DESIGN E DESENVOLVIMENTO DE ENGRENAGENS CILÍNDRICAS DENTES RETOS BASEADO NA OPTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA: TOPOLÓGICA

Este trabalho explora a redução de peso em engrenagens através da optimização do design e de métodos avançados de fabrico. As engrenagens são amplamente utilizadas em muitos sistemas industriais, mas a sua estrutura interna sólida aumenta frequentemente o peso global do sistema e o consumo de material. O estudo investiga formas de reduzir a massa do corpo da engrenagem, mantendo o desempenho mecânico exigido em aplicações práticas. Em vez de alterar o material, a investigação centra-se na optimização do layout interno do material utilizando design generativo e estruturas em treliça (lattice). O design generativo, também conhecido como optimização topológica, utiliza métodos matemáticos para distribuir o material de forma eficiente dentro de um espaço de design definido, com base em cargas, condições de contorno e restrições. Paralelamente, as estruturas em treliça inspiradas em padrões biológicos utilizam células unitárias repetitivas para reduzir o peso, mantendo a integridade estrutural. A análise estática de uma engrenagem helicoidal com uma estrutura em treliça uniforme ajuda a determinar a espessura adequada das vigas e a optimizar a configuração da treliça. Todo o processo de design e análise é realizado utilizando o software NX CAD. Os modelos optimizados são então fabricados através de fabrico aditivo baseado em FDM.