Avaliação da impressão 3D na produção de componentes de titânio

Abstract

O uso de FFF (Fused Filament Fabrication) como uma tecnologia de manufatura aditiva permite obter componentes de elevado detalhe e complexidade geométrica. FFF pode ser utilizada para a produção de componentes metálicos, utilizando equipamento mais acessível que outras técnicas de manufatura aditiva. Através da produção de filamentos compostos por uma mistura, também chamada de feedstock, do material metálico e um ligante polimérico, é possível produzir uma peça através de uma impressora 3D convencional. Entre os vários materiais metálicos que podem ser processados por esta tecnologia, o Ti possui as propriedades ideais para a produção de muitos dos componentes que requerem este alto nível de detalhe, imprescindível para garantir o alto nível de qualidade esperado. Este trabalho foi efetuado com o intuito de estudar o potencial de um ligante adequado ao processamento de componentes de Ti por FFF, alterando a sua composição se necessário. Após uma revisão da literatura sobre este tópico, foi efetuada a escolha de um ligante, utilizando-o para a produção de feedstocks. Este foi de seguida utilizado para a produzir filamentos adequados para a impressão 3D de amostras. Os filamentos foram caracterizados face ao seu teor volúmico em Ti, bem como a sua homogeneidade. Foram ainda realizados ensaios de DTA/TGA de forma a estabelecer o ciclo térmico de remoção do ligante. Utilizando os filamentos, foram efetuadas várias tentativas de impressão, no entanto nenhuma foi capaz de produzir uma amostra adequada. Embora não tenha sido possível efetuar a produção de uma amostra através FFF, os resultados obtidos ao longo deste trabalho sugerem que a utilização do EVA utilizado neste trabalho como ligante para a produção de componentes de Ti por FFF tem elevado potencial, e deve ser estudada com maior detalhe em estudos futuros.

FFF (Fused Filament Fabrication) is a type of additive manufacturing technology that allows for the production of highly complex and detailed components. This technology can be used to produce metallic components by utilizing equipment that is more accessible compared to other one used in other additive manufacturing technologies. Through the production of filaments composed by a mixture, also referred to as the feedstock, of the metallic material and a polymeric binder, it is possible to produce a component through a conventional 3D printer. Between the many metallic materials that can be processed through FFF, Ti stands as a material with ideal properties for the production of many of the components that require such a high level of detail, essential in assuring the high level of quality that is expected. The purpose of this work is the development of a binder fit for processing Ti components through FFF. After a literature survey on the subject, a binder was chosen, using it for the production of feedstock. The feedstocks was then used to produce filaments for production of samples through 3D printing. The filaments were characterized in regard to their volumetric ratio in Ti, as well as their homogeneity. DTA/TGA tests were also conducted, in order to establish the thermal cycle for the removal of the binder. Many printing attempts were made using the filaments, however none of them was capable of producing a proper sample. Although it wasn´t possible to produce a sample through FFF, the results of this work suggest that using EVA as a binder for the production of Ti components through FFF has potential and should be further studied in future.