Influência da temperatura ambiente e da orientação de construção no comportamento mecânico do PLA após impressão 3D por extrusão

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: LIMA, Luis Fernando de
• Orientador(a): SHIMANO, Marcos Massao
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica
• Departamento: Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas - ICTE::Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: FFF.; Impressão 3D.; Comportamento termomecânico.; PLA.; Câmara ambiental.; 3D printing.; Thermomechanical behavior.; Environmental chamber.
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES
• Link de acesso: http://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/1389

A compreensão do comportamento termomecânico dos materiais é de suma importância para os pesquisadores e para a indústria no geral. Desde o processo de fabricação até o uso do produto final, a temperatura é um fator determinante, uma vez que diferentes variações de temperatura podem causar diferentes resultados nas propriedades físicas, químicas e mecânicas do material escolhido para determinada aplicação. O presente trabalho teve como objetivo analisar o efeito da temperatura nas propriedades mecânicas do PLA (ácido polilático) através da execução de ensaios de tração e de flexão em três pontos em corpos de prova fabricados por impressão 3D utilizando a tecnologia FFF (fabricação com filamento fundido). Os ensaios foram realizados em três diferentes temperaturas: 5 °C, 25 °C e 45 °C. Para isso, foi construído um equipamento capaz de controlar a temperatura durante a realização dos ensaios, com funcionamento similar ao de uma câmara ambiental comercial. Os corpos de prova foram impressos em três orientações diferentes (flat, on-edge e upright) e distribuídos em 9 grupos experimentais de 5 unidades para cada temperatura e orientação, totalizando 45 corpos de prova para cada ensaio. Foram analisadas a tensão máxima, o módulo de elasticidade e o limite de escoamento, sendo utilizado testes de análise de variância para verificar se havia diferença significativa entre os grupos. Nos ensaios à 5 °C os resultados mostraram que a diminuição da temperatura causa um aumento na rigidez do PLA, gerando um comportamento frágil com maiores valores de tensão e menores valores de deformação. Nos ensaios à 25 °C foi evidenciado um comportamento dúctil intermediário. Nos ensaios à 45 °C foi observado uma queda na resistência e um aumento da plasticidade do PLA, devido à proximidade da temperatura de transição vítrea. Os corpos de prova impressos nas orientações flat e on-edge apresentaram desempenho mecânico superior e similar. Por outro lado, os corpos de prova impressos na orientação upright apresentaram os menores valores das propriedades mecânicas analisadas, devido ao sentido de deposição das camadas em relação ser perpendicular ao sentido de aplicação das forças, o que causou a ruptura prematura dos corpos de prova durante os ensaios.