Influência do percentual de preenchimento no comportamento mecânico de peças em PLA e ABS obtidas por Impressão 3D por extrusão

Autores

  • Marcos Massao Shimano Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)
  • Bruno Simões Barini Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)
  • Willian Baunier Melo Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)
  • Vinícius Abrão da Silva Marques Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)

DOI:

https://doi.org/10.18554/rbcti.v3i2.3298

Palavras-chave:

ABS, PLA, Impressão 3D, Comportamento mecânico.

Resumo

A tecnologia de impressão 3D por extrusão tem revolucionado a maneira como são fabricados peças e equipamentos. Esses processos permitem que sejam impressas peças com considerável complexidade geométrica a um baixo custo. Diferentes tipos de materiais termoplásticos podem ser utilizados. Tanto o tipo de material quanto os parâmetros do processo de impressão podem resultar em produtos com distintas propriedades mecânicas. Para verificar qual material tem o comportamento mais adequado a uma determinada aplicação, é necessário submetê-los a diferentes testes mecânicos, dentre estes os ensaios de flexão em 3 pontos e compressão. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento mecânico do PLA (Poli Ácido Lático),  e do ABS (Acrilonitrila Butadieno Estireno) utilizados na fabricação de corpos de prova com 15% e 30% de preenchimento, quando submetidos a esforços de flexão e compressão. As propriedades mecânicas analisadas foram a força máxima, a deformação até a força máxima e a rigidez. Os resultados indicaram que há diferenças estatisticamente significativas entre os grupos testados nos valores de força máxima para compressão, e rigidez para flexão. Os maiores valores para estas propriedades mecânicas foram apresentados pelo PLA com 30% de preenchimento. Para o teste de flexão o preenchimento teve influência direta na rigidez e para o teste de compressão a porcentagem de preenchimento influenciou em todas propriedades mecânicas avaliadas para ambos materiais. Nestes casos, quanto maior a porcentagem de preenchimento, maiores foram os valores observados. Ao caracterizar mecanicamente tais materiais o presente estudo colabora para que a manufatura aditiva resulte em produtos mais confiáveis, projetados conforme especificações técnicas validadas experimentalmente.

Biografia do Autor

  • Marcos Massao Shimano, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)

    Departamento de Engenharia Mecânica.

    Área de Projetos mecânicos, Materiais, Biomecânica e Bioengenharia.

  • Bruno Simões Barini, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)

    Departamento de Engenharia Mecânica

    Área de engenharia mecânica

  • Willian Baunier Melo, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)

    Departamento de Engenharia Mecânica

    Área de mecânica e eletrônica

  • Vinícius Abrão da Silva Marques, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM)

    Departamento de Engenharia Mecânica.

    Área de Projetos mecânicos, robótica, Biomecânica e Bioengenharia.

Referências

D Fila, Disponível em: https://3dfila.com.br/, Acesso em: 25 Out. 2018.

CASAVOLA, C. et al. Orthotropic mechanical properties of fused deposition modelling parts described by classical laminate theory. Materials and Design, v. 90, p. 453-458, 2016.

CHACÓN, J.M. et al. Additive manufacturing of PLA structures using fused deposition modelling: Effect of process parameters on mechanical properties and their optimal selection. Materials and Design, v. 124, p. 143-157, 2017.

DOMINGO-ESPIN, M. et al. Mechanical property characterization and simulation of fused deposition modeling Polycarbonate parts. Materials and design, v. 83, p. 670-677, 2015.

LEE, J.; HUANG A. Fatigue analysis of FDM materials. Rapid Prototyping Journal, v. 19, n. 4, p. 291-299, 2013.

MONTERO, M. et al. Material Characterization of Fused Deposition Modeling (FDM) ABS by Designed Experiments. In: Proceedings of the SME RPA Conference. Cincinnati, 2012.

SÖNMEZ, G.; YONG, C.K. Additive manufacturing of composites: current developments and use in the near future. In: UTWENTE 3D Printing Research Papers 2015/2016. Enschede, 2014.

TANIKELLA, N.G.; WITTBRODT, B.; PEARCE, J.M. Tensile strength of commercial polymer materials for fused filament fabrication 3D printing. Additive Manufacturing, v. 15, p. 40-47, 2017.

TORRES, J. et al. Mechanical Property Optimization of FDM PLA in Shear with Multiple Objectives. The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society, v. 67, n. 5, 1183-1193, 2015.

WANG, J. et al. A novel approach to improve mechanical properties of parts fabricated by fused deposition modeling. Materials and Design, v. 105, p. 152-159, 2016.

WU, W. et al. Influence of layer thickness and raster angle on the mechanical properties of 3D-Printed PEEK and comparative mechanical study between PEEK and ABS. Materials, v. 8, p.5834-5846, 2015.

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Publicado

2019-02-04

Edição

Seção

Artigos

Como Citar

Influência do percentual de preenchimento no comportamento mecânico de peças em PLA e ABS obtidas por Impressão 3D por extrusão. Revista Brasileira de Ciência, Tecnologia e Inovação, [S. l.], v. 3, n. 2, p. 178–190, 2019. DOI: 10.18554/rbcti.v3i2.3298. Disponível em: https://seer.uftm.edu.br/revistaeletronica/index.php/rbcti/article/view/3298. Acesso em: 14 maio. 2025.