Development of extruder-bench winder to produce polymer filaments for 3D printing

• Grant number: 19/06105-5
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: April 01, 2019
• End date: December 31, 2019
• Field of knowledge: Engineering - Production Engineering - Product Engineering
• Principal Investigator: Jaksan Moreira Junior
• Grantee: Jaksan Moreira Junior
• Company: João de Barro Pesquisa e Desenvolvimento Ltda
• CNAE: Fabricação de artefatos de material plástico não especificados anteriormente
• Associated research grant: 17/15471-0 - Development of extruder-bench winder to produce polymer filaments for 3D printing, AP.PIPE

Abstract

Este projeto tem por objetivo desenvolver uma extrusora de bancada capaz de produzir filamentos poliméricos com características adequadas para que possam ser utilizados como matéria-prima em impressões 3D. Estima-se que haja uma demanda promissora no mercado nacional por filamentos mais baratos e a oportunidade para estabelecer uma alternativa de reciclagem para resíduos produzidos pelos usuários de impressoras 3D em suas rotinas de projeto e impressão. A realização de buscas de patentes e por identificação de projetos e extrusoras disponíveis na internet, somados aos resultados de uma pesquisa de iniciação científica, motivaram a elaboração dessa proposta. A investigação preliminar gerou a hipótese de que um equipamento de pequeno porte poderá produzir filamentos com propriedades e tolerâncias dimensionais necessárias para impressão 3D e, consequentemente, despertar o interesse de um nicho de mercado crescente composto por empresas que desenvolvem projetos de produtos, centros de pesquisa, escolas, universidades, laboratórios de prototipagem (FabLabs) e projetistas informais. A priori, estima-se que um bobinador integrada a uma extrusora possa ser adequada para a produção de filamentos, sendo o conjunto composto basicamente por estrutura metálica, sistema de aquecimento através de resistência(s) elétrica(s) e sistema de condução do material plástico particulado através de eixo roscado aliados a sensores óticos e um sistema microprogramado para controle simultâneo de temperatura, velocidade do eixo de extrusão e do eixo bobinador. Para a execução desse desenvolvimento, o proponente conta com o apoio de uma pequena empresa do setor de fabricação de produtos plásticos, na qual já atuou como gerente industrial, de pesquisadores de uma universidade pública que trabalham com projeto de produto e tecnologia de impressão 3D e, ainda pretende contar com a prestação de serviços quanto à caracterização de materiais poliméricos e o trabalho de dois estudantes bolsistas, sendo um com competência na área de eletrônica e outro na área de mecânica. Espera-se que durante nove meses de execução de projeto se obtenha um protótipo com possibilidade de controle de parâmetros como temperatura de extrusão, velocidade de extrusão e de bobinamento de tal forma que se produza bobinas de filamentos de ABS e PLA com diâmetros dentro da tolerância dimensional desejada e com propriedades físicas adequadas ao processo de impressão 3D. (AU)