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Mestrado e Doutorado Acadêmico em Ciência e Engenharia de Materiais

Linhas de Pesquisa

  • Processos e Desenvolvimento de Polímeros,
  • Cerâmicas e Biocerâmicas,
  • Materiais Compósitos,
  • Métodos de Simulação Aplicada a Materiais,
  • Processos e Desenvolvimento de Metais e Ligas,
  • Metalurgia do Pó,
  • Engenharia de Superfície,
  • Reaproveitamento de Resíduos Sólidos.

O programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais tem desenvolvido pesquisas nas grandes áreas de Metais - Polímeros - Cerâmicos - Modelamento Numérico de Material e Simulação de Processo com projetos abrangendo os seguintes temas:

Os temas das dissertações de mestrado vinculadas a este programa de pós-graduação versam sobre os assuntos relacionados acima. Maiores informações sobre os projetos de pesquisa poderão ser obtidas diretamente com o professor responsável.
Veja a lista das dissertações de mestrado defendidas

Biocerâmicas

Nelson H. A. Camargo
Marilena Valadares Folgueras
Enori Gemelli

Nas ultimas décadas, as Engenharias biomédica, de Tecidos e de Materiais vem tomando seus espaços, em razão das necessidades cirúrgicas, da subistituição de partes do esqueleto humano e do desenvolvimento de novos materiais, isto se deve principalmente aos problemas ortopédicos e traumatologicos. Na ortopédia, refere-se aos tratamentos de infecções e problemas de articulações do esqueleto humano. A traumatologia, tratamentos de reparação de fraturas ósseas, procurando a estabilização mecânica do osso traumatizado e a restauração das funções, assim colocando o paciente em condições normais o mais rápido possível. O Grupo de Biocerâmicas do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, desenvolve atividades de pesquisa, sobre a elaboração e caracterização de materiais biocerâmicos monolíticos, compósitos e nanocompósitos, utilizando diferentes técnicas de sínteses de pós biocerâmicos, método sol-gel, cristalização de vidros e pela técnica convencional via úmida.
 

Biomateriais

Marilena Valadares Folgueras

O estudo do comportamento de cristalização de vidros visando a obtenção de vitrocerâmicos, que são definidos como materiais cristalinos obtidos a partir da cristalização controlada de vidros, permite o desenvolvimento de materiais destinados a diferentes aplicações, desde revestimentos cerâmicos até biomateriais. O uso de vitrocerâmicos com o objetivo de uso em odontologia é o principal objetivo dos trabalhos desenvolvidos nesta área.

Blendas e Compósitos Poliméricos

     Sérgio Henrique Pezzin

Envolve o estudo da miscibilidade e da compatibilização de misturas físicas de polímeros ou de termopláticos reforçados com fibras, através de técnicas espectroscópicas, térmicas e microscópicas, com o intuito de se desenvolver novos materiais poliméricos com propriedades diferenciadas. Peças extrudadas e injetadas são testadas mecanicamente para a avaliação da aplicabilidade das blendas/compósitos.

 

Cerâmica Avançada

Marilena Valadares Folgueras
     Nelson H. A. Camargo

O desenvolvimento das cerâmicas avançadas, tem despertado o interesse entre as diferentes áreas de aplicação: aéroespacial, telecomunicações, indústria química, metalúrgia, indústria mecânica, automobilística, nuclear e biomédica. A procura pelas cerâmicas avançadas ou tecnológicas, se deve, principalmente a certas características que estes materiais oferecem, inércia química, refratareidade, permeabilidade, resistência a altas temperaturas, baixo coeficiente de atrito e boas características biológicas para o caso da medicina. O Grupo de Cerâmica do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, desenvolve atividades de pesquisa, sobre a elaboração e caracterização de materiais cerâmicos monolíticos, compósitos e nanocompósitos, utilizando diferentes técnicas de sínteses de pós cerâmicos, método sol-gel, cristalização de vidros e pela técnica convencional via úmida.


Conformação de Chapas Metálicas

José Divo Bressan

O foco desta linha de pesquisa é a correlação entre as propriedades mecânicas, microestrutura, defeitos ou heterogeneidades e parâmetros do processo na estampabilidade de chapas metálicas. Investiga-se a influência destas variáveis no limite de conformação das chapas metálicas através de testes laboratório e modelos matemáticos do processo de deformação plástica.


Corrosão

Enori Gemelli

      Estudo do comportamento à corrosão de metais e ligas: corrosão atmosférica, corrosão em meios aquosos e a altas temperaturas. Ensaios de corrosão, caracterização dos produtos de corrosão formados, estudo da cinética de oxidação e dos mecanismos difusionais.

