ANÁLISE DE ESTANQUEIDADE E MODOS DE FALHA DE MATERIAL POLIMÉRICO FABRICADO POR MANUFATURA ADITIVA COM DIFERENTES REVESTIMENTOS

Abstract

Additive manufacturing allows the production of complex geometries, at low cost and multiple types of materials. This process of fabrication has the potencial to be very popular among low-scale production in the naval environment, since it allows a variation of the density of the internal filling, and the manufacturing of products with controlled buoyancy. The aim of this study is to analyze the watertight of specimens fabricated in a Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printer, made of polylactic acid (PLA) covered with 3 different types of coatings. The specimens were divided into 4 groups: epoxy-based paint, epoxy resin, polyester resin, and a control group without any coating. All coating were applied in 3 layers. To simulate small flaws in the manufacturing, a 0.5mm diameter hole was made using a micro grinder on one face of each specimen before the application of the coating. Specimens were immersed in fresh water for 15 days for an impermeability test. Beyond that, the 4 groups underwent traction (n=3) and bending (n=3) tests before (T0) and after the 15 days of aging in fresh water (T1). After the aging process, the coated groups showed a non-significant increase in weight (<1%), which stabilized with time. The control group showed a significant increase (>7%), with an increasing pattern. Mechanical properties of specimens decreased when aged, but the Epoxy Resin coating group showed best results overall. It can be concluded that the 3 different types of coats can guarantee watertight after 15 days in fresh water, whoever the Epoxy Resin coating showed better mechanical properties in the long-term.

A manufatura aditiva permite a produção de geometrias complexas, com baixo custo e múltiplos tipos de materiais. Este processo de fabricação tem potencial para ser muito popular na produção em baixa escala no ambiente naval, pois permite a variação da densidade do enchimento interno e a fabricação de produtos com flutuabilidade controlada. O objetivo deste estudo é analisar a estanqueidade de corpos de prova fabricados em impressora 3D Fused Deposition Modeling (FDM), confeccionados em ácido polilático (PLA) revestidos com 3 tipos diferentes de revestimentos. Os corpos de prova foram divididos em 4 grupos: tinta à base de epóxi, resina epóxi, resina poliéster e grupo controle sem qualquer revestimento. Todo o revestimento foi aplicado em 3 camadas. Para simular pequenas falhas de fabricação, foi feito um furo de 0,5mm de diâmetro utilizando uma micro retificadora em uma face de cada corpo de prova antes da aplicação do revestimento. Os corpos de prova foram imersos em água destilada por 15 dias para teste de impermeabilidade. Além disso, os 4 grupos foram submetidos a testes de tração (n=3) e flexão (n=3) antes (T0) e após 15 dias de envelhecimento em água doce (T1). Após o envelhecimento, os grupos revestidos apresentaram aumento de peso não significativo (<1%), que se estabilizou com o tempo. O grupo controle apresentou aumento significativo (>7%), com padrão crescente. As propriedades mecânicas das amostras diminuíram quando envelhecidas, mas o grupo de revestimento com resina epóxi apresentou melhores resultados em geral. Pode-se concluir que os 3 diferentes tipos de revestimentos podem garantir a estanqueidade após 15 dias em água doce, sendo que o revestimento de Resina Epóxi apresentou melhores propriedades mecânicas no longo prazo.