Inspecção de componentes microfabricados com células bacterianas: simulação, instrumentação e validação experimental

Inácio, Patrick Lourenço

http://hdl.handle.net/10362/12170

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Autores

Inácio, Patrick Lourenço

Orientador(es)

Santos, Telmo

Resumo(s)

Desenvolvimentos recentes demonstraram que a utilização de células bacterianas constitui uma técnica de Ensaios Não Destrutivos viável para a identificação de micro defeitos superficiais, com dimensões inferiores a 10 mícron, em alguns materiais de engenharia. Contudo, os desenvolvimentos são sobretudo de carácter experimental, qualitativo e restritos a poucos materiais, não sendo possível relacionar convenientemente os resultados com os parâmetros dos ensaios, nem explicar as causas desses resultados ou prever os efeitos de parâmetros ainda não testados. O objectivo deste trabalho é alargar a técnica a um leque mais abrangente de materiais, desenvolver equipamento dedicado complementar ao existente, instrumentar os equipamentos utilizados, e estabelecer as bases para um modelo da mobilidade das bactérias durante a fase de penetração. Foram utilizadas três estirpes de bactérias em provetes com defeitos artificiais em dez materiais de engenharia, e também em componentes microfabricados com defeitos reais. Foram produzidos e testados dois equipamentos para aplicação de campos magnéticos triaxiais com ímanes permanentes e com solenóides. Procedeu-se à instrumentação de equipamentos para medir a intensidade dos campos magnéticos em função dos parâmetros de inspecção. Estabeleceu-se um modelo analítico expedito, baseado na vibração forçada amortecida, para descrever e prever a dinâmica das bactérias em meio aquoso sujeitas a forças eléctricas ou magnéticas harmónicas. Foi realizada uma simulação numérica caracterizar os campos eléctricos e magnéticos nas condições de ensaio. Os resultados experimentais mostraram que é possível identificar defeitos artificiais com profundidades de 1,2 μm, 3,2 μm, 2,0 μm e 1,8 μm em AISI 304L, AA1100, cobre, e Ti6Al4V, respectivamente. As imagens de microscópio electrónico de varrimento evidenciaram a presença de bactérias no interior de defeitos com 5 μm nos provetes microfabricados. Os resultados da simulação numérica foram coerentes com a experimentação. Em suma, os diversos resultados permitiram aprofundar o conhecimento processual e fenomenológico da técnica de END baseada em células bacterianas.