Desenvolvimento de suspensões de alumina otimizadas para a manufatura aditiva de peças cerâmicas via direct ink writing (DIW)

• Processo: 24/19331-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Ana Paula da Luz
• Beneficiário: Gabriel Hercules Navarro
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Alumina Cerâmicas Impressão tridimensional Reologia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Alumina | cerâmica | direct ink writing | Manufatura Aditiva | Reologia | ceramicas

Resumo

Cerâmicas de alumina (Al2O3) estão entre as cerâmicas avançadas mais amplamente utilizadas pelas indústrias. No entanto, os métodos de conformação tradicionais não têm sido capazes de atender às demandas de design de formas finas e fabricação de alta precisão para aplicações funcionais avançadas. As tecnologias de manufatura aditiva estão ganhando cada vez mais atenção em muitos setores por sua capacidade de projetar formas complexas e peças personalizadas. O método baseado em extrusão de pastas, conhecido como "direct ink writing" (DIW), é um processo de conformação adaptável, simples e ecologicamente correto, e está entre os mais utilizados para cerâmicas. Porém, o design da suspensão cerâmica (pasta) representa o aspecto mais crítico. Uma suspensão adequada para DIW requer boa homogeneidade, uma carga cerâmica suficientemente alta para minimizar a retração da peça, propriedades reológicas apropriadas para ser extrudada e, ao mesmo tempo, garantir a retenção de sua forma e a estabilidade estrutural necessária após a extrusão. Neste sentido, este projeto tem como objetivo o desenvolvimento e caracterização de suspensões de alumina para a produção de peças cerâmicas usando a técnica de DIW. Alguns parâmetros serão analisados durante a elaboração das suspensões, tais como: teor de sólidos (de 45 a 50%vol), tipo e teor de dispersante, e tipo e teor de ligante/coagulante (metilcelulose ou polietilenoimina = PEI). Serão realizados ensaios reológicos das pastas, análises do colapso dos filamentos gerados, e caracterização das peças produzidas (resistência mecânica, retração, porosidade e análise microestrutural dos corpos de prova antes e após queima). Espera-se desenvolver suspensões estáveis e com reologia adequada para a impressão de peças de alta qualidade que, após sinterização, apresentem microestruturas otimizadas e com reduzido número de defeitos. Almeja-se também identificar os efeitos dos aditivos empregados na variação da viscosidade das suspensões e nas características das peças impressas.