Estudo de corpos de prova fabricados via impressão 3D em PLA

Abstract

A Manufatura Aditiva (MA) – em particular a Impressão 3D – teve um grande cresci mento em termos de espaço de mercado nas últimas duas décadas e o estudo dos problemas de engenharia envolvidos no processo tornou-se absolutamente relevante. Um dos maio res desafios presentes nas peças impressas em 3D é a anisotropia que apresentam e este estudo pretende estudá-la via ensaios de tração e cisalhamento em corpos de prova (CPs) impressos por Fused Deposition Modeling (FDM) utilizando o material Ácido Polilático (PLA). Três padrões de deposição diferentes (Linhas, ZigZag e Concêntrico) e três posi ções de impressão (Plana, Lateral e Vertical) foram aplicados, de modo que fabricou-se dois CPs de tração e dois CPs de cisalhamento para cada uma das combinações dessas caracte rísticas e – com o valor médio para os CPs de mesma configuração – obteve-se para elas as curvas de Força vs. Deslocamento e Tensão vs. Alongamento (para o caso dos CPs de tração). Uma análise a posteriori das curvas Tensão vs. Alongamento tornou possí vel a estimativa dos valores do Módulo de Elasticidade (E), Limite de Escoamento Inicial (σE0 ), Limite de Resistência à Tração (σR) e Alongamento Percentual na Fratura (A%f ) para cada uma das configurações. No caso dos ensaios de cisalhamento, pôde-se estimar os valores de σE0 e σR. Para tração, a combinação de padrão concêntrico e posição de im pressão plana foi a de maior tenacidade e resistência mecânica (E = 3087 ± 78 MPa, σE0 = 49, 6 ± 1, 3 MPa, σR = 57, 9 ± 0, 4 MPa, A%f = 8, 8 ± 1, 2) e para cisalhamento a de padrão zigzag e posição de impressão plana (σE0 = 35, 2 ± 0, 3 MPa, σR = 35, 7 ± 0, 1 MPa). Uma fragilização acentuada foi demonstrada para peças fabricadas cuja direção de carregamento a que estarão submetidas é perpendicular ao plano de empilhamento de camadas, tanto para tração (E = 2682 ± 53 MPa, σE0 = 28, 8 ± 1, 1 MPa, σR = 34, 4 ± 2, 4 MPa, A%f = 1, 5 ± 0, 2) quanto para cisalhamento (σE0 = 11, 4 ± 7, 9 MPa, σR = 12, 1 ± 7, 9), de modo que deve-se buscar que esse tipo de condição seja evitada em projetos mecânicos.