Orientador: João Maurício Rosário

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: O processo mais difundido de Manufatura Aditiva baseia-se no princípio da deposição de termoplástico fundido e extrudado por um bico. Grande parte dos equipamentos comerciais de Manufatura Aditiva é de projeto fechado e isso dificulta sua aplicação em pesquisas, sobretudo na área de...

Resumo: O processo mais difundido de Manufatura Aditiva baseia-se no princípio da deposição de termoplástico fundido e extrudado por um bico. Grande parte dos equipamentos comerciais de Manufatura Aditiva é de projeto fechado e isso dificulta sua aplicação em pesquisas, sobretudo na área de biofabricação, no entanto, outra linha de equipamentos vem surgindo com iniciativa de projetos de código aberto que permitem livremente a sua modificação para aplicações específicas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um cabeçote para Manufatura Aditiva baseado na extrusão de filamento fundido, que permite o uso de diversos polímeros termoplásticos na máquina de código aberto Fab@CTI. A metodologia do desenvolvimento constituiu de melhorias sucessivas de projetos. A concepção preliminar do cabeçote se deu por meio dos requisitos de usuário e de projeto e outras duas versões foram criadas como conseqüência das melhorias implementadas. Foi dado foco maior na região aquecida a fim de possibilitar o uso do maior número de polímeros possível. O cabeçote desenvolvido permite extrudar materiais termoplásticos com diferentes pontos de fusão e diferentes diâmetros de filamento (1,8 mm à 3,0 mm). Para pesquisa na fabricação de scaffolds, o cabeçote mostrou-se funcional para os polímeros policaprolactona, poli(ácido) lático e polihidroxibutirato, os quais foram estruturados tridimensionalmente com poros a partir de 250 µm e camada mínima de 0,3 mm. A extrusão do acrilonitrila butadieno estireno se mostrou desafiadora e exige maiores investigações embora tenha-se impresso algumas geometrias. Conclui-se que o cabeçote desenvolvido neste trabalho se mostrou funcional, permitindo o processamento de polímeros termoplásticos e estruturar geometrias tridimensionais

Abstract: The most widespread Additive Manufacturing process is based on the principle of deposition of thermoplastic extruded through a nozzle. Much of the commercial Additive Manufacturing equipment are closed project and this complicates its application in research, especially in the field of...

Abstract: The most widespread Additive Manufacturing process is based on the principle of deposition of thermoplastic extruded through a nozzle. Much of the commercial Additive Manufacturing equipment are closed project and this complicates its application in research, especially in the field of biomanufacturing, however, a line of equipment with open source projects, allows the free modification for a specific applications. This work shows the development of an Additive Manufacture toolhead based on the fused deposition thermoplastic, which allows the use of various thermoplastics polymers in the open source platform Fab@CTI machine. The development methodology consisted of successive improvements projects. The preliminary design of the toolhead was through the user and design requirements. Two others versions were created as a result of the improvements implemented. Greater focus has been given in the heated region to enable the use of the largest number of polymers as possible. The toolhead developed is able to extrude thermoplastic materials with different melting points and different filament diameters (1.8 mm to 3.0 mm). For the research in scaffolds, the toolhead proved functional for polycaprolactone polymers and polyhydroxybutyrate polylactic acid, which were three dimensionally structured with pore size of 250 micrometers and a minimum of 0,3 mm layer. The extrusion of acrylonitrile butadiene styrene was challenging and requires further investigation although some geometries were printed. It was concluded that the head developed in this study proved to be viable and successfully met its proposal, to process thermoplastic polymers with three-dimensional geometries. Although it was originally developed for the Fab@CTI platform, the system is possible to be adapted to other machines