Manufatura aditiva: Otimização das propriedades reológicas e impressão 3D via “Robocasting” de pastas à base de pós metálicos e solvente orgânico (etanol)

Abstract

O trabalho aborda a Manufatura Aditiva por Extrusão de Material (MEX), um processo de fabricação de objetos tridimensionais a partir de um arquivo digital, onde camadas sucessivas de material são adicionadas para formar o objeto. O método mais comum envolve a extrusão de polímeros em filamento através de um bocal aquecido. No entanto, a fabricação de componentes metálicos por MEX ainda é pouco desenvolvida e de alto custo. Uma alternativa viável é a adaptação do processo Robocasting, um subconjunto de MEX, para o uso de pastas metálicas. Robocasting utiliza pastas em pó de alta concentração, conhecidas como tintas, e se destaca por permitir a impressão de materiais como cerâmicas, metais e polímeros, sem a necessidade de aquecimento do bocal, o que é benéfico para materiais sensíveis como cerâmicas. Para o sucesso desse processo, a otimização das propriedades reológicas das pastas é crucial, com a pasta devendo apresentar comportamento pseudoplástico durante a extrusão e rigidez após a deposição, garantindo a criação de estruturas autoportantes. O método Robocasting, utilizado frequentemente para cerâmicas, constrói corpos verdes que requerem sinterização posterior. Na fabricação de componentes metálicos, o feedstock, composto por pós metálicos ou cerâmicos misturados a um sistema ligante, é moldado e, posteriormente, submetido à extração dos ligantes poliméricos e sinterização, garantindo a densificação do componente final. A primeira impressora montada no LabMAT enfrentou diversos problemas, como flexão da estrutura que causava deflexão da seringa, resultando em deslocamento de camadas e perda de passo do motor. Após testes com variações na quantidade de PVB no sistema ligante, observou-se que a concentração de 10% de PVB proporcionou melhores resultados de impressão. Testes recentes na nova impressora evidenciaram a necessidade de ajustes na formulação da pasta e nas condições de impressão para aprimorar a eficiência e a precisão do sistema.