[pt] DESENVOLVIMENTO DE BIOCOMPÓSITOS FABRICADOS POR MANUFATURA ADITIVA COM O USO DE FIBRAS NATURAIS CONTÍNUAS COMO REFORÇO POR FABRICAÇÃO DE FILAMENTOS FUNDIDOS (FFF)

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: NATALIA VICTORIA DOS SANTOS
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: MAXWELL
• Palavras-chave em Português: [pt] IMPRESSAO 3D; [pt] FABRICACAO POR FILAMENTO FUNDIDO; [pt] FIBRA NATURAL; [pt] BIOCOMPOSITO; [en] 3D PRINTING; [en] FUSED FILAMENT FABRICATION; [en] NATURAL FIBER; [en] BIOCOMPOSITE
• Link de acesso: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=70676&idi=1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=70676&idi=2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.70676

[pt] Manufatura aditiva (impressão 3D) evoluiu da prototipagem para a produção de estruturas complexas com materiais avançados, possibilitando designs inovadores e reduzindo o desperdício de recursos. No entanto, o uso de polímeros em componentes estruturais é limitado por suas propriedades mecânicas e longos tempos de impressão. Em resposta à crescente demanda da indústria da construção por materiais sustentáveis, esta tese se concentra no desenvolvimento de biocompósitos reforçados com fios contínuos de fibras naturais (juta, rami, sisal e linho) e um polímero de ácido polilático (PLA). A pesquisa abrange o desenvolvimento de técnicas de impressão para fios naturais contínuos, análise termomecânica desses biocompósitos impressos, juntas adesivas impressas e a produção em larga escala de componentes de biocompósitos. Este estudo demonstrou a viabilidade do uso de um bico de grande diâmetro para a impressão de biocompósitos reforçados com fios vegetais, resultando em economia de energia e substituição de até 48,2 por cento do conteúdo polimérico, reduzindo assim a pegada de carbono do compósito. A análise térmica confirmou que as fibras naturais permanecem intactas na temperatura de processamento do PLA, enquanto a adição de fibras aumentou a temperatura de transição vítrea do compósito. O principal desafio na impressão de fibras naturais contínuas foi a impregnação da fibra, que impactou diretamente a adesão fibra-matriz e o desempenho mecânico. O método de filamento semiacabado (SF) melhorou a ligação da fibra, resultando em maior resistência à tração e módulo de elasticidade (até 18,4 por cento superior à impregnação no bico) e permitindo velocidades de impressão mais altas. Além disso, o reforço com fibras naturais aprimorou o comportamento mecânico de juntas adesivas sobrepostas simples, especialmente em aplicações bi-materiais. As juntas JFRP-madeira apresentaram as maiores cargas de falha, demonstrando seu potencial para estruturas mistas sustentáveis. Além disso, a otimização da orientação das camadas melhorou significativamente o desempenho mecânico, com ganhos de rigidez e resistência de até 35,2 por cento e 80,0 por cento, respectivamente. Os resultados destacam a viabilidade do reforço com fibras naturais contínuas na manufatura aditiva, abrindo caminho para aplicações estruturais escaláveis e sustentáveis. Trabalhos futuros devem se concentrar na melhoria da interação fibra-matriz por meio de pré-tratamentos e na otimização dos parâmetros de impressão para aprimorar o desempenho dos compósitos.