Desenvolvimento de filamentos de ASA com fibras de carbono recuperadas para manufatura aditiva

• Processo: 25/05974-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Fabio Roberto Passador
• Beneficiário: Sofia de Almeida
• Instituição Sede: Instituto de Ciência e Tecnologia (ICT). Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP). Campus São José dos Campos. São José dos Campos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 24/11092-8 - Estratégias de reciclagem e reutilização de resíduos de compósitos termoplásticos reforçados com fibra de carbono para o desenvolvimento de materiais de alto desempenho, AP.R
• Assunto(s): Asa Materiais compósitos Fibra de carbono Impressão tridimensional Reciclagem
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Asa | compósitos | fibra de carbono | Manufatura Aditiva | Reciclagem | Compósitos

Resumo

A manufatura aditiva de compósitos poliméricos com fibras de carbono (FC) representa uma inovação significativa na fabricação de materiais avançados que combinam a flexibilidade do processo de impressão 3D com as elevadas propriedades da FC. O copolímero de acrilonitrila-estireno-acrilato (ASA) é um termoplástico amplamente utilizado na manufatura aditiva devido à sua excelente resistência às intempéries, boa estabilidade térmica e resistência química. No entanto, como outros polímeros usados em impressão 3D, o ASA apresenta limitações em suas propriedades mecânicas, especialmente em relação à rigidez e resistência ao impacto. Para superar essas deficiências, a adição de FC pode ser uma estratégia eficaz, pois poder contribuir com a melhora na rigidez, resistência à tração e estabilidade dimensional do material sem comprometer sua processabilidade. A FC atua como um reforço estrutural, reduzindo a contração térmica e melhorando a adesão entre camadas, o que é essencial para peças fabricadas por deposição de material fundido (FDM). O uso de FC recicladas (FCr) em manufatura aditiva apresenta diversas vantagens, tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico. A FCr mantém boa parte das propriedades mecânicas da FC virgem, proporcionando melhorias nas propriedades mecânicas dos compósitos enquanto reduz custos de matéria-prima. Neste trabalho será avaliado o uso de FCr obtidas a partir de compósitos aeronáuticos como agente de reforço para o ASA na produção de filamentos para manufatura aditiva. As FCr serão obtidas por reciclagem térmica por micro-ondas e serão caracterizadas por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Após, serão cortadas e adicionadas ao ASA em diferentes teores (0,5, 1, 2,5 e 5% em massa) utilizando uma extrusora de dupla rosca. Os filamentos com espessura de 1,75 mm utilizado para manufatura aditiva serão processados em uma mini extrusora com matriz de filamentos. Por fim, serão manufaturados corpos de prova via processo de manufatura aditiva por deposição de material fundido. Os corpos de prova impressos serão caracterizados por ensaios de tração e resistência ao impacto Izod, análise dinâmico-mecânica (DMA) e caracterização morfológica por MEV. O estudo busca contribuir para a sustentabilidade na indústria de materiais compósitos, promovendo o reaproveitamento de resíduos e ampliando o potencial de uso do ASA reforçado com FC.