Avaliação das propriedades reológicas do Feedstock utilizado no processo de Manufatura Aditiva de Metais por Robocasting

Abstract

O Robocasting é uma técnica de manufatura aditiva baseada na extrusão e deposição controlada, camada por camada, de feedstocks em forma de pasta. Estas pastas são compostas por uma alta carga de sólidos dispersa em um sistema ligante polimérico (por sua vez composto por um solvente e um polímero ligante) e devem apresentar propriedades reológicas adequadas para que sejam possíveis a extrusão e a manutenção da integridade estrutural das peças verdes. Neste trabalho, avaliou-se a influência do teor de polímero no sistema ligante e da incorporação da carga sólida metálica sobre as propriedades reológicas de sistemas ligantes e pastas metálicas destinadas ao uso como feedstock para Robocasting. Os sistemas ligantes utilizados foram compostos por polivinil butiral (PVB) dissolvido em propanol, preparado em diferentes concentrações poliméricas entre 5 e 20% em volume, e, a partir dessas formulações, foram produzidas pastas metálicas pela incorporação de 50% em volume de pó de ferro carbonila ao sistema ligante. Uma vez que as peças são impressas, o álcool é evaporado naturalmente e o polímero é extraído no pós-processamento. As diferentes amostras foram submetidas a ensaios de varredura de taxa de cisalhamento por meio de um reômetro rotacional. Os resultados revelaram que o aumento do teor de PVB no sistemas ligantes promoveu um incremento significativo da viscosidade, ligada a uma maior estruturação da matriz polimérica. Já a adição da carga metálica para compor as pastas provocou um aumento substancial da viscosidade do sistema, levando o reômetro a atingir seu torque máximo em alguns ensaios. Formulações de pasta com menores teores poliméricos se comportaram como fluidos newtonianos, enquanto a pasta que tinha maior teor de polímero mostrou comportamento pseudoplástico (ou shear-thinning), o ideal para a impressão via Robocasting. Assim, o teor de polímero no sistema ligante é o principal fator de controle do comportamento reológico das pastas e da viabilidade de sua aplicação como feedstock para Robocasting.