Conheça as propriedades técnicas dos materiais para impressora 3D
Escolher qual filamento usar nos seus projetos tem uma grande influência no resultado final, isso porque os materiais para impressora 3D possui propriedades técnicas que variam bastante. Por isso, neste conteúdo vamos mostrar o comportamento desses materiais e como escolher o ideal a partir da necessidade e finalidade do projeto.
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Você sabia que pode estar errando na escolha dos materiais para impressora 3D?
Com o avanço da tecnologia, os materiais para impressora 3D estão se multiplicando. Cada dia a necessidade em atender às solicitações específicas dos usuários aumenta. Inicialmente, os filamentos foram desenvolvidos para usuários com um padrão geral de peças. Porém, quanto mais técnicas e detalhadas se tornam as peças, maior é a necessidade dos materiais de suportarem determinados requisitos de cada projeto. Como, por exemplo, temperatura, resistência mecânica, resistência química etc..
Nesse post tentamos simplificar as principais características dos filamentos para impressora 3D, com uma comparação de ensaio de tração com corpos de provas impressos (ASTM D 638). Além disso, iremos apresentar as tabelas dos materiais e os ensaios de Dureza Shore D (ASTM D 2240) e Temperatura HDT (ISO 75).
Veja agora um gráfico que exemplifica as diferenças mecânicas dos principais materiais utilizados em impressoras 3D:
Análise do gráfico do ensaio de tração
PLA: com o gráfico, vemos que o PLA é o material que suportou maior carga estática, 215daN, ou aproximadamente 215kg de força. Porém, ele não tem grande deformação antes do rompimento, ou seja, ele é pouco dúctil.
ABS: comparado ao PLA, o ABS suportou menos carga estática. Porém, ele tem um período de deformação bem maior, ou seja, é um material mais dúctil. Em 100daN ele deformou 2mm, o que o coloca em uma categoria de material interessante no aspecto de absorção de carga.
PETG: foi claramente o material mais nobre dos testados. Suportou 162kg aproximadamente, porém absorveu 7,2mm de deformação antes de sua ruptura. Comparado ao ABS ele suporta mais carga e é mais dúctil. Comparado ao PLA, não suportou tanta carga, porém aceitou uma deformação bem grande.
Visão geral: mecanicamente falando, o melhor material entre os avaliados é o PETG. Ele abrange mais possibilidades de impressão de peças pois é o que possui melhor resistência mecânica.
Porém, se a finalidade é suportar uma força um pouco maior, o PLA será o indicado. Lembre-se de que estamos falando de força estática, pois ele não aceita deformação conforme vimos.
Embora não é só este aspecto que devemos levar em consideração para a melhor escolha do material.
Tabela de propriedades dos materiais para impressora 3D
Na tabela acima, além de visualizar numericamente o que o gráfico indicou, adiciona algumas propriedades interessantes aos polímeros.
O ensaio HDT é contido na norma ISO 75. Basicamente aplica-se uma tensão, prevista em norma, a um corpo de prova normatizado, mergulha-se esse corpo em um banho e varia-se a temperatura do banho.
A medida que a temperatura vai aumentando, o corpo de prova vai se deformando, até atingir o deslocamento previsto na norma. A temperatura para deformar o corpo de prova com determinada tensão aplicada é a temperatura suportada no ensaio de HDT. Esse ensaio basicamente nos mostra qual a temperatura que cada material suporta sem se deformar.
PLA
Possui temperatura de fusão baixa, de 180°C, e Tg de 60°C. Ou seja, a partir de 60°C as moléculas internas começam a se mover e a peça começa a “amolecer”. Isso é ruim se tratando de peças que precisam ser expostas ao sol, porém é uma vantagem já que pode ser impresso com impressora aberta, sem Warp, e baixa temperatura da mesa (ainda assim, com boa aderência).
Melhor dureza superficial — 85 Shore D. Significa que é o material que mais suporta desgaste superficial ou atrito. Porém, pensando em acabamento posterior com lixa, será o menos “lixável”. A temperatura do ensaio HTD ficou próxima da temperatura de TG.
ABS
Possui a maior temperatura de Tg entre os materiais testados: em torno de 100°C. Isto é, ele é o que melhor suporta temperatura entre os materiais aqui avaliados. Entretanto, sua dureza superficial baixa em relação aos demais desqualifica-o para utilização em peças que necessitam de maior contato.
O que, em contrapartida, o torna muito fácil de lixar. Consequentemente, o filamento ABS possui uma certa facilidade em acabamento (sendo possível utilizar acetona pura para acabamento superficial). Também foi o material com a maior temperatura no ensaio HDT, podendo inclusive ser exposto ao sol.
PETG
Associado a boa resistência mecânica, também possui uma resistência a temperatura que suporta exposição ao sol. Para uma boa aderência na mesa, não é necessário aquecer muito – algo em torno de 85°C, podendo ser impresso até em mesa fria. Seu Warp é baixo, possibilitando a utilização em impressora aberta. Sua dureza superficial é baixa, o que gera um acabamento por lixa tão bom quanto o ABS.
Quimicamente, o PETG é um material muito resistente, o que dificulta o acabamento pelos produtos como acetona. Porém, para o transporte ou contato com materiais químicos. ele é o mais indicado. É importante dizer que o filamento PETG é o único com o selo de Material Food Safety, ou seja, se trata de um material que pode entrar em contato com alimentos. Lembrando que após ser impresso, ele adquire as impurezas do processo.
é por isso que para cada utilização indicamos o entendimento das propriedades de cada material. Pois saber a real utilização da peça pode evitar uma possível quebra ou retrabalho com outro material.
Salientamos que todos os testes e resultados apresentados nesse conteúdo foram tirados de ensaios realizados por empresas certificadas.
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