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Título: Análise de blenda à base de amido termoplástico/PELMD visando aplicação na manufatura aditiva
Autor(es): Andreatta, Juliana Massae
Nuernberg, Kaique Acácio
Orientador(es): Araújo, Márcia Silva de
Palavras-chave: Amido
Metais - Extrusão
Polietileno
Polímeros - Aditivos
blenda - Análise
Engenharia mecânica
Starch
Metals - Extrusion
Polyethylene
Polymers - Additives
blende - Analysis
Mechanical engineering
Data do documento: 16-Nov-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: ANDREATTA, Juliana Massae; NUERNBERG, Kaique Acácio. Análise de blenda à base de amido termoplástico/PELMD visando aplicação na manufatura aditiva. 2017. 65 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: A manufatura aditiva vem conquistando espaço crescente no mercado industrial. Técnicas como a modelagem por fusão e deposição (FDM) transformam monofilamentos simples em objetos com geometrias complexas. Ao mesmo tempo, devido às demandas ecológicas e a limitação dos recursos petroquímicos, surge a necessidade de expandir os estudos em torno de polímero menos agressivos ao meio ambiente. Polímeros à base de amido são uma alternativa promissora para a substituição dos materiais convencionais. O presente trabalho teve por objetivo principal o desenvolvimento e análise de um material cuja matéria-prima principal é o amido termoplástico e o polietileno linear de média densidade, para que fosse possível a verificação da sua utilização na indústria de manufatura aditiva, causando o mínimo de interferência na qualidade final do produto fabricado. Para isso, numa primeira etapa foi verificado o efeito de ácido cítrico (AC) e polietilenoglicol (PEG) no amido termoplástico (TPS), obtido por extrusão reativa, utilizando a proporção mássica constante de 70% de amido de milho e 30% de glicerol. O propósito era verificar a melhora na compatibilidade de amido termoplástico com Polietileno. Primeiramente, foram misturados os materiais em um misturador mecânico, até ser obtido um composto homogêneo. As amostras tinham PEG e AC nas seguintes proporções: 0:0% (AM01), 3:0% (AM02), 1,5:1,5% (AM03), 3:3% (AM04) e 0:3% (AM05). Em uma segunda etapa, foi adicionado polietileno ao TPS modificado na proporção de 50:50%. Foi realizada microscopia óptica de reflexão em amostras prensadas com e sem polietileno e as amostras sem PEG se apresentaram mais homogêneas. Ficou evidente nos ensaios de dureza Shore A que a amostra sem aditivos e a amostra com adição de 3% de ácido cítrico apresentaram dureza semelhante à do PE (75.2, 66.2 e 75.1, respectivamente). Em relação ao ensaio de tração observou-se que nenhuma amostra apresentou melhora significativa da resistência à tração. O TPS foi obtido com sucesso, porém a fragilidade apresentada limita sua utilização no processo FDM. A blenda TPS/PELMD foi obtida, porém suas propriedades mecânicas não foram satisfatórias quando comparadas com os materiais utilizados atualmente na manufatura aditiva (ABS, PLA e PETG).
Abstract: Additive manufacturing has been gaining space in the industrial market. Techniques as the Fused Deposition Modelling (FDM) transform simple monofilaments in objects with complex geometry. At the same time, due to ecological demands and the limitation of the petrochemical resources, the need to expand studies around less environmental aggressive polymers arises. Starch-based polymers are considerate to be a promising alternative for the replacement of the conventional materials. The main objective of the present work is the development and analysis of a material whose main raw material is starch and linear medium density polyethylene, so that it was possible to verify its use in the additive manufacturing industry, causing minimal interference in the final quality of the manufactured product. As the first step, it was verified the effect of the citric acid (AC) and the polyethylene glycol (PEG) on the thermoplastic starch (TPS) obtained by reactive extrusion using the constant mass ratio of 70% starch and 30% glycerol. The purpose was to verify the improvement in the compatibility of the TPS with PE. First, the materials were mixed in a mechanical mixer until a homogeneous compound was obtained. The samples had PEG an AC in the following proportions: 0:0% (AM01), 3:0% (AM02), 1,5:1,5% (AM03), 3:3% (AM04) e 0:3% (AM05). The second step, polyethylene was added to the modified TPS in the ratio of 50:50%. Optical reflection microscopy was performed in the samples with and without polyethylene, and the samples without PEG were more homogeneous. It was evident in the Shore A hardness tests that the sample without any additives and the sample with 3% of citric acid had similar hardness to the polyethylene sample (75.2, 66.2 e 75.1, respectively). From the tensile test performed, it was observed that no sample showed a significant improvement in the tensile strength between their different compositions. The TPS was successfully obtained, however, the fragility limits you use in the FDM process. The /LMDPE blend was obtained, but your mechanical properties were not satisfactory when compared with materials that are already used in the manufacturing industry (ABS, PLA and PETG).
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9597
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