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Título: Projeto de protótipo de uma extrusora de bancada
Título(s) alternativo(s): Design of a benchtop extruder prototype
Autor(es): Oliveira, Wesley Pires de
Orientador(es): Barreto, Heliety Rodrigues Borges
Palavras-chave: Metais - Extrusão
Impressão tridimensional
Compostos poliméricos
Engenharia de protótipos
Metals - Extrusion
Three-dimensional printing
Polymeric composites
Prototypes, Engineering
Data do documento: 22-Jun-2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: OLIVEIRA, Wesley Pires de. Projeto de protótipo de uma extrusora de bancada. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2026.
Resumo: A manufatura aditiva por meio da impressão 3D tem apresentado crescimento significativo nos últimos anos, ampliando a demanda por filamentos poliméricos e por soluções que permitam sua produção de forma acessível, sustentável e voltada ao ambiente acadêmico. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo projetar um protótipo de extrusora de bancada para a produção de filamentos poliméricos destinados à impressão 3D, contribuindo para atividades de ensino, pesquisa e experimentação na área de processamento de polímeros. A proposta busca oferecer uma alternativa de baixo custo para a fabricação de filamentos, possibilitando ainda estudos relacionados à reciclagem de materiais. A metodologia adotada compreendeu inicialmente uma revisão bibliográfica sobre os princípios da extrusão de polímeros, os principais materiais utilizados na produção de filamentos para impressão 3D e os parâmetros que influenciam a qualidade do processo. Posteriormente, foram definidos os requisitos técnicos e funcionais do equipamento, bem como realizada a seleção dos componentes mecânicos, elétricos e térmicos necessários ao seu desenvolvimento. O projeto contemplou o dimensionamento dos sistemas de compressão, transmissão de movimento, aquecimento, alimentação e segurança, além da elaboração dos desenhos construtivos e da estimativa de custos para fabricação do protótipo. A extrusora foi desenvolvida com estrutura metálica compacta, sistema de compressão por rosca simples acionado por motoredutor de alto torque, controle de temperatura realizado por controlador PID associado a termopar tipo K e resistência elétrica do tipo coleira. O equipamento também incorporou elementos de proteção e ventilação, visando garantir maior segurança operacional e estabilidade durante o processo de extrusão. Os resultados obtidos demonstraram a viabilidade técnica do projeto, evidenciando capacidade de processamento de polímeros como PET, PLA e ABS, além de estabilidade térmica adequada e potencial para produção de filamentos destinados a aplicações educacionais e experimentais. Conclui-se que o protótipo desenvolvido atende aos objetivos propostos, apresentando desempenho satisfatório para utilização em laboratórios de ensino e pesquisa. Além disso, o projeto contribui para a disseminação do conhecimento sobre processamento de polímeros e impressão 3D. Como trabalhos futuros, recomenda-se a implementação de um sistema triturador para reciclagem de resíduos plásticos e de um mecanismo puxador de filamento, visando aumentar a uniformidade dimensional e a qualidade do material produzido.
Abstract: The demand for polymer filaments has grown significantly in recent years, expanding the need for solutions that allow their production in an accessible, sustainable way, geared towards the academic environment. In this context, this work aimed to design a prototype benchtop extruder for the production of polymer filaments for 3D printing, contributing to teaching, research, and experimentation activities in the area of polymer processing. The proposal seeks to offer a low-cost alternative for filament manufacturing, also enabling studies related to material recycling. The methodology adopted initially comprised a literature review on the principles of polymer extrusion, the main materials used in the production of filaments for 3D printing, and the parameters that influence the quality of the process. Subsequently, the technical and functional requirements of the equipment were defined, as well as the selection of the mechanical, electrical, and thermal components necessary for its development. The project included the dimensioning of the compression, motion transmission, heating, feeding, and safety systems, in addition to the elaboration of the constructive drawings and the cost estimate for manufacturing the prototype. The extruder was developed with a compact metal structure, a single-screw compression system driven by a hightorque geared motor, temperature control via a PID controller coupled with a type K thermocouple, and a collar-type electrical resistance. The equipment also incorporated protective and ventilation elements to ensure greater operational safety and stability during the extrusion process. The results obtained demonstrated the technical feasibility of the project, showing the capacity to process polymers such as PET, PLA, and ABS, as well as adequate thermal stability and potential for producing filaments intended for educational and experimental applications. It is concluded that the developed prototype meets the proposed objectives, presenting satisfactory performance for use in teaching and research laboratories. Furthermore, the project contributes to the dissemination of knowledge about polymer processing and 3D printing. As future work, the implementation of a shredding system for recycling plastic waste and a filament pulling mechanism is recommended, aiming to increase the dimensional uniformity and quality of the produced material.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41112
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