TÍTULO: ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE CORPOS POLIMÉRICOS A BASE DE ABS E PLA OBTIDOS POR IMPRESSÃO 3D

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1 TÍTULO: ESTUDO COMPARATIVO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE CORPOS POLIMÉRICOS A BASE DE ABS E PLA OBTIDOS POR IMPRESSÃO 3D CATEGORIA: EM ANDAMENTO ÁREA: ENGENHARIAS E ARQUITETURA SUBÁREA: ENGENHARIAS INSTITUIÇÃO: FACULDADE ENIAC AUTOR(ES): DIEGO ARAÚJO SILVA ORIENTADOR(ES): ESDRAS DUARTE DOS PASSOS, THIAGO ALEXANDRE ALVES DE ASSUMPÇÃO

2 1. RESUMO Os polímeros ABS e PLA são muito usados atualmente por terem características mecânicas que permitam serem empregados como matéria prima na grande maioria das impressoras 3D. Neste estudo foram produzidos corpos de prova, seguindo a norma ASTM D638, na impressora UP BOX+. Espera-se que o trabalho em questão sirva como um guia para a escolha não só da área de aplicação, mas também das configurações adequadas para obter o desempenho desejado, com base nas necessidades da área de aplicação escolhida. Assim, as propriedades dos corpos de prova produzidos nessas impressora serão comparados com dados da literatura, sendo estas obtidas analisando-se as curvas Tensão x Deformação de Engenharia por meio do ensaio de tração. Palavra chave: Impressora 3D. Corpo de prova polimérico. Ensaio de tração. Propriedades mecânicas. UPBOX+. 2. INTRODUÇÃO Atualmente, com os avanços da tecnologia, surgiram novos meios de se obter ou produzir peça ou produto na área industrial, e uma da inovação promissora é o uso da impressora 3D, que vem revolucionando a forma com a qual fabricamos um determinado produto, podendo sendo ela de baixo custo e fácil modo de operação, e o método de prototipagem rápida (RP), podendo alterar e modificar sua forma de construção e preenchimento, na maioria das impressoras são empregando os polímeros ABS e PLA para confeccionar as peças ou objeto, por terem características importantes e essenciais em suas composições. (BRANCO; MARTINS, 2017). O Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) é um termoplástico amorfo derivado do petróleo, formado por três monômeros: acrilonitrila, butadieno, e estireno. O ABS é um polímero com excelente resistência ao impacto a baixas temperaturas, entretanto tem como desvantagem a baixa resistência a solventes ( FERREIRA, 1997). 1

3 O Ácido Polilático (PLA) é um poliéster termoplástico feito com ácido lático a partir de fontes renováveis (mandioca, milho, batata, cana-de-açúcar, etc.) (NETO; SILVA; MORET, 2014), com grande vantagem na produção de embalagens, itens de descarte rápido e diversas aplicações na área médica ( DRUMOND, 2004 ). Devido a falta de conteúdos na literatura relacionados às propriedades mecânicas dos polímeros ABS e PLA, produzidas por impressão 3D, faz-se necessário o estudo do trabalho em questão. 3. OBJETIVOS Produzir e caracterizar corpos de prova poliméricos de ABS e PLA por impressão 3D e comparar suas propriedades com base na forma de construção dos mesmos, com o intuito de determinar as configurações adequadas para se obter produtos com o desempenho desejado. 4. METODOLOGIA O estudo irá analisar as propriedades mecânicas dos materiais poliméricos ABS e PLA, demonstrando as características distintas entre eles através do ensaio de tração de engenharia na máquina universal de ensaios. Os corpos de prova foram confeccionado na impressora UP BOX+ com os parâmetros: ângulo de impressão 45, preenchimento 99%, qualidade normal. As dimensões dos corpos de prova e as condições do ensaio de tração foram determinadas com base na norma ASTM D DESENVOLVIMENTO Para execução do teste, foram produzidos 2 corpos de prova, um com o material ABS e outro com PLA, ambos na cor branca fabricados na impressora 3D UP BOX+, com o preenchimento de 99% do corpo de prova. Os ensaios de tração dos corpos de prova, conforme a norma ASTM D638, foram submetido com uma velocidade de deslocamento de 5 mm/min, onde os dados são processados através da célula de carga e do extensômetro. Através das dimensões dos corpos de prova 2

4 e os dados de Força x Deslocamento, foi gerado um gráfico de Tensão x Deformação de Engenharia, de onde dados mostram as propriedades mecânicas foram extraídas (CALLISTER, 2008). 6. RESULTADOS PRELIMINARES Os resultados mostram que houve uma grande variação das propriedades se comparados com os dados da literatura. Um estudo mais detalhado se faz necessário para entender as mudanças nas propriedades mecânicas. Tabela 1 - Dados comparativos de corpos poliméricos PLA obtidos por impressão 3D e por injeção. Fabricação Módulo de Elasticidade (MPa) Limite de Escoamento (MPa) Tensão de Ruptura (MPa) Ductilidade (%) Impressão 3D 1073,1 22,72 20,24 5,35 Injeção (FINOTTI, 2014) 2480,0 54,3 63,2 4,98 Tabela 2 - Dados comparativos de corpos poliméricos ABS obtidos por impressão 3D e por injeção. Fabricação Módulo de Elasticidade (MPa) Limite de Escoamento (MPa) Tensão de Ruptura (MPa) Ductilidade (%) Impressão 3D 463,5 10,61 9,40 6,0 Injeção ( ARAÚJO, 2003) 1000,0 14,6 não informado 181,0 7. FONTES CONSULTADAS ARAÚJO, E. M.; HAGE JR, E.; CARVALHO, A. J. F. Compatibilização de blendas de poliamida 6/ABS usando os copolímeros acrílicos reativos MMA-GMA e MMA-MA. Parte 1: comportamento reológico e propriedades mecânicas das blendas. Polímeros [online], v. 13, n. 3, p , AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. D638-03: Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics, BRANCO, R. R. C.; MARTINS, K. Y. N. Elaboração de protocolo de ensaios mecânicos para avaliação da performance do material pla através da manufatura aditiva por meio do processo fdm, Paraíba CALLISTER JR, W. D. Ciência e Engenharia dos Materiais: Uma introdução. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008, 693p. 3

5 DRUMOND, W. S.; WANG, S. H.; MOTHÉ, C. G. Síntese e caracterização do copolímero poli (ácido lático-b-glicol etilênico). Polímeros [online], v. 14, n. 2, FERREIRA, L. A. S.; PESSAN, L. A.; HAGE JR, E. Comportamento mecânico e termo-mecânico de blendas poliméricas PBT/ABS. Polímeros [online], v. 19, n. 3, p , FINOTTI, P. F. M. Estudo do comportamento mecânico e biocompatibilidade de blendas PLA/PCL compatibilizadas e não-compatibilizadas Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo. NETO, T. A.; SILVA, A. N.; MORET, M. A. Análise e Modelagem de Propriedades Mecânicas E Térmicas de Blendas de PCL/PBAT E PLA.GT2 - Sistemas Complexos, II Workshop de Gestão, Tecnologia Industrial e Modelagem Computacional,