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COBEF 2023
12th Brazilian Congress on Manufacturing Engineering
MANUFATURA ADITIVA DE COMPÓSITOS COM RESINA HÍBRIDA E FUNCIONALIZAÇÃO DE FIBRAS DE CARBONO
Submission Author:
João Fiore Parreira Lovo , SP
Co-Authors:
João Fiore Parreira Lovo, Thiago Palhares, Italo Leite de Camargo, Alessandra Poli, Carla Cavalheiro, Carlos Fortulan
Presenter: João Fiore Parreira Lovo
doi://10.26678/ABCM.COBEF2023.COF23-0546
Abstract
Os compósitos constituídos por matriz polimérica e reforço em fibras de carbono, conhecidos como CFRP (carbon-fiber reinforced polymers) vêm sendo desenvolvidos desde de meados do último século, e hoje são largamente utilizados na fabricação de estruturas que requerem leveza e resistência. As indústrias de produtos esportivos, automobilística e aeronáutica são exemplos de setores que vem ampliando o emprego de CFRP com foco em redução de massa e ganhos de propriedades mecânicas nos produtos. A manufatura aditiva (MA), um dos pilares da indústria 4.0, viabiliza atualmente a fabricação de geometrias complexas e personalizadas, com rapidez e alta qualidade, porém, soluções físicas e químicas ainda são necessárias para impressão 3D de compósitos de fibras de carbono, em especial nos processos de MA por fotopolimerização. O objetivo do presente artigo é investigar os efeitos da funcionalização das fibras de carbono e parâmetros de fabricação na resistência mecânica de compósitos fotopolimerizados. Fibras curtas de carbono, com comprimento médio de aproximadamente 300 μm, foram obtidas a partir de corte e moagem de fibras de carbono comercial. Foi realizada a funcionalização de fibras curtas de carbono com agente silano (3-Glicidiloxipropil-trimetoxissilano) e a verificação química de tal silanização. Foram preparadas resinas fotopolimérica constituídas por monômeros acrílicos e epoxídicos (resinas híbridas), reforçadas com fibras curtas de carbono (2,0 vol%), com e sem funcionalização. Ensaios mecânicos de flexão e desgaste foram realizados com corpos de prova confeccionados em molde e impressos por fotopolimerização em cuba. O processo de obtenção das fibras de carbono micrométricas, bem como a funcionalização das mesmas se mostrou efetivo. Dentre os CFRP impressos no presente trabalho, o de maior resistência atingiu cerca de 64 MPa em flexão, porém, os resultados desse ensaio mecânico sugerem que as fibras funcionam como obstáculo para penetração de luz no material, prejudicando a fotopolimerização. Nos ensaios de desgaste, a perda de massa do fotopolímero reforçado com fibras funcionalizadas foi cerca de 37% menor que da resina sem reforço. Os resultados e verificações obtidas com o presente trabalho evidenciam os benefícios da funcionalização dos reforços e inspiram o desenvolvimento de novas formulações de compósitos para MA por fotopolimerização.
Keywords
Impressão 3D, Fibras Curtas, Silanização, Fotopolimerização em Cuba
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