Título

Influência da Densidade de Infill Giroide no Comportamento Balístico de Estruturas em PLA

Effect of Gyroid Infill Density on the Ballistic Behavior of PLA Structures

Autoria

SILVA, MARLLON FRAGA; MELO, SARAH CATHARINA VITALI DE; FREDEL, MARCIO CELSO; LIMA, EDUARDO DE SOUSA

SILVA, MARLLON FRAGA

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MELO, SARAH CATHARINA VITALI DE

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FREDEL, MARCIO CELSO

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LIMA, EDUARDO DE SOUSA

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DOI

10.5151/2594-5327-43159

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Resumo

Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da densidade de preenchimento (infill) do tipo giroide no comportamento balístico de estruturas em Ácido Polilático (PLA) produzidas por manufatura aditiva. Foram fabricadas amostras com densidades de 25%, 50%, 75% e 99% utilizando o processo de modelagem por deposição de material, conhecido em inglês como Material Extrusion – MEX, mantendo-se constantes os parâmetros de processamento. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de impacto balístico com munição calibre .22 (5,6 mm), seguidos de análise fractográfica por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados demonstraram que a densidade de preenchimento influencia diretamente os mecanismos de falha e a capacidade de absorção de energia. Em baixas densidades, observou-se colapso estrutural progressivo e maior dissipação de energia, enquanto em altas densidades predominou fratura frágil com propagação direta de trincas. A condição intermediária de 50% apresentou o melhor desempenho, combinando resistência estrutural e mecanismos eficientes de dissipação de energia. Conclui-se que o desempenho balístico não está associado à máxima densidade de preenchimento, mas sim ao equilíbrio entre rigidez e mecanismos de falha induzidos pela geometria interna.

This study aims to evaluate the influence of gyroid infill density on the ballistic behavior of polylactic acid (PLA) structures produced by additive manufacturing. Samples with infill densities of 25%, 50%, 75%, and 99% were fabricated using the material extrusion (MEX) process, keeping all processing parameters constant. The specimens were subjected to ballistic impact tests using .22 caliber (5.6 mm) ammunition, followed by fractographic analysis using scanning electron microscopy (SEM). The results demonstrated that infill density significantly affects failure mechanisms and energy absorption capacity. At low densities, progressive structural collapse and higher energy dissipation were observed, while high-density structures exhibited predominantly brittle fracture with direct crack propagation. The intermediate condition (50%) showed the best performance, combining structural integrity with efficient energy dissipation mechanisms. It is concluded that ballistic performance is not directly related to maximum infill density, but rather to the balance between stiffness and failure mechanisms induced by internal geometry.

Palavras-chave

Manufatura aditiva, Giroide, Impacto balístico, PLA

Additive manufacturing, Gyroid, Ballistic impact, PLA