Title

PROPRIEDADES MECÂNICAS DE SCAFFOLDS BIOCERÂMICOS DE 3Y-TZP IMPRESSOS POR EXTRUSÃO

MECHANICAL PROPERTIES OF 3Y-TZP BIOCERAMIC SCAFFOLDS 3D PRINTED BY EXTRUSION

Authorship

GOMES, PATRICK DE LIMA; MIRANDA, VICTOR RIBEIRO DE; OLIVEIRA, ISABELA SANTANA DE; DAGUANO, JULIANA KELMY MACÁRIO BARBOZA; ELIAS, CARLOS NELSON; SANTOS, CLAUDINEI DOS

GOMES, PATRICK DE LIMA

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MIRANDA, VICTOR RIBEIRO DE

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OLIVEIRA, ISABELA SANTANA DE

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DAGUANO, JULIANA KELMY MACÁRIO BARBOZA

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ELIAS, CARLOS NELSON

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SANTOS, CLAUDINEI DOS

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DOI

10.5151/2594-5327-41196

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Abstract

OS DISPOSITIVOS DE ZIRCôNIA 3Y-TZP USADOS NA áREA BIOMéDICA SãO PRODUZIDOS PELA METODOLOGIA DE COMPRESSãO E SINTERIZAçãO. NESTE ESTUDO FORAM FABRICADOS PROTóTIPOS (SCAFFOLDS) DE ZIRCôNIA 3Y-TZP(N=20) USANDO A TéCNICA DE EXTRUSãO DIRETA DE TINTA (DIW). EMPREGOU-SE UMA PASTA CERâMICA CONTENDO 40%V/V DE Pó DE 3Y-TZP, 59%V/V DE TINTA PEG (POLIETILENOGLICOL)/LAPONITA E 1%V/V DE DBP (DIBUTILFTALATO). PARA A IMPRESSãO 3D FORAM UTILIZADOS BICOS DE Ø0,63MM, VELOCIDADE DE IMPRESSãO DE 10MM/S, DEPOSIçãO DE CAMADAS CRUZADAS E LACUNAS ENTRE FILAMENTOS DE 0,00MM. AS PEçAS FORAM SINTERIZADAS A 1550 ºC-2H. FEZ-SE A CARACTERIZAçãO DA DENSIDADE RELATIVA, ANáLISE DAS FASES POR DIFRAçãO DE RAIOS X, MORFOLOGIA POR MICROSCOPIA ELETRôNICA DE VARREDURA, RESISTêNCIA A COMPRESSãO, MICRODUREZA VICKERS E NANO INDENTAçãO VICKERS E MóDULO DE ELASTICIDADE. AS AMOSTRAS SINTERIZADAS APRESENTARAM PREDOMINANTEMENTE A FASE CRISTALINA ZRO2-TETRAGONAL, MICROESTRUTURA CARACTERIZADA POR DISTRIBUIçãO BIMODAL DE TAMANHOS DE GRãOS. A AMOSTRAS APRESENTARAM DENSIDADE RELATIVA DE 92,1±3,4%, MICRODUREZA VICKERS DE 1172±45HV, NANODUREZA VICKERS DE 1608±78HV, MóDULO DE ELASTICIDADE DE 203±16GPA E RESISTêNCIA A COMPRESSãO DE 192±54MPA. OS RESULTADOS MOSTRARAM é POSSíVEL REALIZAR A IMPRESSãO 3D DA ZIRCôNIA 3Y-TZP PARA APLICAçõES BIOMéDICAS.

THE 3Y-TZP ZIRCONIA DEVICES USED IN THE BIOMEDICAL FIELD ARE PRODUCED BY COMPRESSION AND SINTERING. IN THIS STUDY, 3Y-TZP ZIRCONIA PROTOTYPES (N=20) WERE MANUFACTURED USING THE DIRECT INK EXTRUSION (DIW) TECHNIQUE. A CERAMIC PASTE CONTAINING 40%V/V 3Y-TZP POWDER, 59%V/V PEG (POLYETHYLENE GLYCOL)/LAPONITE INK AND 1%V/V DBP (DIBUTYLPHTHALATE) WAS USED. FOR 3D PRINTING, Ø0.63MM NOZZLES WERE USED, A PRINTING SPEED OF 10MM/S, CROSS-LAYER DEPOSITION AND GAPS BETWEEN FILAMENTS OF 0.00MM. THE PARTS WERE SINTERED AT 1550 ºC-2H. THE RELATIVE DENSITY, PHASE ANALYSIS BY X-RAY DIFFRACTION, MORPHOLOGY BY SCANNING ELECTRON MICROSCOPY, COMPRESSIVE STRENGTH, VICKERS MICROHARDNESS AND VICKERS NANO INDENTATION AND MODULUS OF ELASTICITY WERE CHARACTERIZED. THE SINTERED SAMPLES PREDOMINANTLY SHOWED THE ZRO2-TETRAGONAL CRYSTALLINE PHASE, A MICROSTRUCTURE CHARACTERIZED BY A BIMODAL DISTRIBUTION OF GRAIN SIZES. THE SAMPLES HAD A RELATIVE DENSITY OF 92.1±3.4%, A VICKERS MICROHARDNESS OF 1172±45HV, A VICKERS NANOHARDNESS OF 1608±78HV, A MODULUS OF ELASTICITY OF 203±16GPA AND A COMPRESSIVE STRENGTH OF 192±54MPA. THE RESULTS SHOWED THAT IT IS POSSIBLE TO 3D PRINT 3Y-TZP ZIRCONIA FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS

Keywords

Manufatura aditiva por extrusão; biocerâmicas; 3Y-TZP; caracterizações

Additive manufacturing by extrusion; bioceramics; 3Y-TZP; characterizations.