Anisotropia de propriedades mecânicas de poliamida 12 processada por manufatura aditiva em tecnologia MJF

Abstract

O processo Multi Jet Fusion (MJF) é uma tecnologia de manufatura aditiva pertencente ao sub-grupo PBF (Fusão em Leito de Pó), cuja patente, ainda ativa, pertence a Hewllet-Packard (HP); a empresa declara que o equipamento pode produzir peças isotrópicas até 10 vezes mais rapidamente que outras tecnologias. Por se tratar de uma tecnologia relativamente nova, há poucos estudos relacionados ao comportamento mecânico, principalmente em relação ao módulo de elasticidade e às tensões limites de escoamento, em tração e flexão, de peças obtidas pela mesma, e em nenhum deles há amostras produzidas com angulações entre o plano de deposição e a mesa de trabalho, lacuna de conhecimento que este estudo visa preencher. Outra análise que este estudo trará é se há gradiente de temperatura em diferentes posições da mesa de impressão e em que intensidade este gradiente influencia nas propriedades mecânicas. Os ensaios de tração foram realizados seguindo a norma ASTM D638-03 e os de flexão seguiram a norma ASTM 790-03. Em ambos foram encontradas diferenças consideráveis de propriedades mecânicas entre amostras impressas com diferentes planos de deposição e em diferentes localizações na cuba, sendo que a variação do plano de deposição possui maior influência sobre as propriedades do que a localização na cuba. Tais diferenças não são provenientes de variações dimensionais. A densidade ou a cristalinidade também não são as responsáveis pelas variações de propriedades mecânicas visto que os ensaios (de densidade e obtenção de cristalinidade por difratometria de raio-X) não mostraram variações estatisticamente significativas para justificar a anisotropia de propriedades encontrada. Uma relação linear, que pode justificar tais diferenças, foi encontrada entre as propriedades mecânicas e a área a ser sinterizada em cada amostra para a formação de uma camada, de forma que quanto maior a área a ser sinterizada menores são as propriedades mecânicas

The Multi Jet Fusion (MJF) process is an addictive manufacturing process belonging to the Power Bed Fusion (PBF) subgroup. MJF patent, still active, belongs to Hewlett-Packard (HP). The company declares that the equipment can produce isotropic parts ten times faster than other technologies. Considering MJF as a relatively new technology, only a few studies can be found in the literature concerning mechanical behaviour, mainly related to Young’s modulus and yield strength in tension and flexural tests. There are no samples positioned in angles other than the parallel or orthogonal to the build plate in none of them. This study aims to fill in this knowledge gap. Another analysis that this study will carry on is if there is a temperature gradient in different positions of the build plate and in which intensity it influences the mechanical properties. The tensile tests were performed following the standard ASTM D638-03 and the flexural ones following the standard ASTM D790-03. In both of them, considerable differences were found in mechanical properties between samples printed at different angles and at different positions of the build plate, with the angle of printing having more influence on the mechanical properties. These differences are not because of the dimensional variations. The density and crystallinity also are not responsible for variations of mechanical properties since the tests (density and crystallinity by X-ray diffractometry) did not present significant statistical differences that justify the anisotropy found. A linear relation, which can justify the differences, was found between the mechanical properties and the area to be sintered in each sample to form a layer, since how bigger is the area to be sintered lower are the mechanical properties