Miguel Vaz Junior
     Renato Barbieri

Desde o início de seu desenvolvimento, entre os anos 60 e 70, o Método de Elementos Finitos (MEF) tem se mostrado uma ferramenta bastante útil na solução de problemas de engenharia. A sua aplicação abrange diversas áreas, tais como transferência de calor, dinâmica dos fluidos e mecânica dos sólidos dentre outras. Associado ao método de Elementos Finitos diversas outras técnicas numéricas têm sido desenvolvidas, destacando as áreas de geração de malhas, adaptatividade, modelamento numérico de materiais e algoritmos de solução de problemas não-lineares.

O grupo de simulação numérica do CPGECM tem se dedicado ao estudo de técnicas associadas ao método de Elementos Finitos e sua aplicação a problemas de engenharia. No primeiro caso destacam-se estudos nas áreas de adaptatividade de malha para problemas de grandes deformações elasto-plásticas, modelamento da mecânica do dano contínuo, acoplamento termomecânico e fratura dúctil. De forma conjunta ao estudo destas técnicas, estão sendo desenvolvidos projetos nas áreas de simulação de processos de conformação mecânica, tais como forjamento e corte de chapas.


Extrusão Sólida de Polímeros

Sérgio Henrique Pezzin

Embora cálculos teóricos predigam que materiais poliméricos podem ter módulos de elasticidade próximos aos dos metais, os métodos tradicionais de processamento (extrusão por rosca, injeção em molde, etc.) não são capazes de aproximar os valores de módulo reais dos teóricos. Alguns estudos, porém, mostram que é possível se obter valores próximos dos ideais por extrusão de polímeros termoplásticos no estado sólido, o que permite a obtenção de estruturas altamente orientadas, estendidas e cadeias densamente empacotadas.


Ligas de Alumínio: Fundição, Desgaste e Simulação

Guilherme Ourique Verran

Estudo de processos de fundição de ligas de alumínio em moldes metálicos, com enfase no estudo da influência de parâmetros de processo sobre a ocorrência de defeitos de fundição (falta de enchimento, rechupes, inclusões, porosidades,...). Estudo da influência dos parâmetros de ensaio sobre o desgaste em ligas de alumínio e compósitos com matriz de alumínio reforçado com partículas cerâmicas via processos de fundição e reofundição. Estudos comparativos entre os resultados de simulações via CAE e resultados experimentais na fundição sob pressão de ligas de alumínio, com enfase na avaliação da influência de parâmetros de processo sobre a ocorrência de defeitos como solda fria, falta de enchimento e porosidades.

 

Metalurgia Física

Cesar Edil da Costa

Estudo de propriedades mecânicas correlacionadas com a microestrutura. Técnicas metalográficas para o estudo de novas ligas e novos materiais. Estudo metalúrgico relacionado à falhas de materiais. Analise de imagem micro e macroesturas.


Metalugia do Pó

Cesar Edil da Costa

Processos de fabricação de Pós na obtenção de novas ligas através de processos de moagem em moinhos de bolas e moinhos de alta energia. Extrusão de pós para a obtenção de produtos consolidados. Obtenção e estudo de novos materiais. Obtenção e estudo de materiais compósitos base alumínio e materiais ferrosos. Reciclagem de materiais através da técnica de Metalurgia do pó.

Processamento de Temoplásticos

Ricardo Pedro Bom

Um dos segmentos industriais mbem desenvolvido na região de Joinville é a industria de processamento de materiais poliméricos. Existe uma forte tendência ao processamento de termoplásticos pelos diversos processos de transformação, sendo a injeção e a extrusão os principais processos, se bem que, podemos encontrar empresas dedicadas ao processamento de elastômeros e termofixos. Portanto é natural que em um curso de Mestrado em Materiais apresente interesse nestes processos. Assim, a linha de pesquisa processamento de termoplásticos nasceu com o interesse de se conhecer e aprimorar a técnica. Basicamente, estuda-se o processo de injeção de termoplásticos e a extrusão. Assim, dedicamos parte de nosso trabalho a simulação do processo de injeção seja analisando os resultados de um aplicativo comercial ou seja no desenvolvimento de um aplicativo que descreva o parte do processo de injeção.

