Manufatura aditiva : estudo de parâmetros de impressão

Abstract

A prototipagem 3D, também conhecida como, manufatura aditiva, foi criada nos anos de 1980 e vem ganhando espaço no mercado atual. Existem vários métodos conhecidos de impressão 3D, sendo a Modelagem por Fusão e Deposição a mais popular por apresentar baixo custo e fácil manipulação. Acompanhando a grande evolução da manufatura aditiva, diferentes filamentos começaram a surgir no mercado. Dentre as matérias-primas mais comuns, pode-se citar a acrilonitrila butadieno estireno (ABS) e o poliácido láctico (PLA), polímeros estudados no presente trabalho. Quatro filamentos de ABS e três de PLA com diferentes colorações foram analisados quanto à temperatura de impressão. Ainda, caracterizações química, térmica e mecânica foram realizadas para analisar a influência dos pigmentos nos filamentos. A temperatura de impressão considerada mais adequada, tanto para o ABS quanto para o PLA, foi a menor temperatura da faixa fornecida pelo fabricante do filamento. De maneira geral, nas análises de DSC, TGA e FTIR, foi possível perceber que os pigmentos não exercem influência considerável sobre as características dos filamentos e que o ABS possui uma maior resistência térmica do que o PLA. Nos ensaios mecânicos, realizados segundo a norma ASTM D638, constatou-se que, apesar do PLA suportar uma tensão maior que o ABS, ele apresenta uma ductilidade menor. Por fim, foi impresso um protótipo de bomba centrífuga a ser utilizado como modelo didático em sala de aula para estimular o aprendizado. Para a impressão desse protótipo, foram utilizadas duas configurações diferentes no software de impressão: com e sem o uso de suportes que auxiliam na impressão de partes suspensas. Apesar da utilização do suporte levar a uma peça com menos defeitos em relação àquela sem o uso deste artifício, necessita-se avaliar outros parâmetros de configuração de impressão para obter peças com melhor acabamento.

3D prototyping, also known as additive manufacturing, was created in the 1980s and has been gaining ground in the industry. There are several known methods of 3D printing, with Fusion and Deposition Modeling being the most popular because of its low cost and easy handling. Following the great evolution of additive manufacturing, different filaments began to appear. Among the most common raw materials, we can mention acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and polylactic acid (PLA), polymers studied in the present work. Four ABS and three PLA filaments with different colors were analyzed for their printing temperature. Also, chemical, thermal and mechanical characterizations were performed to analyze the influence of pigments on the filaments. The most suitable printing temperature for both ABS and PLA was the lowest temperature in the range provided by the filament manufacturer. In general, in the analysis of DSC, TGA and FTIR, it was possible to conclude that the pigments do not exert considerable influence on the characteristics of the filaments and that ABS has a greater thermal resistance than PLA. In the mechanical tests, carried out according to ASTM D638, it was found that, despite the PLA withstanding a higher tension than ABS, it has a lower ductility. Finally, a prototype of a centrifugal pump was printed to be used as a didactic model in the classroom to stimulate learning. For the printing of this prototype, two different configurations were used in the printing software: with and without the use of supports that help in the printing of suspended parts. Although the use of the support leads to a part with fewer defects compared to the one without the use of this device, it is necessary to evaluate other parameters of printing configuration to obtain parts with a better finish.