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Resumo(s)
A manufatura aditiva, especialmente a impressão 3D por modelagem por fusão e deposição (FDM), tem se consolidado como uma alternativa para a produção de peças complexas e customizáveis. No entanto, as limitações mecânicas dos polímeros convencionais utilizados na impressão 3D motivam a busca por novos materiais que combinem sustentabilidade e desempenho aprimorado. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo a validação mecânica de um novo compósito desenvolvido para filamentos de impressão 3D, composto por poli (ácido lático) (PLA) reforçado com fibras naturais. A pesquisa foi conduzida por meio da fabricação de corpos de prova impressos em 3D e sua posterior caracterização mecânica por ensaios de tração e flexão. Foram analisadas as influências da incorporação das fibras naturais nas propriedades do material, considerando fatores como resistência mecânica e rigidez. No plano XY, o PLA+Linho apresentou aumento de +26,1% na resistência à tração em relação ao PLA comercial e de +49,2% em relação ao PLA virgem. Para flexão, no mesmo plano, observou-se aumento de +10,9% na resistência à flexão em comparação ao PLA comercial e de +77,6% em relação ao PLA virgem, além de incremento do módulo de elasticidade de +21,9% frente ao PLA comercial e de +125,3% frente ao PLA virgem. No plano XZ, verificou-se redução do desempenho do PLA+Linho em comparação aos demais materiais: a resistência à tração foi −47,8% inferior ao PLA comercial e −26,8% inferior ao PLA virgem; na flexão, a resistência foi −72,5% inferior ao PLA comercial e −67,5% inferior ao PLA virgem; e o módulo de elasticidade foi −59,6% inferior ao PLA comercial e −64,4% inferior ao PLA virgem. Os resultados evidenciam que o compósito PLA+Linho apresenta ganhos expressivos no plano XY e desempenho reduzido no plano XZ, reforçando a influência da orientação de impressão nas propriedades mecânicas.
Additive manufacturing, especially 3D printing through fused deposition modeling (FDM), has become a promising alternative for producing complex and customizable parts. However, the mechanical limitations of conventional polymers used in 3D printing drive the search for new materials that combine sustainability and enhanced performance. In this context, this study aims to validate the mechanical properties of a new composite developed for 3D printing filaments, composed of polylactic acid (PLA) reinforced with natural fibers. The research was conducted by fabricating 3D-printed specimens and subsequently characterizing their mechanical properties through tensile and flexural tests. The influence of natural fiber incorporation on the material’s properties was analyzed, considering factors such as mechanical strength and stiffness. In the XY orientation, PLA+Flax showed +26.1% higher tensile strength than commercial PLA and +49.2% than virgin PLA. Under flexural loading in the same orientation, PLA+Flax exhibited +10.9% higher flexural strength than commercial PLA and +77.6% than virgin PLA, as well as increases in flexural modulus of +21.9% versus commercial PLA and +125.3% versus virgin PLA. In the XZ orientation, PLA+Flax showed lower performance relative to the reference materials: tensile strength decreased by −47.8% versus commercial PLA and −26.8% versus virgin PLA; flexural strength decreased by −72.5% versus commercial PLA and −67.5% versus virgin PLA; and flexural modulus decreased by −59.6% versus commercial PLA and −64.4% versus virgin PLA. Overall, results show marked improvements for PLA+Flax in the XY orientation and reduced performance in XZ, highlighting the strong influence of build orientation on mechanical properties.
Additive manufacturing, especially 3D printing through fused deposition modeling (FDM), has become a promising alternative for producing complex and customizable parts. However, the mechanical limitations of conventional polymers used in 3D printing drive the search for new materials that combine sustainability and enhanced performance. In this context, this study aims to validate the mechanical properties of a new composite developed for 3D printing filaments, composed of polylactic acid (PLA) reinforced with natural fibers. The research was conducted by fabricating 3D-printed specimens and subsequently characterizing their mechanical properties through tensile and flexural tests. The influence of natural fiber incorporation on the material’s properties was analyzed, considering factors such as mechanical strength and stiffness. In the XY orientation, PLA+Flax showed +26.1% higher tensile strength than commercial PLA and +49.2% than virgin PLA. Under flexural loading in the same orientation, PLA+Flax exhibited +10.9% higher flexural strength than commercial PLA and +77.6% than virgin PLA, as well as increases in flexural modulus of +21.9% versus commercial PLA and +125.3% versus virgin PLA. In the XZ orientation, PLA+Flax showed lower performance relative to the reference materials: tensile strength decreased by −47.8% versus commercial PLA and −26.8% versus virgin PLA; flexural strength decreased by −72.5% versus commercial PLA and −67.5% versus virgin PLA; and flexural modulus decreased by −59.6% versus commercial PLA and −64.4% versus virgin PLA. Overall, results show marked improvements for PLA+Flax in the XY orientation and reduced performance in XZ, highlighting the strong influence of build orientation on mechanical properties.
Descrição
Palavras-chave
Manufatura aditiva Impressão 3D PLA Linho Biocompósitos Validação mecânica