF ENGINEERING INNOVATION IN THE FUTURE.

Keywords

Estrutura celular, Giroide, Manufatura aditiva.

Cellular structure, Gyroid, Additive manufacturing