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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2019.tde-09052024-110704
Document
Auteur
Nom complet
Letícia Bueno do Amaral
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2019
Directeur
Jury
Fortulan, Carlos Alberto (Président)
Foschini, Cesar Renato
Silva, Evaldo Malaquias da
Titre en portugais
Manufatura aditiva de cerâmicas por projeção : projeto de máquina, formulação de suspensões e processo
Mots-clés en portugais
fotopolimerização em cuba
impressão 3D
manufatura aditiva de cerâmicas
Resumé en portugais
Neste trabalho é abordado o processo de manufatura aditiva de componentes cerâmicos com a aplicação da tecnologia de projeção em camadas (mask projection stereolithography technology). A impressão 3D (manufatura aditiva - AM) inicialmente voltada para produção de protótipos, vem revolucionando os processos convencionais de fabricação se colocando como um potencial na fabricação de materiais de engenharia acabados. A configuração que utiliza fotopolimerização em cuba com projeçao de camada apresenta um processo de alta resolução dimensional e velocidade de impressão atrativo frente aos demais processos de AM, e tem potencial para manufatura de materiais cerâmicos. Esta técnica emprega formulações com resina fotopolimerizável supercan-egada em pó cerâmico, assim quando o fotopolímero se polimeriza, ele constitui uma matriz que confere coesão ao corpo cerâmico verde, que em seguida é queimado decompondo e evaporando os componentes orgânicos e sinterizando as partículas cerâmicas. O objetivo deste trabalho é o estudo e o desenvolvimento de um processo de manufatura aditiva capaz de produzir objetos cerâmicos utilizando a tecnologia de projeção de camadas pelo princípio de fotopolimerização em cuba. Para isso, no desenvolvimento deste trabalho, foi construído um protótipo de impressora 3D com configuração de projeção por cima (top down), a elaboração de suspensões cerâmicas para suprimento da máquina, impressão das composições e ensaios mecânicos dos corpos fabricados. Obtiveram-se corpos cerâmicos, fabricados com zircônia 3Y-TZP, sem a presença de trincas críticas, bolhas, laminações e grandes deformações. Na suspensão que apresentou melhor desempenho empregaram-se os solventes: xilol que acrescentou significativa melhora na definição geométrica das peças; e nmetil-2-pirrolidona que conferiu viscosidade a pasta. Foi obtido um componente com retração linear de 36%, porosidade de 3,4% e resistência à flexão média de 337±51MPa
Titre en anglais
Design of additive manufacturing machine of ceramic parts based on mask projection stereolithography technology
Mots-clés en anglais
3D printing
ceramics additive manufacturing
vat photopolymarization
Resumé en anglais
The approach of this work is the additive manufacture of ceramic components by layer projection technology (mask projection stereolithography). 3D printing (additive manufacture - AM), initially developed to prototyping, hás revolutionized conventional manufacturing processes and hás placed itself as a potential manufacturer of finished engineering materiais. The configuration that uses vat photopolymerization with layer projection presents a high dimensional resolutíon process and high print speed to the other AM processes, and hás potential to manufacture ceramic materiais. This technique uses formulations with a loaded photopolymerizable resin in ceramic powder, this way when polymerized, the photopolymer constitutes a matrix that confers cohesion to the green ceramic body, then, by evaporating the organic components and agglutinating the ceramic particles, this body is sintered. This work development process includes the construction of a 3D printer prototype with a top down projection configuration, the ceramic suspensions formulations for machine supply, manufacture of ceramic parts and mechanical testing. Ceramic bodies, made with 3Y-TZP zirconia, were obtained without the presence of criticai cracks, bubbles, laminations and large deformations. From the best suspension developed, it was employed the xylol solvent (which significantly added an improvement in the geometric definition ofthe pieces) and n-methyl-2- pyrrolidone solvent (that guaranteed the paste viscosity). This ceramic parts show a linear retraction of36%, porosity ratio of 3.4% and average flexural strength of 337 ± 51MPa
 
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Date de Publication
2024-05-09
 
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