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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35752| Título: | Desenvolvimento de massa para impressão 3D por extrusão de geopolímero à base de vidro moído |
| Título(s) alternativo(s): | Mass development for 3D printing by extrusion of powder glass based-geopolymer |
| Autor(es): | Silva, Marcus Vinícius Gomes da Fernandes, Mickael de Jesus da Silva |
| Orientador(es): | Araújo, Márcia Silva de |
| Palavras-chave: | Impressão tridimensional Resíduos de vidro Processo de extrusão Geopolímero - Extrusão Three-dimensional printing Glass waste Extrusion process Geopolymers - Extrusion |
| Data do documento: | 23-Jun-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SILVA, Marcus Vinícius Gomes da; FERNANDES, Mickael de Jesus da Silva. Desenvolvimento de massa para impressão 3D por extrusão de geopolímero à base de vidro moído. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | A busca por novos materiais que possam ser usados como alternativas mais ecológicas em comparação ao que utilizamos hoje é crescente e, está presente há muito tempo na indústria em geral. Esses estudos têm se intensificado ainda mais com a popularização da manufatura aditiva que utiliza, em muitos casos, derivados de petróleo como matéria-prima, surgindo então a necessidade de se estudar materiais menos agressivos ao meio ambiente. Os Geopolímeros são um exemplo de materiais que podem ser uma alternativa menos agressiva à natureza e com um potencial de aplicações que não são hoje atendidos pelos materiais comuns. O presente trabalho teve por objetivo principal o desenvolvimento e análise de um material, cuja matériaprima principal é vidro moído, para ser processado por impressão 3D por extrusão de massa. Para isso, numa primeira etapa foi verificada a quantidade dos elementos Si, Al e Na nas matérias-primas por análise de Fluorescência de Raios X do vidro moído. Para a composição da massa extrudada foi usada uma parte da água deionizada misturada ao hidróxido de sódio, outra parte da água foi misturada ao silicato de sódio para dispersá-los e, por fim, às duas misturas foram adicionados vidro e óxido de alumínio secos previamente misturados. A relação solução alcalina/materiais sólidos (SA/MS) de 0,3 a 0,6. O amido foi adicionado à mistura em concentrações de 0 a 3%. As diferentes composições foram testadas em ensaios de flexão a partir de corpos de prova feitos em moldes silicone. Não foi observada variação significativa de resistência mecânica entres as amostras, com exceção das composições com AS/MS iguais a 0,5 sem adição de amido, sendo a composição com solução alcalina de hidróxido de sódio igual a 12M a com maior resistência mecânica. O teste de impressão foi feito pelo processo de extrusão de massa em mesa de deslocamento 3D acoplada a máquina de ensaios. O melhor resultado obtido foi com a massa descansada por 7 dias antes do teste de impressão, com maior tempo para haver reação. A partir das trajetórias extrudadas verificou-se que as massas estudadas têm consistência ideal para formação de camadas, não tendo propriedades adequadas para utilização no processo de impressão 3D com as composições testadas, além disso a vibração da mesa de impressão contribuiu para a união das camadas durante o processo de impressão. |
| Abstract: | The search for new materials that can be used as more environmentally friendly alternatives to those currently in use is growing and has long been present in the industry. These studies have been further intensified with the popularity of additive manufacturing, which often relies on petroleum-derived raw materials, highlighting the need to investigate materials that are less harmful to the environment. Geopolymers are an example of materials that can offer a more environmentally friendly alternative with potential applications that are not currently met by conventional materials. The main objective of this study was to develop and analyze a material primarily composed of ground glass for 3D printing through extrusion. Initially, the amounts of Si, Al, and Na elements in the raw materials were determined using X-ray fluorescence analysis of the ground glass. The extruded mixture consisted of deionized water mixed with sodium hydroxide, and another part of the water was mixed with sodium silicate to disperse them. The dry mixtures of glass and aluminum oxide were then added to the two solutions. The alkaline solution/solid material ratio (AS/MS) ranged from 0.3 to 0.6. Starch was added to the mixture at concentrations ranging from 0 to 3%. The different compositions were tested for flexural strength using test specimens prepared in silicone molds. Overall, there was no significant variation in mechanical strength among the samples, except for the compositions with an AS/MS ratio of 0.5 without starch addition, where the composition with a 12M sodium hydroxide alkaline solution exhibited the highest mechanical strength. The printing test was conducted using a mass extrusion process on a 3D displacement table coupled with a testing machine. The best result was obtained with the mass left to rest for 7 days before the printing test to allow for a longer reaction time. From the extruded paths, it was observed that the studied masses had the ideal consistency for layer formation but lacked suitable properties for 3D printing with the tested compositions. Additionally, the vibration of the printing table contributed to layer fusion during the printing process. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35752 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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