Os efeitos da variação nos parâmetros de fabricação e do percentual de umidade nas propriedades mecânicas de componentes fabricados por FDM em poliamida

Abstract

A manufatura aditiva por FDM (Fused Deposition Modeling) progressivamente se mostra como um método de fabricação aplicável em componentes com responsabilidade estrutural. Por outro lado, para permitir avanços mais efetivos nesse contexto, ainda são necessários estudos referentes às propriedades mecânicas frente a variações de parâmetros de fabricação e condições de operação do material, como em ambiente com alta umidade relativa. Com esse objetivo, o estudo avalia os impactos na resistência mecânica da variação da altura de camada e do percentual de saturação em água em componentes fabricados por FDM em duas direções de impressão distintas empregando a poliamida (PA) como material. São propostos oito casos de estudo, utilizando as alturas de camada de 0,15 mm e 0,3 mm e condições de umidade do material seco e saturado, nas direções de impressão horizontal (XY) e vertical (ZX) sobre a mesa de impressão. Com base nos resultados, observa-se que maiores alturas de camada geram percentuais de saturação mais elevados para as duas direções de impressão analisadas, o que, por sua vez, pode modificar o comportamento mecânico do material. Os resultados mostram que para as duas alturas de camada existem reduções relevantes após a saturação em água na resistência à tração especialmente na direção ZX, e no módulo de elasticidade na direção XY. Comparando-se apenas as alturas de camada, observa-se um aumento na resistência à tração com a diminuição da altura de camada para a maioria dos casos de estudo.

Additive manufacturing by FDM (Fused Deposition Modeling) is progressively showing itself as a manufacturing method applicable in components with structural responsibility. On the other hand, to allow more effective advances in this context, studies are still needed regarding the mechanical properties in the face of variations in manufacturing parameters and operating conditions of the material, such as in an environment with high relative humidity. With this objective, the study evaluates the impacts on the mechanical resistance of the variation of layer height and of the saturation percentage in water in components manufactured in two different printing directions using polyamide (PA). Eight case studies are proposed, using layer heights of 0.15 mm and 0.3 mm in dry and saturated conditions of the material, in the horizontal (XY) and vertical (ZX) printing directions on the printing platform. Based on the results, it is observed that higher layer heights generate higher saturation percentages for the two analyzed printing directions, which in turn can modify mechanical behavior. The results show that for the two layer heights there are relevant reductions after saturation in water in the tensile strength especially in the ZX direction, and in the modulus of elasticity in the XY direction. When comparing the layer heights exclusively, an increase in the tensile strength is observed with the decrease in the layer height for most case studies.