Reciclagem de PETG para produção de filamentos e aplicação em Manufatura Aditiva

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Flores, João Daniel Seno
Orientador(a): Costa, Lidiane Cristina lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.14289/23087
Resumo: In the search for a more sustainable society, one of the main challenges of today is the environmental, social and economic damage caused by the predominance of the linear economy. An alternative is the return of polymeric waste to the production chain (reverse logistics) for application in new manufacturing methods, such as Additive Manufacturing (MA), with an emphasis on Fused Filament Fabrication (FFF). In this aspect, this master's work proposed the application of Poly(ethylene terephthalate) glycol (PETG) residues, arising from the manufacture of Faceshields (Auxiliary EPI to prevent the transmission of Covid-19), for the production of filaments for the FFF. Initially, PETG in flake format was characterized by FTIR, NMR, parallel plate and capillary rheometry, TGA and DSC, identifying in the last it as a semi-crystalline PETG. Subsequently, by simulating 5 cycles of mechanical PETG recycling and obtaining filaments at the end of each cycle, the influence of reprocessing on the rheological and thermal properties of these filaments was evaluated with parallel plate and capillary rheometry tests, TGA and DSC. To analyze the influence of recycling, the 5 filaments were used in the additive fabrication of specimens (Norm ABNT D638 - Type I) with a deposition angle of ± 45° and fabrication quality using a calibration standard (#3DBenchy). Despite the reprocessing causing polymer degradation, verified by the reduction of viscosity and favoring crystallization, all filaments were adequate for application in FFF. In tensile strength there is a growth from the 1st to the 3rd processing cycle and subsequent reduction to the 5th cycle, mainly due to the variation in molar mass and molecular diffusion. In the analysis of manufacturing quality, it was found that the most reprocessed filaments had better surface / dimensional quality due to higher crystallization kinetics.
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An alternative is the return of polymeric waste to the production chain (reverse logistics) for application in new manufacturing methods, such as Additive Manufacturing (MA), with an emphasis on Fused Filament Fabrication (FFF). In this aspect, this master's work proposed the application of Poly(ethylene terephthalate) glycol (PETG) residues, arising from the manufacture of Faceshields (Auxiliary EPI to prevent the transmission of Covid-19), for the production of filaments for the FFF. Initially, PETG in flake format was characterized by FTIR, NMR, parallel plate and capillary rheometry, TGA and DSC, identifying in the last it as a semi-crystalline PETG. Subsequently, by simulating 5 cycles of mechanical PETG recycling and obtaining filaments at the end of each cycle, the influence of reprocessing on the rheological and thermal properties of these filaments was evaluated with parallel plate and capillary rheometry tests, TGA and DSC. To analyze the influence of recycling, the 5 filaments were used in the additive fabrication of specimens (Norm ABNT D638 - Type I) with a deposition angle of ± 45° and fabrication quality using a calibration standard (#3DBenchy). Despite the reprocessing causing polymer degradation, verified by the reduction of viscosity and favoring crystallization, all filaments were adequate for application in FFF. In tensile strength there is a growth from the 1st to the 3rd processing cycle and subsequent reduction to the 5th cycle, mainly due to the variation in molar mass and molecular diffusion. In the analysis of manufacturing quality, it was found that the most reprocessed filaments had better surface / dimensional quality due to higher crystallization kinetics.Na busca por uma sociedade mais sustentável, um dos principais desafios da atualidade encontra-se nos malefícios ambientais, sociais e econômicos causados pela predominância da economia linear. Uma alternativa está no retorno dos resíduos poliméricos à cadeia produtiva (logística reversa) como na aplicação em novos métodos de fabricação, como na Manufatura Aditiva (MA), com destaque para a Fabricação por Filamento Fundido (FFF). Neste aspecto, esse trabalho de mestrado propôs a aplicação de resíduos de Poli(tereftalato de etileno) glicol (PETG), advindos da fabricação de Faceshields (EPI auxiliar para prevenção à transmissão da Covid-19), para a produção de filamentos destinados à FFF. Inicialmente caracterizou-se o PETG em formato de flake com os ensaios de FTIR, RMN, reometria de placas paralelas e capilar, TGA e DSC, identificando-o neste último como um PETG semicristalino. Na sequência, por meio da simulação de 5 ciclos de reciclagem mecânica do PETG e obtenção de filamentos ao final de cada ciclo, avaliou-se a influência do reprocessamento nas propriedades reológicas e térmicas desses filamentos com os ensaios de reometria de placas paralelas e capilar, TGA e DSC. Para análise da influência da reciclagem, os 5 filamentos foram empregados na fabricação aditiva de corpos de prova (Norma ABNT D638 - Tipo I) com ângulo de deposição de ± 45° e um padrão de calibração (#3DBenchy) para análise da qualidade de fabricação. Apesar do reprocessamento ocasionar à degradação do polímero, verificado pela redução da viscosidade e favorecimento da cristalização, todos os filamentos apresentaram-se adequados para aplicação na FFF. Na resistência à tração observa-se um crescimento do 1o até o 3o ciclo de processamento e posterior redução até o 5o ciclo, devido principalmente a variação na massa molar e difusão molecular. Na análise da qualidade de fabricação verificou-se que os filamentos mais reprocessados apresentaram melhor qualidade superficial/dimensional devido a maior cinética de cristalização.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)88887.474416/2020-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarhttps://link.springer.com/article/10.1186/s40712-024-00163-xAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessRecyclingAdditive ManufacturingFused Filament FabricationENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS9. Indústria, Inovação e Infraestrutura12. Consumo e Produção ResponsáveisPoli(tereftalato de etileno) glicol (PETG)ReciclagemManufatura AditivaFabricação por Filamento FundidoPoly(ethylene terephthalate) glycol (PETG)Reciclagem de PETG para produção de filamentos e aplicação em Manufatura AditivaPost-consumption PETG recycling for filament production and application in Additive Manufacturinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALJoão Daniel Seno Flores - Dissertação .pdfJoão Daniel Seno Flores - Dissertação .pdfapplication/pdf6243170https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/1d51de44-31eb-410d-8070-35487b77f390/downloadcae5bcbc4b943f8c3e9a0af7881bc534MD52trueAnonymousREADTEXTJoão Daniel Seno Flores - Dissertação .pdf.txtJoão Daniel Seno Flores - Dissertação .pdf.txtExtracted texttext/plain102936https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/17d3c840-ec48-4c46-90e9-47a723fb51df/downloadaa8e4cff31d903600b676f381444b578MD54falseAnonymousREADTHUMBNAILJoão Daniel Seno Flores - Dissertação .pdf.jpgJoão Daniel Seno Flores - Dissertação .pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3789https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/cec19dd4-72c8-4ffe-9b11-82d27191e726/downloadd75e94eb8cfd6b5ad5e1310fab0b4db2MD55falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8906https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/b791bc3e-1006-4067-a9bc-834d8acdd3f3/downloadfba754f0467e45ac3862bc2533fb2736MD53falseAnonymousREAD20.500.14289/230872025-11-26T03:02:32.031995Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/23087https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-11-26T03:02:32Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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