Title

PLACAS DE CARBETO DE SILÍCIO COM ENCHIMENTO GIROIDE FABRICADAS POR EXTRUSÃO: ANÁLISE MICROESTRUTURAL VIA MEV

GYROID-FILLED SILICON CARBIDE PLATES FABRICATED BY EXTRUSION: SEM-BASED MICROSTRUCTURAL

Authorship

SILVA, MARLLON FRAGA; FERRAZ, REBECA CORREIA GOMES; FREDEL, MARCIO CELSO; LIMA, EDUARDO DE SOUSA

SILVA, MARLLON FRAGA

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FERRAZ, REBECA CORREIA GOMES

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FREDEL, MARCIO CELSO

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LIMA, EDUARDO DE SOUSA

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DOI

10.5151/2594-5327-42011

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Abstract

Este trabalho investiga a viabilidade da fabricação de componentes cerâmicos de carbeto de silício (SiC) utilizando o método de fabricação por filamento fundido (FFF) com preenchimento em estrutura giroide, enfatizando a sinergia entre as propriedades superiores do SiC e a eficiência arquitetônica das estruturas giroides, pertencentes à família de superfícies mínimas triplamente periódicas (TPMS). A metodologia abrange todo o fluxo de trabalho de processamento, desde a preparação do filamento e a extrusão controlada até a remoção química e térmica, seguida pela sinterização a vácuo a 2185 °C. As peças fabricadas foram avaliadas em termos de densidade relativa, coesão microestrutural e composição química. As análises por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) revelaram microestruturas densas e homogêneas, com mínima porosidade e forte adesão entre camadas, enquanto a espectroscopia por dispersão de energia (EDS) confirmou a pureza química do SiC sinterizado, resultados que demonstraram o potencial das arquiteturas giroides para melhorar a estabilidade dimensional e a densificação na manufatura avançada de cerâmicas, especialmente em aplicações exigentes nas áreas aeroespacial, energética e de defesa.

THIS STUDY INVESTIGATES THE FEASIBILITY OF MANUFACTURING SILICON CARBIDE (SIC) CERAMIC COMPONENTS USING THE FUSED FILAMENT FABRICATION (FFF) METHOD WITH GYROID STRUCTURE FILLING, EMPHASIZING THE SYNERGY BETWEEN THE SUPERIOR PROPERTIES OF SIC AND THE ARCHITECTURAL EFFICIENCY OF GYROID STRUCTURES, WHICH BELONG TO THE FAMILY OF TRIPLY PERIODIC MINIMAL SURFACES (TPMS). THE METHODOLOGY COVERS THE ENTIRE PROCESSING WORKFLOW, FROM FILAMENT PREPARATION AND CONTROLLED EXTRUSION TO CHEMICAL AND THERMAL REMOVAL, FOLLOWED BY VACUUM SINTERING AT 2185 °C. THE MANUFACTURED PARTS WERE EVALUATED IN TERMS OF RELATIVE DENSITY, MICROSTRUCTURAL COHESION AND CHEMICAL COMPOSITION. SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM) ANALYSES REVEALED DENSE, HOMOGENEOUS MICROSTRUCTURES WITH MINIMAL POROSITY AND STRONG INTERLAYER ADHESION, WHILE ENERGY DISPERSIVE SPECTROSCOPY (EDS) CONFIRMED THE CHEMICAL PURITY OF THE SINTERED SIC, RESULTS THAT DEMONSTRATED THE POTENTIAL OF GYROID ARCHITECTURES TO IMPROVE DIMENSIONAL STABILITY AND DENSIFICATION IN ADVANCED CERAMIC MANUFACTURING, ESPECIALLY IN DEMANDING AEROSPACE, ENERGY AND DEFENSE APPLICATIONS.

Keywords

Carbeto de Silício (SiC), Giroide, Fabricação por Filamento Fundido (FFF), Manufatura Aditiva.

Silicon Carbide (SiC), Gyroid, Fused Filament Fabrication (FFF), Additive Manufacturing