EFEITO DO ENVELHECIMENTO EM AMBIENTE MARINHO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE PEÇAS MULTIMATERIAL FABRICADAS PELA MANUFATURA ADITIVA

Abstract

Multimaterial additive manufacturing (MMAM) has emerged as a promising alternative for producing components with enhanced mechanical properties. Polylactic Acid (PLA) is widely valued for its ease of printing and biodegradability, although it is susceptible to degradation in harsh environments. Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), on the other hand, offers greater mechanical and thermal resistance, making it more suitable for applications requiring higher durability, despite presenting greater challenges during printing due to its shrinkage and sensitivity to temperature variations. This study investigates the use of PLA with ABS protective layers for marine environment applications, aiming to overcome the individual limitations of these materials. While the scientific literature includes several studies on polymer ageing, most tests involve controlled laboratory conditions with accelerated ageing through temperature. In this study, however, the ageing process was conducted in the actual locations of the Brazilian Navy project, faithfully replicating environmental conditions. The proposal is to explore the hybridization between PLA and ABS, using a sandwich structure where PLA serves as the core and ABS as the outer protective layer. Tensile, flexural, and interlaminar shear tests, as well as thermal characterization, were performed to evaluate the performance of the components before and after ageing. The results indicated that the ABS coating provides greater resistance to degradation in the marine environment, extending the lifespan of components manufactured through 3D printing. This approach proves to be a viable and efficient alternative to improve the durability of printed parts, contributing to the advancement of additive manufacturing applications in sectors such as the naval industry.

A manufatura aditiva multimaterial (MAMM) tem se destacado como alternativa promissora para fabricação de componentes com propriedades mecânicas aprimoradas. O Ácido Polilático (PLA) é amplamente valorizado por sua facilidade de impressão e sua biodegradabilidade, embora seja suscetível à degradação em ambientes adversos. O Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS), por sua vez, oferece maior resistência mecânica e térmica, sendo mais adequado para aplicações que exigem maior durabilidade, apesar de apresentar desafios maiores no processo de impressão devido à sua contração e sensibilidade à variação de temperatura. Este trabalho investiga o uso do PLA com camadas de proteção de ABS para aplicações em ambiente marinho, visando superar as limitações individuais desses materiais. Embora a literatura científica apresente vários estudos sobre o envelhecimento de polímeros, a maioria dos testes encontrados envolve condições controladas em laboratório com envelhecimento acelerado por temperatura. Neste estudo, no entanto, o envelhecimento foi realizado nas condições reais de aplicação do projeto da Marinha do Brasil, replicando fielmente as condições ambientais. A proposta é explorar a hibridização entre PLA e ABS, utilizando uma estrutura tipo sanduíche, na qual o PLA atua como núcleo e o ABS como camada externa de proteção. Foram realizadas análises de tração, flexão e cisalhamento interlaminar, além de caracterizações térmicas para avaliar o desempenho dos componentes antes e após o envelhecimento. Os resultados indicaram que a cobertura em ABS proporciona maior resistência à degradação em ambiente marinho, prolongando a vida útil dos componentes fabricados por impressão 3D. Esta abordagem demonstra ser uma alternativa viável e eficiente para melhorar a durabilidade das peças impressas, contribuindo para o avanço da aplicação da manufatura aditiva em setores como o naval.