Avaliação do comportamento mecânico de polímero ABS na impressão 3D

Abstract

As técnicas e os materiais que são aplicados na manufatura aditiva estão passando por um processo de transformação nos últimos anos, onde suas aplicações nas áreas de arquitetura, engenharia e construção (AEC), vêm crescendo e ganhando novos horizontes. No entanto, o custo do material, aliados às limitações da produção e dimensões dos modelos, bem como a performance estrutural ainda impedem o impacto significativo na produção de componentes para edificações. O objetivo desta pesquisa, baseia-se na avaliação do comportamento mecânico do polímero ABS na impressão 3D, trazendo comparações, ensaios mecânicos e simulações de corpos de prova (CPs) impressos e também análises microscópicas das fibras internas dos modelos. Nesse sentido, as análises inicialmente arroladas promoveram a comprovação da eficiência mecânica através de ensaios destrutivos nos CPs. Os modelos testados mostraram-se resistentes fisicamente, tendo em vista os ensaios reais, as simulações e as variações dos pontos principais característicos em cada modelo. Para os CPs menores a diferença entre os modelos maciços e de malha foi superior a 50% em seu desempenho mecânico, já nos modelos maiores essa diferença diminui para valores próximos a 20%. A simulação mostrou ser uma ferramenta útil nas análises estruturais, porém é necessário que mais estudos sejam realizados a respeito da implantação de dados nos programas utilizados para que os resultados possam ser mais coesos. A análise microscópica revelou detalhes pertinentes à resistência do CPs através do comportamento de suas fibras internas. Por fim, o estudo demonstra que a impressão 3D aponta para um caminho promissor na inovação da indústria AEC. Palavras-chave: Manufatura Aditiva. Impressão 3D. Polímeros. Performance Estrutural.The techniques and materials that are used in additive manufacturing are undergoing a transformation process in recent years, where their applications in the areas of architecture, engineering and construction (AEC), have been growing and gaining new horizons. However, the cost of the material, combined with the production limitations and dimensions of the models, as well as the structural performance still prevent the significant impact on the production of building components. The objective of this research is based on the evaluation of the mechanical behavior of the ABS polymer in 3D printing, bringing comparisons, mechanical tests and simulations of printed specimens (CPs) and also microscopic analyzes of the internal fibers of the models. In this sense, the analyzes initially listed promoted the proof of mechanical efficiency through destructive tests on CPs. The tested models proved to be physically resistant, considering the real tests, the simulations and the variations of the main characteristic points in each model. For the smaller CPs, the difference between the solid and mesh models was greater than 50% in their mechanical performance, whereas in the larger models this difference decreases to values close to 20%. The simulation has proved to be a useful tool in structural analysis, but it is necessary that more studies be carried out regarding the implementation of data in the programs used so that the results can be more cohesive. The microscopic analysis revealed details pertinent to the resistance of the CPs through the behavior of its internal fibers. Finally, the study demonstrates that 3D printing points to a promising path in AEC industry innovation. Keywords: Additive Manufacturing. 3D Printing. Polymers. Str