Título

Influência da velocidade de impressão e da largura de linha no comportamento térmico de um compósito PAHT - CF15 processado por FFF

Influence of printing speed and line width on the thermal behavior of a PAHT - CF15 composite processed by FFF

Autoria

MELO, SARAH CATHARINA VITALI DE; REIS, LUCAS MOURA MONTENEGRO; SILVA, MARLLON FRAGA; MONTEIRO, SERGIO NEVES; NASCIMENTO, LUCIO FABIO CASSIANO

MELO, SARAH CATHARINA VITALI DE

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DOI

10.5151/2594-5327-43870

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Resumo

A manufatura aditiva por Fabricação por Filamento Fundido (FFF) tem sido amplamente empregada na produção de componentes poliméricos e compósitos devido à sua capacidade de fabricar geometrias complexas com menor desperdício de material e elevada flexibilidade produtiva. Entretanto, os parâmetros de processamento podem influenciar significativamente o comportamento térmico dos materiais produzidos. Neste contexto, o presente trabalho investigou a influência da velocidade de impressão e da largura de linha nas propriedades térmicas de um compósito de poliamida de alta temperatura reforçada com 15% de fibras curtas de carbono (PAHT-CF15). Corpos de prova foram fabricados por FFF utilizando quatro combinações de parâmetros, com velocidades de impressão de 230 e 270 mm/s e larguras de linha de 0,3 e 0,4 mm. As amostras foram caracterizadas por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Análise Termogravimétrica (TGA). Os resultados de DSC indicaram temperaturas de fusão próximas de 243 °C para todas as condições avaliadas, sem diferenças significativas na cristalinidade da matriz polimérica, evidenciando que os parâmetros investigados não alteraram de forma relevante a estrutura cristalina do material. As análises de TGA mostraram comportamento térmico semelhante entre os grupos, com início da degradação em torno de 360 °C. Contudo, foram observadas diferenças na massa residual após a decomposição térmica, variando entre 36% e 43%, indicando que o histórico térmico durante a impressão pode influenciar os mecanismos de degradação da matriz. Conclui-se que a velocidade de impressão e a largura de linha não afetam significativamente a temperatura de fusão e a cristalinidade do compósito PAHT-CF15, mas podem modificar sua estabilidade térmica e a formação de resíduo após a degradação.

Additive manufacturing through Fused Filament Fabrication (FFF) has emerged as a promising alternative for the production of polymeric and composite components intended for structural and functional applications. However, processing parameters can significantly influence the behavior and stability of the manufactured materials. In this context, the present study aimed to evaluate the influence of printing speed and line width on the thermal properties of a high-temperature polyamide composite reinforced with 15% short carbon fibers (PAHT-CF15). Specimens were manufactured using four different combinations of printing parameters, varying the extrusion speed between 230 and 270 mm/s and the line width between 0.3 and 0.4 mm. The samples were characterized by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA). The DSC results indicated a melting temperature close to 243 °C for all groups, with no significant changes in the crystallinity of the polymer matrix as a function of the investigated parameters. TGA analyses revealed similar thermal behavior for all conditions, with the onset of thermal degradation occurring at approximately 360 °C. However, differences in residual mass were observed, ranging from 36% to 43%, suggesting that the thermal history during processing influences the degradation mechanisms of the matrix. It was concluded that the evaluated parameters do not significantly alter the crystalline structure of the material, but they may affect its thermal stability and residue formation after thermal decomposition.

Palavras-chave

manufatura aditiva, fabricação por filamento fundido, PAHT-CF15, DSC, TGA, compósitos poliméricos

additive manufacturing, fused filament fabrication, PAHT-CF15, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, polymer composites