Title

Influência das angulações de impressão na resistência mecânica e absorção de água de peças 3D com polímero PETG

Influence of Print angles on the mechanical resistance and water absorption of 3D printed parts with PETG polymer

Authorship

SOARES, LUCAS ALEXANDRE; TELLES, LUCAS SOUZA; SILVA, KAIO MENDES DE CARVALHO E; WOLL, EDUARDO OTERO; JACOBOVICZ, ELI; PEDROTI, JOÃO PEDRO SABIÁ; CUNHA, BRUNO SOUSA DA; DIAS, CLARISSA DE PAULA; CANDIDO, VERÔNICA SCARPINI

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PEDROTI, JOÃO PEDRO SABIÁ

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CUNHA, BRUNO SOUSA DA

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DOI

10.5151/2594-4711-43667

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Abstract

A manufatura aditiva, especialmente por meio da Modelagem por Deposição Fundida (FDM), revolucionou a fabricação de polímeros ao permitir a rápida prototipagem e a criação de geometrias complexas. Contudo, a natureza de deposição camada por camada introduz uma forte anisotropia estrutural no material, impactando o seu desempenho mecânico e físico. Este artigo investiga detalhadamente a influência das angulações de impressão tridimensional (0° e 90°) nas propriedades de corpos de prova confeccionados em poli(tereftalato de etileno glicol) (PETG). O estudo conduz uma avaliação da resistência mecânica através de ensaios de tração (norma ASTM D638), quantifica a taxa de absorção de água (norma ASTM D570) e avalia a morfologia do polímero via Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados demonstram que a orientação vertical (90°) maximizou o limite de resistência, suportando tensões de até 50,77 MPa. Em contrapartida, a configuração horizontal (0°) não se alinhou de forma paralela à força de tração, configurando o pior cenário de carregamento estrutural. Nessa condição, o material perdeu resistência significativamente, sofrendo falha prematura com tensões na faixa de 21,24 MPa. Simultaneamente, o teste físico evidenciou um ganho de massa progressivo de 1,89% devido à higroscopicidade do componente. Conclui-se que o controle rigoroso da orientação de fatiamento é indispensável nas diretrizes de projeto (DfAM) para garantir a estabilidade e a confiabilidade de peças de PETG em aplicações de engenharia.

Additive manufacturing, especially through Fused Deposition Modeling (FDM), has revolutionized polymer fabrication by enabling rapid prototyping and the creation of complex geometries. However, the layer-by-layer deposition nature introduces strong structural anisotropy in the material, impacting its mechanical and physical performance. This article investigates in detail the influence of 3D printing angulations (0° and 90°) on the properties of polyethylene terephthalate glycol (PETG) specimens. The study conducts an evaluation of mechanical strength through tensile testing (ASTM D638 standard), quantifies the water absorption rate (ASTM D570 standard), and evaluates the polymer's morphology via Scanning Electron Microscopy (SEM). The results demonstrate that the vertical orientation (90°) maximized the ultimate strength, withstanding stresses up to 50.77 MPa. In contrast, the horizontal configuration (0°) did not align parallel to the tensile force, representing the worst-case loading scenario. Under this condition, the material significantly lost strength, suffering premature failure with a rupture stress around 21.24 MPa. Simultaneously, the physical test showed a progressive mass gain of 1.89% due to the hygroscopicity of the component. It is concluded that rigorous control of the slicing orientation is essential in Design for Additive Manufacturing (DfAM) guidelines to ensure the stability and reliability of PETG parts in engineering applications.

Keywords

Impressão 3D, Angulação de Impressão, Ensaio de Tração, Absorção de Água

3D Printing, Print Angle, Tensile Test, Water Absorption