ESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES TÉRMICAS, MORFOLÓGICAS E MECÂNICAS DE PA E PLA NA IMPRESSÃO 3D

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2024-11-30

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Resumo

This study conducted a comprehensive characterization of the thermal, morphological, and mechanical properties of poly(lactic acid) (PLA) and polyamide (PA) filaments used in 3D printing, including their carbon fiber (CF) and glass fiber (GF) reinforced variants, as well as specialized versions for high-strength (PRO) and high-temperature (PAHT) applications. Using Differential Scanning Calorimetry (DSC), tensile tests, and Scanning Electron Microscopy (SEM), the thermal behavior, mechanical strength, and internal morphology of the filaments were investigated. The results indicate that PAHT CF15, reinforced with 15% carbon fiber, exhibits the best thermal and mechanical resistance, making it suitable for high-temperature applications. PA6 GF30, with 30% glass fiber, offers a good balance between stiffness and strength. In contrast, PLA White and PLA Pro materials are more suited for moderate- temperature applications. The analysis of different infill patterns (40% and 100%) reveals that the choice of configuration depends on cost-effectiveness, considering the specific application and desired strength. The study suggests that improvements in matrix-fiber adhesion could optimize the performance of the composites, particularly for PAHT CF15.

Descrição

Este estudo realizou uma caracterização abrangente das propriedades térmicas, morfológicas e mecânicas de filamentos de poli(ácido lático) (PLA) e poliamida (PA) utilizados em impressão 3D, incluindo suas variantes reforçadas com fibras de carbono (CF) e vidro (GF), bem como versões especializadas para aplicações de alta resistência (PRO) e temperatura (PAHT). Através de técnicas de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), ensaios de tração e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), investigou-se o comportamento térmico, a resistência mecânica e a morfologia interna dos filamentos. Os resultados indicam que o PAHT CF15, reforçado com 15% de fibra de carbono, apresenta a melhor resistência térmica e mecânica, sendo adequado para aplicações de alta temperatura. O PA6 GF30, com 30% de fibra de vidro, oferece um bom equilíbrio entre rigidez e resistência. Em contrapartida, os materiais PLA White e PLA Pro são mais indicados para aplicações em temperaturas moderadas. A análise dos diferentes padrões de preenchimento (40% e 100%) revela que a escolha da configuração depende do custo-benefício, considerando a aplicação específica e a resistência desejada. O estudo sugere que melhorias na adesão matriz-fibra podem otimizar o desempenho dos compósitos, especialmente para o PAHT CF15.

Palavras-chave

impressão 3D, moldagem por extensão, PA, PL, técnicas de caracterização

Referência

SILVA, Rafael Aldreem Alves da. ESTUDO COMPARATIVO DAS PROPRIEDADES TÉRMICAS, MORFOLÓGICAS E MECÂNICAS DE PA E PLA NA IMPRESSÃO 3D. 17f. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia dos Materiais) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2025.

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