Estruturas sanduíche com núcleo de TPMS e faces de placa de circuito impresso

Resumo

As estruturas sanduíche são amplamente utilizadas nas indústrias aeroespaciais devido às suas propriedades mecânicas que lhes conferem alta absorção de energia, baixa densidade e alta resistência mecânica. Essas estruturas são compostas por duas faces intercaladas por um núcleo que pode ter várias configurações geométricas. Uma das células geométricas mais amplamente utilizadas são as estruturas de favo de mel, altamente utilizadas em aplicações estruturais desde o início do século XX. No entanto, novas configurações geométricas de núcleo, assim como materiais e processos de fabricação alternativos, estão sendo estudados para aplicações espaciais. As Superfícies Mínimas Triplamente Periódicas (TPMS) são estruturas de grade compostas por estruturas de superfície periódicas em três direções independentes. Entre os modelos disponíveis, as estruturas TPMS mais notáveis são do tipo Schwartz, do tipo Diamante e do tipo Giroide. Como as estruturas são muito complexas para serem fabricadas por manufatura subtrativa, a manufatura aditiva é excelente, sendo capaz de produzir estruturas complexas muito mais rapidamente e facilmente. Um dos tipos mais comuns de impressão 3D é a Modelagem por Fusão e Deposição (FDM), que é baseada na fusão e deposição de vários materiais, como materiais termoplásticos. Para economizar espaço e melhorar a resistência mecânica dos Cubesats, estruturas sanduíche estão sendo produzidas usando placas de circuito impresso (PCI) de componentes elétricos e eletrônicos como faces externas. Essas faces são chamadas de laminados e são feitas de materiais termofixos como fibra de vidro e resina epóxi, compósitos ou materiais cerâmicos. O objetivo deste trabalho é produzir painéis sanduíche, com um núcleo baseado na arquitetura TPMS. Eles serão impressos em material termoplástico com faces laminadas usadas em placas de circuito impresso. Foi realizada uma análise numérica usando o método dos elementos finitos e seu teste de acordo com ASTM C393, além disso, este trabalho visa realizar um núcleo TPMS otimizado com distribuição de massa com base no perfil de estresse e compará-los.