Modelamento Reologico de Suspensões e Pastas Cerâmicas para Aplicações em Impressão 3D

Abstract

A manufatura aditiva de materiais cerâmicos avançados por conformação direta (robocasting/Direct Ink Writing) demanda controle rigoroso das características granulométricas e do comportamento reológico das suspensões precursoras para garantir escoamento contínuo sob cisalhamento e estabilidade dimensional após a extrusão. Este trabalho teve como objetivo investigar a influência da redução granulométrica e da concentração de sólidos no comportamento reológico de suspensões formuladas a partir de pós de mulita e zirconita, e da composição mista de 70M30Z (70% mulita e 30% zirconita em massa). Os pós de partida foram submetidos à cominuição em moinho de bolas (a seco e a úmido) e caracterizados quanto à distribuição de tamanho de partícula (DTP) por difração a laser. O comportamento de fluxo em regime estacionário e a otimização do teor de dispersante à base de poliacrilato de sódio (Duramax, 0 a 5%) foram determinados por meio de ensaios em reômetro rotacional, utilizando geometrias calibradas de cilindros concêntricos e placas paralelas. A ampliação do tempo de moagem a seco da mulita de 30 min para 1h30min, promoveu expressiva redução do diâmetro mediano D50 = 27,1 μm para 5,61 μm. Em contraste, a zirconita exibiu elevada friabilidade já após 30 min de moagem, atingindo D50 = 3,15 μm e Span = 4,26. A mistura 70M30Z, submetida a moagem a úmido por 24h, apresentou distribuição granulométrica bimodal com D50 = 13,7 μm. Os ensaios reológicos evidenciaram acentuado comportamento pseudoplástico (shear-thinning) em todas as suspensões, característica fundamental para favorecer o escoamento sob cisalhamento e, consequentemente, a extrusão do material através de orifícios de pequenas dimensões. A avaliação do teor de dispersante indicou 2,0% em volume como ideal para suspensões 70M30Z com 30% vol. de sólidos, proporcionando menor viscosidade aparente, maior homogeneidade macroscópica e eficiente estabilização eletroestérica. Em conjunto, esses resultados estabelecem os parâmetros granulométricos e coloidais fundamentais para o processamento e a extrusão de pastas cerâmicas concentradas.