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Processamento e caracterização de tintas cerâmicas injetáveis à base de alumina, com potencial de utilização em Robocasting
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/766054
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Santos , Claudinei dos | - |
| Autor(es): dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/1355748902111663 | - |
| Autor(es): dc.contributor | Santos, Ésoly Madeleine Bento dos | - |
| Autor(es): dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/2729783053595892 | - |
| Autor(es): dc.contributor | Fonseca, Gláucio Soares da | - |
| Autor(es): dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/9663765935778795 | - |
| Autor(es): dc.contributor | Freitas, Bruno Xavier de | - |
| Autor(es): dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/8837879037576121 | - |
| Autor(es): dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/9941632669655652 | - |
| Autor(es): dc.creator | Silva, Bruno Medeiros da | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2024-07-11T18:13:15Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2024-07-11T18:13:15Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2023-05-16 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2023-05-16 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | http://app.uff.br/riuff/handle/1/28847 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/766054 | - |
| Descrição: dc.description | Neste trabalho foi desenvolvido tinta cerâmica extrudável a base de Al₂O₃ para uso em impressão 3D por Robocasting utilizando carboximetilcelulose (CMC) e polietilenoimina (PEI) como aditivos para fabricação de gel extrudável. Pó de Al₂O₃ de alta pureza foi inserida em um gel viscoso de CMC, com proporções de 98% de água e 2% de CMC, misturados por 30 minutos. A tinta originada deste processo de mistura foi caracterizada por sua reologia e peças foram impressas por Robocasting utilizando a velocidade de 10 mm/s e bicos de extrusão com diâmetros de 0,25 mm e 0,41 mm, e por extrusão manual, com bico de 1,5 mm de diâmetro. Após fabricação dos corpos de provas, os mesmos foram submetidos em um teste de secagem e empenamento com 180 horas de duração, em temperaturas de 20°C ou 40°C, em moldes abertos e fechados, afim de verificar o comportamento da tinta em seu processo de secagem. Os resultados demonstraram que as tintas dos moldes fechados apresentaram menor taxa de secagem, necessitando de mais tempo para que retração cessasse. Os tempos para que a retração findasse foram, na temperatura de 20°C, 50 h para o molde aberto e 180 h para o molde fechado, e na temperatura de 40°C, 10 h para o molde aberto e, 30 h para o molde fechado. Estes resultados foram modelados por equações matemáticas. O empenamento foi mais acentuado nas primeiras 10 h de secagem, independente da temperatura adotada. A secagem a 40°C apresentou uma taxa de empeno de 9%, e a 20°C, taxa de 4,5%. As amostras foram sinterizadas a 1600°C por 2 h, sendo caracterizadas por sua densidade relativa, microestruturas e fases cristalinas. As propriedades mecânicas de dureza vickers e tenacidade à fratura foram medidas. Após sinterização a 1600°C por 2 h um grupo de amostras foi re-sinterizada a 1610°C por 6 h em patamar isoterma e caracterizada conforme mencionado anteriormente. Para comparação de resultados, amostras de alumina foram compactadas uniaxialmente e sinterizadas a 1600°C por 2 h. Os resultados indicam que em todas as condições de fabricação, Al₂O₃ foi a única fase cristalina observada. Os resultados evidenciaram melhorias nas propriedades mecânicas dos corpos de provas impressos por Robocasting com o procedimento de re-sinterização, independente do diâmetro do bico de extrusão, onde a densidade relativa foi de 95,3 ±0,4 %para 97,4 ±0,3%, dureza vickers de 1322±62 HV para 1526 ±45 HV e tenacidade à fratura, de 2,3 ±0,4 MPa.m½ para 3,2 ±0,6 MPa.m½. Os corpos de provas extrudados manualmente, com bico de diâmetro de 1,5mm, obtiveram como resultados a densidade relativa de 92,3% ±0,5, dureza vickers de 1253 ±83 HV e tenacidade à fratura 2,1 MPa.m½ ±0,8, estes resultados sendo inferiores aos impressos por Robocasting. | - |
| Descrição: dc.description | In this work, extrudable ceramic ink based on Al₂O₃ was developed for use in 3D printing by Robocasting using carboxymethylcellulose (CMC) and polyethyleneimine (PEI) as additives for the manufacture of extrudable gel. High purity Al2O3 powder was inserted into a viscous CMC gel, with proportions of 98% water and 2% CMC, mixed for 30 minutes. The ink originated from this mixing process was characterized by its rheology and parts were printed by Robocasting using a speed of 10 mm/s and extrusion nozzles with diameters of 0.25 mm and 0.41 mm, and by manual extrusion, with a 1.5 mm in diameter. After manufacturing the specimens, they were subjected to a drying and warping test lasting 180 hours, at temperatures of 20°C or 40°C, in open and closed molds, in order to verify the behavior of the paint in its drying process. The results showed that the paints from the closed molds had a lower drying rate, requiring more time for the shrinkage to cease. The times for the shrinkage to end were, at a temperature of 20°C, 50 h for the open mold and 180 h for the closed mold, and at a temperature of 40°C, 10 h for the open mold and 30 h for the closed mold. These results were modeled by mathematical equations. Warping was more pronounced in the first 10 h of drying, regardless of the temperature adopted. Drying at 40°C showed a warpage rate of 9%, and at 20°C, a rate of 4.5%. The samples were sintered at 1600°C for 2 h, being characterized by their relative density, microstructures and crystalline phases. The mechanical properties of Vickers hardness and fracture toughness were measured. After sintering at 1600°C for 2 h, a group of samples was re-sintered at 1610°C for 6 h on an isothermal level and characterized as mentioned above. For comparison of results, alumina samples were uniaxially compacted and sintered at 1600°C for 2 h. The results indicate that under all manufacturing conditions, Al₂O₃ was the only crystalline phase observed. The results showed improvements in the mechanical properties of the specimens printed by Robocasting with the re-sintering procedure, regardless of the extrusion nozzle diameter, where the relative density was from 95.3% ± 0.4 to 97.4% ± 0.3, Vickers hardness from 1322HV ± 62 to 1526HV ± 45 and fracture toughness from 2.3 MPa.m½ ± 0.4 to 3.2 MPa.m½ ± 0.6. The manually extruded specimens, with a 1.5mm nozzle diameter, resulted in a relative density of 92.3% ± 0.5, Vickers hardness of 1253HV ± 83 and fracture toughness of 2.1 MPa.m½ ± 0.8, these results being lower than those printed by Robocasting. | - |
| Descrição: dc.description | 129 p. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Direitos: dc.rights | Open Access | - |
| Direitos: dc.rights | CC-BY-SA | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Robocasting | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Tinta cerâmica Al₂O₃ | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Comportamento de secagem | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Caracterizações físicas | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Propriedades mecânicas | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Alumina | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Reologia | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Difração de raios X | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Engenharia Metalúrgica | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Produção intelectual | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Robocasting | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Al₂O₃ ceramic ink | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Drying behavior | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Physical characterizations | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Mechanical properties | - |
| Título: dc.title | Processamento e caracterização de tintas cerâmicas injetáveis à base de alumina, com potencial de utilização em Robocasting | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | Dissertação | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF | |
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