Estudo do efeito da combinação de preenchimento na absorção de energia de impacto de peças fabricadas em PLA utilizando fabricação por filamentos fundidos

• Drozda, Fabiano Oscar ^[1] ; Silva, Ricardo Junior de Oliveira ^[1] ; Chixaro, Davi Salvini ^[1] ; Bravo, Dayane Perez ^[2]
  1. [1] Universidade Federal do Paraná

     Universidade Federal do Paraná

     Brasil

     
  2. [2] Centro Universitário Internacional

     Centro Universitário Internacional

     México

     
• Localización: Brazilian Journal of Production Engineering - BJPE, ISSN-e 2447-5580, Vol. 10, Nº. 3, 2024 (Ejemplar dedicado a: Número Regular (Julho - Setembro) *Publicação Fluxo Contínuo*), págs. 285-295
• Idioma: portugués
• Títulos paralelos:
  • Estudio del efecto de la combinación de llenado sobre la absorción de energía de impacto de piezas fabricadas en PLA mediante fabricación de filamentos fundidos
  • Study of the effect of filling combination on impact energy absorption of parts manufactured in PLA using cast filament manufacturing
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• Resumen
  • español

    Filament Fusion Manufacturing (FFF) es una de las tecnologías de fabricación aditiva más extendidas. Sin embargo, las piezas impresas suelen tener una fiabilidad menor en comparación con las producidas mediante procesos de fabricación tradicionales. Por tanto, investigar el comportamiento mecánico de estas piezas es un tema de investigación importante y de interés común entre académicos y fabricantes. Este estudio propone un nuevo enfoque para diseñar la estructura interna de piezas, combinando dos regiones distintas con diferentes rellenos. El objetivo era investigar el comportamiento de esta nueva mesoestructura sobre la tenacidad de las piezas. Para ello se fabricaron dos juegos de probetas de PLA. El primero construido con relleno simple y el segundo con relleno híbrido. Las muestras fueron ensayadas mediante Charpy Impact según ASTM D6110-10. Los resultados analizados por ANOVA y la microestructura por micrografías ópticas. El uso del recurso híbrido demostró ser eficiente para aumentar la tenacidad para densidades de relleno del 20%. Para muestras con una densidad de relleno superior al 50 %, el aumento de la tenacidad no fue significativo, ya que aumentaron el tiempo de impresión y el consumo de material para la fabricación. En situaciones donde se desean estructuras más ligeras y con mayor resistencia al impacto, el uso de relleno híbrido tiene gran relevancia.

  • English

    Filament Fusion Manufacturing (FFF) is one of the most widespread additive manufcturing technologies. However, printed parts often have lower reliability compared to those produced by traditional manufacturing processes. Therefore, investigating the mechanical behavior of these parts is an important research topic and common interest among academics and manufacturers. This study proposes a new approach to design the internal structure of parts, combining two distinct regions with different fillings. The objective was to investigate the behavior of this new mesostructure on the toughness of the parts. For this, two sets of PLA test specimens were manufactured. The first built with single fill and the second with hybrid fill. The specimens were tested by Charpy Impact according to ASTM D6110-10. The results analyzed by ANOVA and the microstructure by optical micrographs. The use of the hybrid resource proved to be efficient in increasing toughness for fill densities of 20%. For samples with fill density above 50%, the increase in toughness was not significant, as printing time and material consumption for manufacturing increased. In situations where lighter structures with greater resistance to impact are desired, the use of hybrid filling has significant relevance.

  • português

    A Fabricação por Fusão de Filamento (FFF) é uma das tecnologias de manufatura aditiva mais difundidas. No entanto, as peças impressas muitas vezes são menos confiáveis quando comparadas com aquelas produzidas por processos tradicionais de fabricação devido à variabilidade na qualidade das impressões e a possíveis imperfeições introduzidas durante o processo de impressão. Portanto, investigar o comportamento mecânico destas peças é um importante tópico de pesquisa e comum interesse entre acadêmicos e fabricantes. Este estudo propõe uma nova abordagem para projetar a estrutura interna das peças, combinando duas regiões distintas com diferentes preenchimentos. O objetivo deste estudo foi investigar o comportamento dessa nova mesoestrutura na tenacidade das peças. Para isto, dois conjuntos de corpos de prova em PLA foram fabricados. O primeiro construído com preenchimento único e o segundo com preenchimento híbrido. Os corpos de prova foram testados por Impacto Charpy conforme norma ASTM D6110-10. Os resultados foram analisados por ANOVA e a microestrutura avaliada por microscopia. Os resultados mostraram que o uso do recurso híbrido se mostrou eficiente no aumento da tenacidade para densidades de preenchimento de 20%. Para as amostras com densidade de preenchimento acima de 50%, o aumento na tenacidade não foi significativo, e houve considerável aumento no tempo de impressão e no consumo de material para fabricação também. Em situações em que se deseja estruturas mais leves e com maior resistência ao impacto, o uso do preenchimento híbrido tem significativa relevância.