Fabrico de estruturas 3D à base de alumina/zircónia por manufatura aditiva - Silva, Marc Artur Marques da (2021)
A manufatura aditiva tem vindo a ser bastante explorada para diversos materiais existindo ainda uma necessidade eminente no desenvolvimento de cerâmicos por esta tecnologia. O presente trabalho teve por objetivo demonstrar a possibilidade de utilização de técnicas de manufatura aditiva, nomeadamente o robocasting, no processamento de cerâmicos densos à base de alumina, zircónia e uma mistura 20-vol.% zirconia e 80-vol.% alumina. Para tal, o trabalho foi realizado nas seguintes etapas: 1) preparação de pastas para impressão por robocasting, otimizando concentrações de sólidos e quantidades de aditivos orgânicos, nomeadamente, carboximetilcelulose e polietilanimina; 2) caracterização reológica das suspensões e pastas; 3) desenho de estruturas em forma de paralelepípedo em CAD e impressão dessas estruturas por robocasting; 4) sinterização das peças obtidas; 5) caracterização das peças sinterizadas através de medidas de retracção, densidade, análise microestrutural, resistência mecânica à flexão e ensaios de dureza. Para todas as composições estudadas, as pastas obtidas mostraram ter propriedades reológicas adequadas para o processo de impressão por robocasting. As estruturas 3D após sinterização apresentaram densidades relativas na ordem de 95,5 %, 96,3 % e 97,2 %, respetivamente, para a alumina, mistura alumina/zircónia e zircónia sinterizadas a 1550 °C. Os valores de resistência à flexão apresentaram-se em concordância com a densificação de cada composição, isto é, obtenção de resistências superiores para as estruturas 3D de zircónia (231,4 ± 37,9 MPa), seguida da mistura alumina/zircónia (219,9 ± 21,2 MPa) e por fim da alumina (152,3 ± 6,9 MPa). Pela análise microestrutural, verificou-se que em todas as composições as junções entre filamentos não densificaram durante a sinterização, justificando os baixos valores obtidos, quer para densidades quer para resistência à flexão, quando comparados com valores retirados da literatura para os mesmos materiais obtidos por técnicas convencionais. A introdução de 20-vol.% de zircónia em alumina melhorou a tenacidade à fratura, de acordo com o esperado. O trabalho desenvolvido mostrou que o robocasting é uma técnica promissora para a produção de cerâmicos técnicos, embora sejam necessários estudos adicionais para melhorar as propriedades mecânicas finais das peças.