Desenvolvimento e fabricação de uma mini-impressora 3D para cerâmicas

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Garcia, Luis Hilário Tobler
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 3D print; Ceramic; Cerâmica; Design methodology; Impressão tridimensional; Metodologia de projeto; Mini impressora 3D; Prototipagem rápida; Rapid prototype; Three-dimensional printing
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18146/tde-30052011-124131/

O trabalho trata do estudo do processo de impressão tridimensional e desenvolvimento de uma impressora para a produção de corpos-de-prova cerâmicos. A técnica de impressão tridimensional pertence ao grupo de prototipagem rápida e consiste na obtenção de um corpo sólido a partir de um modelo digital de três dimensões, através do fatiamento do modelo tridimensional e da impressão seqüencial de suas respectivas fatias. Durante o processo de impressão, deposita-se um ligante sobre camadas sucessivas de pó e em cada camada, o ligante consolida o pó no formato bidimensional da fatia, que por fim soma-se as outras fatias subseqüentes, consolidando assim o formato tridimensional do modelo. Os equipamentos convencionais de impressão 3D utilizam pós a base de gesso e acrílico, onde o ligante, a base de água, fornece a primeira adesão química; posteriormente é infiltrada uma resina para fornecer uma ligação com o pó de acrílico. Na impressão de cerâmica a base de alumina ou zircônia, o desenvolvimento de ligantes tem de ser realizado visando à adesão química e orgânica combinadas antes da sinterização. Neste projeto, uma mini impressora 3D para corpos de prova foi desenvolvida e com ela foram produzidos corpos de geometria simples e seção constante, cujo projeto, custo, manutenção simplificada e econômica possibilita também o emprego de materiais agressivos nos ligantes, com risco de danificação de componentes, a exemplo de ácido fosfórico, porém com baixo custo de recuperação. Foram analisados diversos tipos pelo dimensionamento de seus aglomerados, fluidez e densidade. Obteve-se pó a base de gesso por R$15,00 o kilograma. Corpos de prova foram analisados com relação à resistência mecânica por flexão de três pontos, densidade, porosidade aparente e imagens por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Um protótipo de uma mini-impressora foi idealizado, projetado e fabricado, soluções originais e econômicas foram propostas e na sua validação alguns conceitos necessitam de melhorias, ainda assim foram obtidos resultados promissores. Foi desenvolvida uma formulação de pó baseado em gesso que teve o custo de aproximadamente 5% do produto importado.