Biblioteca Digital de Teses e Dissertações PÓS-GRADUAÇÃO SCTRICTO SENSU Programa de Mestrado Profissional em Inovações e Tecnologias
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Tipo: Dissertação
Título: Influência da temperatura ambiente e da orientação de construção no comportamento mecânico do PLA após impressão 3D por extrusão
Autor(es): LIMA, Luis Fernando de
Primeiro Orientador: SHIMANO, Marcos Massao
Resumo: 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.
Abstract: Understanding the thermomechanical behavior of the materials its essential for the researchers and the industry in general. From the manufacturing process to the use of the final product, temperature is a determining factor, since different temperature variations can cause different results in the physical, chemical and mechanical properties of the material chosen for a given application. The present work aimed to analyze the effect of temperature on the mechanical properties of PLA (polylactic acid) through tensile and three-point bending tests on specimens manufactured by 3D printing using FFF (Fused Filament Fabrication). The tests were carried out under three different temperatures: 5 °C, 25 °C and 45 °C. For this, an equipment capable of controlling the temperature during the tests was built, with operation similar to that of a commercial environmental chamber. The specimens were printed in three different orientations (flat, on-edge and upright) and distributed in 9 experimental groups of 5 units for each temperature and orientation, totaling 45 specimens for each test. The maximum stress, the modulus of elasticity and the yield limit were analyzed, and analysis of variance tests were used to verify if there was a significant difference between the groups. At 5 °C, the results showed that the decrease in temperature causes an increase in the stiffness of the PLA, creating a fragile behavior with higher stress values and lower strain values. In tests at 25 °C an intermediate ductile behavior was evidenced. At 45 °C, the results showed a drop in resistance and an increase in PLA plasticity, due to the proximity of the glass transition temperature. The specimens printed in the flat and on-edge orientations showed superior and similar mechanical performance. On the other hand, the specimens printed in the upright orientation showed the lowest values of the mechanical properties analyzed, due to the direction of deposition of the layers being perpendicular to the direction of the applied load, which caused the premature rupture of the specimens during the tests.
Palavras-chave: FFF.
Impressão 3D.
Comportamento termomecânico.
PLA.
Câmara ambiental.
FFF.
3D printing.
Thermomechanical behavior.
PLA.
Environmental chamber.
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Sigla da Instituição: UFTM
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas - ICTE::Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/1389
Data do documento: 25-Fev-2021
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