Análise da degradação de peças de poli (tereftalato de etileno glicol) (PETG) fabricadas por FFF: efeito da radiação UV e absorção de água

Abstract

O poli (tereftalato de etileno glicol) (PETG) vem ganhando destaque na manufatura aditiva por extrusão de filamento fundido (FFF) devido à sua printabilidade, estabilidade dimensional e resistência relativa à degradação ambiental, tornando-se uma alternativa promissora para a produção de peças funcionais. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de filamentos comerciais de PETG disponíveis no mercado brasileiro, bem como investigar os efeitos de degradação em meio aquoso e sob radiação ultravioleta (UV) nas propriedades e na estrutura do material impresso. Inicialmente, três marcas de filamento foram caracterizadas quanto às propriedades térmicas (TGA, DSC), químicas (FTIR), mecânicas (tração, DMA) e reológicas, além de ensaios de printabilidade qualitativa. Todos os materiais apresentaram comportamento compatível com o esperado para o PETG, mas diferenças de viscosidade e dispersão de resultados indicaram desempenho variável entre fornecedores. O filamento da marca B foi selecionado para os estudos de degradação por apresentar melhor relação custo-benefício, avançando para os estudos de degradação, onde foi realizado a impressão de corpos de prova por FFF. No estudo de imersão a 70 °C por dez semanas, em água destilada e salina, observou-se baixa absorção de água (< 1 %) e aumento na resistência à tração de aproximadamente 4 %, associado à relaxação de tensões e maior coesão interlaminar, sem indícios de degradação. Na exposição à radiação UV por até 1000 h, o PETG manteve sua estrutura amorfa e estabilidade térmica, apresentando variações discretas na Tg (85?88 °C) e aumento da resistência mecânica (~ 18 %), atribuídos a rearranjos físicos interlaminares induzidos pela temperatura da câmara (~ 50 °C). As análises de FTIR, DRX e DSC confirmaram ausência de reticulação ou degradação significativa, enquanto a colorimetria indicou amarelamento perceptível apenas após 800?1000 h de exposição. De forma geral, os resultados confirmam que o PETG apresenta elevada resistência à radiação UV e à umidade, mantendo suas propriedades estruturais e mecânicas sob condições aceleradas de envelhecimento, reforçando seu potencial para aplicações externas e em ambientes marinhos, desde que o processo de impressão seja conduzido com controle rigoroso dos parâmetros de extrusão e fluxo.

Abstract: Poly (ethylene terephthalate glycol) (PETG) has been gaining prominence in Fused Filament Fabrication (FFF) due to its good printability, dimensional stability, and relative resistance to environmental degradation, making it a promising material for functional components. This work aimed to evaluate the performance of commercial PETG filaments available in the Brazilian market and to investigate the effects of degradation under aqueous and ultraviolet (UV) exposure on the structure and properties of printed specimens. Initially, three filament brands were characterized through thermal (TGA, DSC), chemical (FTIR), mechanical (tensile, DMA), and rheological analyses, along with qualitative printability tests. All materials exhibited behavior consistent with typical PETG; however, differences in viscosity and data dispersion indicated variable performance among suppliers. The filament from brand B was selected for the degradation studies due to its better cost-to-performance ratio. Proceeding to the degradation studies, in which test specimens were manufactured by FFF. In the water immersion test at 70 °C for ten weeks, both in distilled and saline media, samples showed low water uptake (< 1%) and a slight increase in tensile strength (~ 4%), attributed to stress relaxation and enhanced interlayer cohesion, with no evidence of chemical degradation. Under UV exposure for up to 1000 h, PETG maintained its amorphous structure and thermal stability, presenting only minor variations in glass transition temperature (85?88 °C) and a moderate increase in tensile strength (~ 18%), likely related to interfacial rearrangements induced by the chamber temperature (~ 50 °C). FTIR, XRD, and DSC analyses confirmed the absence of crosslinking or significant degradation, while colorimetry indicated perceptible yellowing only after 800?1000 h of exposure. Overall, the results demonstrate that PETG exhibits excellent resistance to UV radiation and moisture, preserving its structural and mechanical integrity under accelerated aging conditions. These findings reinforce PETG?s potential for outdoor and marine applications, provided that the FFF process is conducted with careful control of extrusion and flow parameters to ensure consistency and reliability of the printed parts.