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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38480| Título: | Elaboração de pastas cerâmicas de alumina para deposição direta: influência da polietilenimina (PEI) e do teor de sólidos na extrusão e na secagem |
| Título(s) alternativo(s): | Formulations of alumina ceramic pastes for direct writing: the influence of polyethylenimine (PEI) and solid content on extrusion and drying |
| Autor(es): | Mello, Bruno Klapper |
| Orientador(es): | Salem, Raphael Euclides Prestes |
| Palavras-chave: | Manufatura aditiva Reologia Secagem Estabilidade Additive manufacturing Rheology Drying Stability |
| Data do documento: | 17-Jun-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | MELLO, Bruno Klapper. Elaboração de pastas cerâmicas de alumina para deposição direta: influência da polietilenimina (PEI) e do teor de sólidos na extrusão e na secagem. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2025. |
| Resumo: | Este estudo aborda o desenvolvimento e a caracterização de pastas cerâmicas de alumina para manufatura aditiva por deposição direta, avaliando a influência do teor de sólidos e da polietilenimina (PEI) na reologia, extrusão e secagem das formulações. A alumina (Al₂O₃) foi escolhida devido às suas propriedades mecânicas e químicas superiores, sendo amplamente aplicada nos setores biomédico, aeroespacial e automotivo. Foram testadas formulações com 50%, 60%, 70% e 75% de Al₂O₃, além de variações na concentração de PEI (0%, 1% e 2%), com o objetivo de compreender seu impacto na viscosidade, tensão de cisalhamento e printabilidade. Os ensaios reológicos indicaram que o aumento do teor de sólidos elevou significativamente a viscosidade e a tensão de cisalhamento, melhorando a estabilidade estrutural após a extrusão, mas dificultando o escoamento. A formulação com 1% de PEI apresentou a maior viscosidade e tensão de escoamento, enquanto 2% de PEI resultou em uma pasta mais fluida, porém com menor estabilidade. A formulação com valores inferiores a 1% de PEI e acima de 75% de Al₂O₃ resultou em viscosidade alta, mostrando ser inadequada para o processo de deposição direta. Na secagem, as amostras com 70% de Al₂O₃ mantiveram melhor integridade estrutural, enquanto as formulações com menor teor de sólidos sofreram fragilização e rachaduras. Os resultados destacam que a otimização da formulação é essencial para garantir a printabilidade e a estabilidade dimensional das peças cerâmicas impressas em 3D, reforçando a necessidade de um balanço adequado entre sólidos, aditivos e condições de processamento. |
| Abstract: | This study explores the development and characterization of alumina ceramic pastes for additive manufacturing via direct deposition, evaluating the influence of solid content and the polyethyleneimine (PEI) on the rheology, extrusion, and drying of the formulations. Alumina (Al₂O₃) was selected due to its superior mechanical and chemical properties, making it widely applicable in the biomedical, aerospace, and automotive sectors. Formulations with 50%, 60%, 70%, and 75% Al₂O₃, as well as variations in PEI concentration (0%, 1%, and 2%), were tested to assess their impact on viscosity, shear stress, and printability. Rheological tests indicated that an increase in solid content significantly raised viscosity and shear stress, improving structural stability after extrusion but making the flow process more difficult. The formulation containing 1% PEI exhibited the highest viscosity and yield stress, whereas 2% PEI resulted in a more fluid paste, but with lower stability. Formulation with values lower than 1% PEI and above 75% Al₂O₃ resulted in high viscosity, proving to be unsuitable for the process direct writing. During drying, samples with 70% Al₂O₃ maintained better structural integrity, whereas formulations with a lower solid content suffered brittleness and cracking. The results highlight that formulation optimization is crucial to ensure printability and dimensional stability of 3D-printed ceramic parts, reinforcing the need for an adequate balance between solids, additives, and processing conditions. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38480 |
| Aparece nas coleções: | LD - Engenharia de Materiais |
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