Reciclagem e Reaproveitamento de Resíduos Sólidos Industriais

Nelson H. A. Camargo
     Marilena Valadares Folgueras
     
     O Grupo de pesquisa de resíduos sólidos industriais do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais é formado por professores e alunos da UDESC e por profissionais do setor privado. Atualmente o Programa está desenvolvendo vários projetos de pesquisa em parceria com empresas do Estado de Santa Catarina com o objetivo de valorizar os resíduos, preservar o meio ambiente e reduzir os custos com a incineração ou a disposição de resíduos em aterros industriais. Esses projetos estão sendo realizados através de trabalhos de dissertações de mestrado e de iniciação científica. Os resultados obtidos mostram que certos resíduos podem ser usados na fabricação de novos materiais para aplicações em áreas tecnológicas. A aplicação desses materiais é avaliada dentro de metodologias científicas apropriadas através de estudo do comportamento dos materiais nas condições de uso. Os materiais são estudados através de ensaios mecânicos e análises morfológica, física, química, térmica e estrutural com o auxílio de equipamentos de caracterização tais como Microscopia Eletrônica de Varredura, micro-análise por EDS, Difractometria de Raios X, Espectrometria no Infra-vermelho, análise térmica ATD, DTG, TG e dilatometria, além de outras técnicas utilizadas em outras instituições ou empresas para melhor avaliar o comportamento a fim de estabelecer a(s) área(s) de aplicação dos novos materiais.

 

Reciclagem de Polímeros

Sérgio Henrique Pezzin

Devido às propriedades e facilidades de processamento dos materiais plásticos comparados com outros materiais como o vidro, a madeira, os metais, entre outros, vem aumentando de maneira acelerada a aplicação dos plásticos no mercado. Com isso, a quantidade de resíduos urbanos e industriais referentes aos materiais plásticos vem crescendo. Dentre estes, o poli(tereftalato de etileno), PET, é um dos materiais que nos últimos anos vem crescendo no mercado e, apesar de ser um dos plásticos mais reciclados na atualidade, a quantidade não reciclada desta resina é elevada. Sua reciclagem, além de desviar lixo plástico dos aterros, utiliza apenas 30% da energia necessária para a produção da resina virgem, e o material tem a vantagem de poder ser reciclado várias vezes sem prejudicar a qualidade do produto final. Estudos vêm sendo realizados com o intuito de misturar o PET reciclado com outros materiais poliméricos, como por exemplo o polietileno e poliestireno.


Simulação Numérica de Processos de Conformação

José Divo Bressan

Atualmente, na prática da engenharia, os processos industriais de fabricação estão sendo modelados matematicamente de modo crescente com o emprego de computadores. O modelamento analítico ou numérico dos processos de fabricação tem grande potencial para aumentar a velocidade e qualidade dos processos, como também reduzir os custos através dos seguintes fatores:

  • redução do número de iterações nas tentativas experimentais (erro-acerto),
  • permite a construção rápida de modelo ou prototipo,
  • gera um embasamento físico para um controle em tempo real do processo,
  • melhora a visualização do processo.

O modelamento matemático, analítico ou simulação numérica, permite o cálculo das "variáveis de campo" como tensões de escoamento plástico, componentes das tensões e deformações, temperatura, etc., das quais podemos prever os seguintes resultados:

  • distorções geométricas da peça e tensões residuais,
  • parâmetros da microestrutura para previsão do limite de escoamento, tenacidade, tamanho de grão, estado do precipitado, etc.,
  • defeitos microestruturais : acabamento superficial, porosidades e trincas. (informações adicionais)


Tratamentos Térmicos

Cesar Edil da Costa

Estudo detalhado de tratamentos térmicos de aços. Estudo detalhado de tratamentos térmicos de ligas de alumínio quanto a temperaturas e tempos de solubilização e condições de precipitação. Tratamentos térmicos superficiais por plasma em colaboração com o Departamento de Física.

Tribologia

José Divo Bressan

A Tribologia, "a ciência do atrito, desgaste e lubrificação de superfícies solidas em movimento relativo", atualmente é considerada como uma das linhas principais de pesquisa da Ciência e Engenharia dos Materiais. Certamente a tribologia é interdisciplinar e utiliza os conhecimentos tanto do físico, do químico, do engenheiro mecânico como também do cientista de materiais.

O desgaste de componentes de máquinas tem uma influência direta na eficiência, confiabilidade e qualidade das máquinas e processos de fabricação, nas suas ferramentas e nos seus produtos gerados. Portanto, o desgaste e o atrito tem sido um assunto de grande preocupação devido a necessidade de reparo do componente, falhas em máquinas e paradas indesejáveis da linha de produção. Alem disso, a tendência atual é aumentar ainda mais as velocidades de produção das máquinas e de se utilizar materiais mais leves, e consequentemente, a velocidade e os níveis de tensões nessas máquinas aumentarão e, por isso, também crescerão os problemas de desgaste e fadiga.

 

Mecânica da Fratura




 

 
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