Estudo e desenvolvimento de filamento de PET reciclado para impressoras 3D FDM.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferreira, Fyllipe Felix
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12937
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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De acordo com dados do relatório internacional Global Plastics Report (WWF), de março de 2019, o Brasil é o quarto maior produtor de lixo plástico do mundo, precedido apenas por Estados Unidos, China e Índia. Esse relatório internacional e a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), Lei Federal 12.305/10, recomendam a erradicação da má gestão de resíduos e o desenvolvimento de uma cultura que envolva a substituição do plástico virgem por materiais reciclados, criando assim um sistema livre de poluição plástica e gerando milhões de empregos em reciclagem e na refabricação de plásticos. O Brasil produz cerca de 11 milhões de toneladas de lixo plástico por ano, sendo que apenas 1,2% é reciclado. Um dos plásticos de maior presença no descarte urbano é o Politereftalato de etileno (PET), um polímero termoplástico de engenharia. Nesse contexto organizações têm conciliado a reciclagem de plásticos e a tecnologia da Impressão 3D para criar soluções inovadoras, de baixo custo e sustentáveis por meio do desenvolvimento de filamentos reciclados com alta qualidade. Essa prática permite criar uma cadeia de reciclagem de produtos plásticos que tem como base a logística reversa. A inserção dessa tecnologia de reciclagem em comunidades pobres possibilita o desenvolvimento econômico local, criando uma rede de negócios sociais sustentáveis, combinando a criação ética e venda de suprimentos sustentáveis de impressoras 3D. Inserido nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo o estudo e o desenvolvimento de filamentos de PET reciclado para serem utilizados em impressoras 3D do tipo FDM (Fused Deposition Modeling). Lascas e filamento de PET reciclado, pellets e filamento de PETG (Politereftalato de Etileno Glicol) foram caracterizadas pelas técnicas de DRX, Raman, TGA, DSC e MEV/EDS, com o objetivo de compreender as propriedades físicoquímicas desses polímeros. Em seguida, lascas de PET reciclado foram processadas, em diferentes temperaturas, em uma mini extrusora para se obter amostras de filamentos de PET reciclado. Medidas de diâmetro e rugosidade média foram efetuadas nas amostras de filamentos, indicando uma estabilidade dimensional satisfatória. Dentre as limitações do processo de extrusão destacam-se a baixa velocidade de processamento e a dificuldade de resfriar o material na saída da extrusora, essa última para evitar a cristalização do material, o que dificulta a fabricação de objetos em uma impressora 3D. Os resultados encontrados sugerem que o PET possui propriedades interessantes para a impressão 3D FDM, desde que ele seja adequadamente limpo e seco, e que o aparato para a fabricação do filamento seja mais robusto, como uma extrusora dupla-rosca que possibilite um melhor controle de temperatura e um sistema eficaz de resfriamento na saída do bico extrusor.Plastic has become omnipresent in nature, becoming a challenge for the natural world, for the society and the global economy. Soils, fresh water and oceans are contaminated with macro, micro and nanoplastic. According to the Global Plastics Report (WWF) data from March 2019, Brazil is the fourth largest plastic waste producer in the world, preceded only by the United States, China and India. This international report and the National Solid Waste Policy (PNRS), Federal Law 12.305 / 10, recommend an eradication of the application of poor waste management and the development of a culture that involves replacing virgin plastic with recycled materials, creating a system free from the use of plastic pollution and generating millions of jobs in plastic recycling and remanufacturing. Brazil produces about 11 million tons of plastic waste per year, with only 1.2% being recycled. Polyethylene terephthalate (PET) is one of the most present plastics without urban disposal, an engineering thermoplastic polymer. In this context, these tools combine plastic recycling and 3D printing technology to create innovative, low-cost and sustainable solutions for a high quality recycled filaments development. This practice allows the recycling chain creation for plastic products based on the reverse logistics. This recycling technology insertion in poor communities enables local economic development, creating a sustainable social businesses network combining the ethical creation and the sustainable 3D printer supplies sale. In this context, the present work aims to study and develop recycled PET filaments for its use in FDM (Fused Deposition Modeling) 3D printers type. Recycled PET flakes and filaments, PETG pellets and filaments (Polyethylene Glycol Terephthalate) samples were characterized by DRX, Raman, TGA, DSC and MEV / EDS techniques, with the objective of characterizing polymers as physical chemical characteristics. Then, recycled PET flakes were processed, at different temperatures, in a mini extruder to obtain recycled PET filaments samples. Average diameter and roughness measurements were made on these filaments samples, implying a satisfactory dimensional stability. Among the extrusion process problems it is possible to highlight the low processing speed and the material refraction difficulty at the extruder outletused to avoid the material crystallization what complicates the objects making in a 3D printer. The results suggest that PET has interesting properties for 3D FDM printing, as long as it is properly cleaned and dried, and as the filament manufacture apparatus is more robust, such as a twin-screw extruder which allows a better temperature control and an effective cooling system at the extruder nozzle outlet.Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 30/09/2020 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. 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