Desenvolvimento de filamentos para impressão 3D (de hélices de drones) a partir de nanocompósitos poliméricos Poli (ácido láctico) e nanotubo de carbono

dc.contributor.advisor1Macêdo Neto, José Costa de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7868540287547126eng
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-1155-0027eng
dc.contributor.referee1García del Pino, Gilberto
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5604141021425108eng
dc.contributor.referee1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0754-2390eng
dc.contributor.referee2Costa, João Carlos Martins da
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0301439080407281eng
dc.contributor.referee2orcidhttps://orcid.org/0000-0002-5691-1378eng
dc.creatorOliveira, Sanches Ismael de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6059217153629714eng
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5181-5419eng
dc.date.issued2023-12-15
dc.description.abstractThe use of drones is currently growing exponentially, whether for recreational or commercial activities, and one of the biggest problems is access to some components such as the propeller. It usually has a fragile construction and the prices can be high, making access to this item difficult, which is essential for good use of the drone. The work aims to obtain polymeric nanocomposites polyacidolactic acid and carbon nanotube with a view to application in drone propellers produced through 3D printing. In the literature there is still very limited information available about the incorporation of functionalized CNT in 3D printed PLA parts produced by FFF. In this work, a filament based on Poly(lactic acid) – PLA/carbon nanotube (CNT) composites was prepared for the fused deposition modeling (FDM) process. The effects of the CNT content, temperature variation and rotation variation of the extruder screws were applied to the Design of Experiments (DOE) tool, where the main factors that contribute to the quality of the filament were found, with a focus on mechanical resistance. Using this tool, it was possible to reach an optimum point for the material's mechanical resistance, where it presented a value of 48.87 MPa, 43.17% above the initial value of 27.77 MPa. Using the response surface curve, the region where new filaments with mechanical resistance values similar to those found in this work can be found was observed. The results demonstrate that the CNT content, the rotation of the extruder screws and the extruder temperature directly influence the quality of the filaments. The data found in the TG and DTG curves allows us to observe that the addition of 0.6% CNT by weight does not significantly modify the resistance to PLA degradation, even if there is a small difference in temperatures. The main reason for these changes is the dispersion of the CNT over the PLA matrix and the glomeration of the CNT. The nanocomposite found mechanically resembles other materials used in the manufacture of plastic injection of drone propellers, making it a strong competitor for the manufacture via FDM additive manufacturing. Through the simulation demonstrated, it is possible to confirm the application of the material developed in the manufacture of drone propellers, facilitating access and providing new opportunities for users.eng
dc.description.resumoO uso de drones atualmente está crescendo exponencialmente, seja para atividades recreativas ou comerciais, e um dos grandes problemas é o acesso a alguns componentes como a hélice. Normalmente tem uma construção frágil e os valores podem ser elevados, dificultando o acesso a esse item, que é fundamental para um bom uso do drone. O trabalho tem como objetivo obter nanocompósitos poliméricos poliácidoláctico e nanotubo de carbono visando a aplicação em hélices de drones produzidas por meio da impressão 3D. Na literatura há ainda informações muito limitadas disponíveis sobre a incorporação de NTC funcionalizado em peças de PLA impressas em 3D produzidas pela FDM (Fused Deposition Modeling). Neste trabalho, um filamento à base de compósitos de Poli (ácido lático) – PLA / nanotubo de carbono (NTC) foi preparado para o processo de modelagem por deposição fundida (FDM). Os efeitos do teor de NTC, variação de temperatura e variação de rotação das roscas da extrusora foram aplicados na ferramenta Design of Experiments (DOE), onde foram encontrados os principais fatores que contribuem para a qualidade do filamento, com foco na resistência mecânica. Por meio dessa ferramenta foi possível chegar a um ponto ótimo para resistência mecânica do material, onde apresentou um valor de 48,87 MPa, 43,17% acima do valor inicial, de 27,77 MPa. Pela da curva de superfície de resposta, foi observada a região onde pode ser encontrado novos filamentos com valores de resistência mecânico semelhantes ao encontrado neste trabalho. Os resultados demonstram que o teor de NTC, a rotação das roscas da extrusora e a temperatura da extrusora, influenciam diretamente a qualidade dos filamentos. Os dados encontrados nas curvas de TG e DTG, permite observar que a adição de NTC 0,6%, em peso não modifica significativamente a resistências à degradação do PLA, mesmo havendo uma pequena diferença nas temperaturas. Sendo o principal motivo dessas alterações a dispersão do NTC sobre a matriz de PLA e aglomeração do NTC. O nanocompósito encontrado assemelha-se mecanicamente a outros materiais utilizados na fabricação a injeção plástica de hélices de drones, tornando este um forte concorrente para a fabricação via manufatura aditiva FDM. Por meio da simulação demonstrada é possível confirmar a aplicação do material desenvolvido na fabricação de hélices de drones, facilitando o acesso e possibilitando novas oportunidades aos usuários.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Sanches Ismael de. Desenvolvimento de filamentos para impressão 3D (de hélices de drones) a partir de nanocompósitos poliméricos Poli (ácido láctico) e nanotubo de carbono. 2023. 80 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2023.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/9920
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiaiseng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectNanocompósitos (Materiais)por
dc.subjectDronepor
dc.subjectHélicespor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAeng
dc.subject.userNanocompósitopor
dc.subject.userManufatura aditivapor
dc.subject.userDOEpor
dc.subject.userSimulação numéricapor
dc.subject.userHélicespor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/71992/DISS_SanchesOliveira_PPGCEM.pdf.jpg*
dc.titleDesenvolvimento de filamentos para impressão 3D (de hélices de drones) a partir de nanocompósitos poliméricos Poli (ácido láctico) e nanotubo de carbonoeng
dc.title.alternativeDevelopment of filaments for 3D printing (drone propellers) from polymer nanocomposites Poly (lactic acid) and Carbon Nanotubeeng
dc.typeDissertaçãoeng

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