Fabricação Digital e Manufatura de Meios Porosos Artificiais

Abstract

Atualmente, a caracterização de materiais porosos é altamente dependente nas propriedades físicas de amostras reais, que então são convertidas para amostras virtuais em 3D pela técnica de microtomografia. A estrutura necessária para usar a microtomografia é altamente restrita, com um alto custo na sua operação e aquisição. Esse estudo mostra que é possível fabricar digitalmente um meio poroso com as características similares a de rochas reais, e procura desenvolver um método para se chegar a quaisquer valores de propriedades do meio poroso que foram definidas previamente, como distribuição de tamanho de grão, esfericidade e porosidade. O meio poroso digital é gerado por software disponível na literatura, que modifica um grão esférico com uma função chamada ruído de Perlin, baseada em parâmetros como amplitude, frequência, lacunarity, persistance e octave count. Vários formatos de grãos podem ser gerados pela modificação de um ou mais desses parâmetros. Ainda por cima, existem opções para configurar o numéro de grãos, o tamanho do domínio, a sua densidade de probabilidade para cada tamanho, entre outros. O meio poroso digital pode então ser convertido para imagens binárias, onde as análises podem ser feitas normalmente com softwares já utilizados em amostras reais. É possível então criar um algoritmo, onde ao definir alguns parâmetros inicias de modo que as propriedades fiquem mais próximas possíveis das desejadas, podemos variar os valores de alguns parâmetros da função ruído de Perlin e analisar com qual desses valores temos o resultado mais próximo do desejado. Com isso, se vê a possibilidade de criar diversas amostras de meios porosos com qualquer propriedade, seja ela simulando um material real ou com valores fícticios. Com a possibilidade da microfabricação por manufatura aditiva, podemos então construir essa amostra digital com diversos materiais, o que alterariam ainda mais as propriedades de transporte do meio poroso, que seria então utilizado para ensaios, fins didáticos ou aplicações industriais.