Caracterização mecânica de estruturas manufaturadas por adição de material termoplástico com diferentes níveis e formas de preenchimento

Abstract

A manufatura aditiva é um método de fabricação cuja aplicabilidade vem crescendo nos últimos anos, métodos de fabricação utilizam polímeros, cerâmicas e metais já existem e seu uso comercial já é bem estabelecido para materiais plásticos. Materiais plásticos fabricados por Fused Deposition Modelling (FDM) possuem potencial de aplicabilidade no meio aeroespacial, em decorrência da sua boa razão entre resistência e massa. O objetivo do trabalho é a caracterização mecânica desses materiais e determinar as melhores configurações para que se construa componentes com esses métodos. Foram ensaiados 3 polímeros de uso comum em prototipagem rápida, o Ácido Polilático (PLA), o Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) e o Politereftalato de Etileno Glicol (PETG). O ensaio de tração buscou determinar a influência da direção do preenchimento e temperatura de extrusão nas propriedades mecânicas dos materiais. Em seguida foram feitos ensaios de flexão com estruturas impressas com diferentes porcentagens de preenchimento, que tem construção semelhante a estruturas sanduíche do tipo colméia . Foram utilizados os softwares Digimat e Ansys para a modelagem numérica dos painéis a fim de cruzar os resultados e descobrir se o comportamento da placa será semelhante ao de painéis honeycomb. Os resultados dos ensaios de tração indicam que o preenchimento cruzado, com orientação 45𝑜/ − 45𝑜 fornece maior resistência e para o ABS uma temperatura de extrusão superior fornece maior rigidez. Os ensaios de flexão utilizando corpos de prova em forma de painéis sanduíche do tipo colméia mostraram que existem algumas semelhanças entre o comportamento dos painéis fabricados através da FDM e o comportamento habitual de painéis honeycomb, embora possam existir limitações ao uso da teoria de placas sanduíches para painéis fabricados por manufatura aditiva.