Estudo e desenvolvimento de equipamento para produção de filamento para fabrico aditivo reforçado com fibras contínuas

• Autor(a) principal: Picão, José Pedro da Silva
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/26653
• topic: Additive manufacturing; 3D printing; Rapid prototyping; Fused Deposition Modelling (FDM); Composite materials; Fibre reinforced filament; PLA; Carbon fibre; Fabrico aditivo; Impressão 3D; Prototipagem rápida; Modelagem por fusão e deposição (FDM); Materiais compósitos; Filamento reforçado com fibras; Fibra de carbono

O fabrico aditivo tem provado ser uma das tecnologias de fabrico de maior relevo e com crescimento mais acentuado nos últimos anos. Isto tem impulsionado uma elevada procura pela aplicação de materiais e soluções inovadoras que assegurem propriedades mecânicas superiores comparativamente a materiais mais convencionais, retendo as vantagens inerentes a este processo de fabrico. Por esta razão, as tecnologias de Modelagem por Fusão e Deposição (FDM) têm apresentado especial interesse na aplicação de filamentos poliméricos reforçados com fibras. O trabalho desenvolvido nesta dissertação apresenta o desenvolvimento de um equipamento para produção de filamento em PLA reforçado com fibras contínuas de carbono para ser aplicado em processos FDM. O projeto iniciou-se com uma extensa revisão bibliográfica do fabrico aditivo, das tecnologias FDM e da aplicabilidade de filamentos reforçados com fibras. Com isto, procedeu-se ao desenvolvimento do equipamento de produção de filamento, com base num protótipo já existente, sobre o qual foram idealizadas diversas otimizações com o objetivo de aumentar a qualidade, estabilidade dimensional e características do filamento produzido. Para tal, foram conduzidos diversos ensaios para otimização dos parâmetros de produção e para o estudo do impacto das melhorias implementadas até ser obtido um filamento com as propriedades e características necessárias. De forma a caracterizar e avaliar o filamento produzido, fizeram-se ensaios de calcinação para determinação do teor de fibras, assim como a obtenção de imagens por microscopia para avaliar a dispersão de fibras e geometria do filamento obtido. Os resultados obtidos foram bastante positivos, produzindo-se um filamento dimensional e geometricamente estável, com teor de fibras dentro do expectável e diâmetro médio bastante próximo do valor de referência. Considerou-se que o filamento produzido apresenta as características necessárias para ser aplicado a equipamentos de fabrico aditivo por FDM. Foram ainda realizados ensaios preliminares num equipamento deste tipo, que confirmaram o potencial da solução.