Influência dos parâmetros de preenchimento, forma e reforço nanoestruturado em matriz polimérica de PLA impressos em 3D

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: FARIAS, Dorivane Cohen
• Outros Autores: https://orcid.org/0009-0008-2100-4314
• Orientador(a): REIS, Marcos Allan Leite dos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pará
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
• Departamento: Campus Universitário de Ananindeua
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Nanoestruturas; Nanocompósitos; Padrões de preenchimento
• Palavras-chave em Inglês: Nanostructures; Nanocomposites; Infill patterns
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOES
• Link de acesso: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16447

Com o avanço da Manufatura Aditiva e suas aplicações em diversos segmentos industriais, torna-se cada vez mais importante investigar os parâmetros de processabilidade associados a esta tecnologia. Com isso, o presente estudo teve como finalidade investigar a influência da forma (sólida e honeycomb), dos padrões de preenchimento (concêntrico, hexágonos e triângulos) e das concentrações de Nanotubos de Carbono - NTCs (1% e 2% m/m) em matriz polimérica de (Poli (Ácido Láctico)) - PLA. O material foi confeccionado por meio da técnica de Modelagem por Fusão e Deposição - FDM. Os NTCs, o PLA e os nanocompósitos foram caracterizados por: Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV, Difração de Raios - X (DRX) e Espectroscopia Raman. As propriedades mecânicas foram analisadas por meio de ensaios de tração, compressão e impacto Charpy. Os resultados da análise por MEV antes e após o ensaio mecânico, mostram: vazios, NTCs, trincas, poros, rompimentos. A análise por DRX, mostra para os NTCs, dois picos de difração em: 2θ: 30,01°, e 2θ: 50,03°, enquanto o PLA e os nanocompósitos evidenciam a predominância da fase amorfa. Na caracterização Raman, as bandas vibracionais dos NTCs, PLA e dos nanocompósitos foram deconvoluídas em subbandas, os NTCs apresentaram as seguintes subbandas: DL, DR, DLO, Dmiddle, Gout, Ginn, D’, 2DL, 2DR, DL + Gout e DR + Ginn, no PLA as subbandas mais destacadas são associadas às vibrações simétricas e assimétricas de CH3. Nos nanocompósitos, as subbandas manifestam-se como sobreposição dos modos vibracionais de seus respectivos constituintes (PLA e NTCs). As análises mecânicas de tração, compressão e impacto Charpy mostram que os padrões de preenchimento, as formas e o nanoreforço influenciam nas propriedades mecânicas. Em tração, o padrão de preenchimento concêntrico apresentou melhor desempenho para ambas as formas, com 40,75 MPa para a forma sólida e 9,76 MPa para a honeycomb. Os nanocompósitos em tração apresentaram desempenhos inferiores à matriz. Em compressão, o padrão triangular apresentou melhor desempenho, com 52,8 MPa para a forma sólida e 20,8 MPa para a honeycomb. Os nanocompósitos em compressão apresentaram resistências superiores a matriz, com melhor desempenho na forma sólida o nanocompósito PLA/2%NTCs com 73,5 MPa, e, na forma honeycomb o PLA/1%NTCs, com 33,2 MPa. Em impacto Charpy na forma sólida, os padrões não diferem no desempenho. Porém, na forma honeycomb o padrão hexágono se destaca, com 2,88 J/m. Para os nanocompósitos, em ambas as formas, a fração PLA/2%NTCs apresentam melhores desempenhos, com 3,8 J/m para a sólida e 2,98 J/m para a honeycomb.