Contribuições ao desenvolvimento de filamentos de compósitos de PLA/NTC para a impressão 3D

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Farias, Roberta de
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/206380
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2019.
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spelling Contribuições ao desenvolvimento de filamentos de compósitos de PLA/NTC para a impressão 3DCiência dos materiaisEngenharia de materiaisNanocompósitos (Materiais)Nanotubos de carbonoDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2019.A manufatura aditiva representa uma nova forma revolucionária de manufatura de materiais, dentro da qual se destaca a impressão 3D conhecida como fabricação com filamento fundido (FFF) devido a sua simplicidade e apelo comercial, sendo a matéria-prima para esta técnica filamentos de polímeros termoplásticos. No entanto, peças impressas via FFF apresentam propriedades mecânicas inferiores se comparadas com peças idênticas produzidas por métodos convencionais, como compressão a quente e moldagem por injeção de polímeros. Uma possível alternativa para esta limitação é a introdução de nanotubos de carbono (NTC) como cargas de reforço na matriz polimérica, devido as suas excelentes propriedades mecânicas, térmicas e elétricas. Desta forma este estudo foi realizado a fim de desenvolver um nanocompósito de PLA com carga de reforço de 0.5 %m de NTC manufaturados via FFF, com objetivo de se obter um material biodegradável com maior resistência mecânica. Além disso, foi realizado o processo de funcionalização via oxidação ácida do NTC com o intuito de melhorar a dispersão e adesão entre o NTC e a matriz de PLA. O filamento usado para a impressão via FFF foi produzido em uma extrusora simples rosca após moagem do produto obtido em um misturador interno. Os resultados de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e microscopia ótica de luz polarizada (MOLP) evidenciaram o NTC como agente nucleante de cristalização do PLA, com grau de cristalinidade de 32,5% para nanocompósitos com nanotubos de carbono puro e 47,2% para o funcionalizado. A adição de nanotubos de carbono não funcionalizados na matriz de PLA provocou diminuição de 6,8% e 3,4% do módulo de armazenamento (E ) para os ângulos de impressão de 45°/-45° e 0° respectivamente. Já na configuração de impressão de 90°/0° houve aumento de 14,7%. Houve melhora no E para todas as peças de nanocompósitos contendo f-NTC, para peças impressas em ângulo de 90°/0° o aumento chegou a 40.1%. Os resultados obtidos foram promissores e o processamento do nanocompósito desenvolvido permitiu a impressão de peças via FFF.Abstract: Additive manufacturing represents a new revolutionary way of manufacturing materials, on which stands out the 3D printing known as fused deposition modeling (FDM), due to its simplicity and commercial appeal, being the raw material for this technique filaments of thermoplastic polymers. However, printed parts via FDM shows lower mechanical properties if compared to identical parts produced by conventional methods, such as hot pressing and injection moulding of polymers. One solution to this limitation is the introduction of carbon nanotubes (CNT) as reinforcing fillers in the polymeric matrix, due to their excellent mechanical, thermal and electrical properties. In this way, this study was executed in order to develop a PLA nanocomposite with reinforcing load of 0.5 wt% of CNT manufactured via FDM, with the aim of obtaining a biodegradable material with greater mechanical resistance. In addition, an acid oxidation functionalization of CNT was made with the intention to improve dispersion and adhesion of CNT in the matrix of PLA. The filament used for FDM was produced in a simple screw extruder after milling the product obtained in an internal mixer. The results of differential scanning calorimetry (DSC) and polarized light optical microscopy (PLOM) have evidenced CNT as nucleating agent of PLA crystallization, with degree of crystallinity of 32.5% for nanocomposites with pure carbon nanotubes and 47.2% for the functionalized. The addition of non-functionalized carbon nanotubes on the PLA matrix caused a decrease of 6.8% and 3.4% of the storage module (E ) for the printing angles of 45°/-45° and 0° respectively. For the 90°/0° printing configuration the increase reached 40.1%. The results obtained were promising and the development of the nanocomposite process allowed the printing of parts via FDM.Fredel, Márcio CelsoMezalira, Daniela ZambelliUniversidade Federal de Santa CatarinaFarias, Roberta de2020-03-31T15:29:48Z2020-03-31T15:29:48Z2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis76 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf368054https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/206380porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-03-31T15:29:49Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/206380Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-03-31T15:29:49Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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