Desenvolvimento de estrutura para recuperação de energia por vibração utilizando manufatura aditiva.

Abstract

O objetivo do trabalho é o desenvolvimento de um recuperador de energia baseado em vibrações (Vibration-based Energy Harvesting), constituído de uma estrutura cujo movimento permita o acoplamento de elementos piezoelétricos para a recuperação/geração de energia elétrica, com objetivo final de alimentar sensores e outros sistemas de medição de pequeno porte. Tal estrutura é composta por material polímero de impressão 3D, denominado PETG e por um elemento piezoelétrico. Foram realizados diversos modelos numéricos no software ANSYS com sistemas modelados em CAD baseados em uma viga central com pastilhas de material piezoelétrico fixadas em sua superfície. Esta viga é engastada em uma de suas extremidades por meio de uma estrutura de encapsulamento e possui um eixo de massa variável, de acordo com o material, na outra extremidade para variar a frequência natural do conjunto. Em seguida, se deu o cálculo dos valores de tensão elétrica gerada pelo piezelétrico, a partir do movimento da estrutura. Os modelos numéricos desenvolvidos no mesmo software permitiram avaliar em qual faixa de frequência o fenômeno ocorre com melhores resultados. Assim, foi possível otimizar as dimensões da estrutura para permitir a sintonização de frequências específicas. Ao final do estudo, foram obtidos resultados computacionais que indicam maior geração de energia elétrica próximo às frequências naturais do mecanismo devido à maior amplitude de movimento e maiores deformações dos elementos piezelétricos.