Modelagem, construção e caracterização física de estruturas baseadas em superfícies mínimas triplamente periódicas

Abstract

Este trabalho teve como foco a caracterização de superfícies mínimas, mais especificamente as TPMS (Superfícies Mínimas Triplamente Periódicas). A metodologia envolveu a geração de modelos tridimensionais de TPMS usando ferramentas de software, seguida da impressão 3D via impressoras de resina desses modelos. Foram confeccionadas 15 peças cilíndricas de raio r = 38, 1 mm e altura 101, 6 mm a partir de 15 TPMS: G’, Schwarz P, D’, I-WP, FR-D, Lidinoid, Fisher-Koch C(S), Schwarz D, Fisher-Koch S, Fisher-Koch C(S), Fisher-Koch Y, Gyroid, OCT-O, K e NEOVIUS. Todas as peças possuem porosidade e densidade de área iguais. Por conseguinte, foram estimadas as permeabilidades das TPMS a partir de um experimento de vazão com água, onde a peça foi inserida no aparato experimental e submetida a uma diferença de pressão de água. O regime estimado para o experimento foi o regime de Forchheimer. Dessa maneira, foi possível estimar também a permeabilidade inercial das TPMS. Por fim, foi confrontada a conjectura de que as permeabilidade e permeabilidade inerciais dependem da TPMS escolhida, além da porosidade e densidade de área. O resultado encontrado foi que as permeabilidades não dependem da TPMS em si, mas de grupos formados pelas mesmas, ou seja, dependem possivelmente de um parâmetro topológico que, para um grupo de TPMS, é idêntico. Os grupos de TPMS que tiveram permeabilidade semelhante foi: G’, Schwarz P, D’, I-WP, FR-D, Lidinoid, Fisher-Koch C(S), Schwarz D, Fisher-Koch S. Já para a permeabilidade inercial, tivemos 2 grupos com o mesmo valor:(G’, D’, Schwarz D, I-WP, Lidinoid, Fisher-Koch S) e (FR-D, Fisher-Koch C(S), SchwarzP).