Otimização da impressão de corpos de prova utilizando o processo de manufatura aditiva indireta por extrusão de material

Abstract

A manufatura aditiva (MA) que permitiu a quebra de alguns paradigmas nos processos fabricação, entretanto tal tecnologia ainda apresenta custos elevados em termos de equipamentos e insumos, restringindo seu uso à componentes de elevado valor agregado. Uma das formas de otimizar a implementação do processo de MA de componentes metálicos sem abrir mão da versatilidade, utilizando-se filamentos poliméricos com elevada carga metálica em equipamentos baseados na tecnologia de fabricação por filamento fundido (FFF). Para produção em metal, após dar forma ao componente este passa por um processo de remoção do ligante polimérico e sinterização do pó metálico, sendo estas etapas, que levam à consolidação do componente metálico, algo similar ao processo de moldagem de pós por injeção. Este estudo busca conciliar a versatilidade da MA com a ampla gama de materiais disponíveis para processamento por moldagem de pós por injeção, uma vez que poucas são as empresas que fornecem filamentos com elevada carga metálica suficientemente flexíveis para ser processado na impressora 3D. Trabalhos preliminares se concentraram na adaptação de uma impressora 3D convencional para processar, através um sistema de extrusão com rosca, matéria-prima, feedstock, utilizada na moldagem de pós por injeção. Entretanto os parâmetros de fabricação são de fundamental importância no despenho final das peças e componentes fabricados e ainda não haviam sido avaliados com profundidade e de forma sistemática. Dessa forma, o objetivo desse projeto foi avaliar e otimizar parâmetros de fabricação que envolvem a extrusão de material e a impressão de peças através da manufatura aditiva indireta de metais por extrusão de material, para ao fim produzir corpos de prova e componentes que permitiram avaliar e estudar os parâmetros mais promissores para aplicação ao processo. Ao longo do desenvolvimento da atividades foram produzidos a matéria-prima aplicada no processo de manufatura aditiva (feedstock), impressos diferentes corpos de prova, caracterização dos corpos de prova com microscópio eletrônico, microscópio óptico, perfilômetro, balanças de precisão, picnometria além de executar o processo de extração e sinterização dos componentes ao final (pós processamento). Os principais parâmetros avaliados nesse trabalho foram temperatura de extrusão, temperatura da mesa aquecida, diâmetro do bico, taxa de extrusão, altura de camada e resfriamento.