Análise da influência dos parâmetros de impressão 3D no comportamento estrutural de peças fabricadas com materiais poliméricos utilizando o processo FDM (Fused Deposition Modeling)

Abstract

O processo de fabricação por deposição de material fundido, conhecido como FDMFused Deposition Modeling na sigla em inglês, está ganhando destaque no cenário tecnológico através das impressoras 3D, devido à sua versatilidade e eficiência na produção de protótipos. Suas principais vantagens incluem agilidade e custo relativamente baixo associados à fabricação de peças e protótipos. No entanto, a aplicação plena desses métodos é restrita devido à complexidade técnica na previsão do comportamento mecânico dos componentes produzidos devido ao processo de fabricação em camadas. Nesse contexto, este estudo propõe estudar a influência dos parâmetros de impressão analisando o comportamento mecânico dos polímeros PLA comum e PLA com de fibras de carbono. Os parâmetros de impressão variados foram o número de camadas, a orientação e a velocidade de impressão. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios mecânicos de resistência a tração e medidas de dureza Shore. Os resultados mostraram que a adição de fibra de carbono no filamento altera os resultados dos testes de tração, mostrando uma superioridade em comparação com o PLA comum particularmente na ductilidade, sendo que a dureza se mantem em valores próximos. Em geral, para a maioria dos parâmetros de impressão, o PLA apresentou comportamento frágil caracterizado por uma ruptura em tração com pouca deformação plástica antes da falha. Em presença das fibras de carbono a aparência da superfície de fratura tornou-se mais rugosa, característica da fratura dúctil, devido à interação entre a matriz e as fibras. A variação de todos os parâmetros teve influência significativa na resistência a tração e na deformação até a ruptura de ambos os materiais, sendo que a orientação foi o parâmetro de maior influência.