Os efeitos do envelhecimento do xenônio nas propriedades mecânicas de compósitos de poliamida com fibra de vidro contínua produzidos via manufatura aditiva

Abstract

A impressão 3D proporcionou grandes avanços na fabricação de compósitos poliméricos, possibilitando o desenvolvimento de estruturas complexas, superando os obstáculos inerentes aos métodos tradicionais de fabricação de forma rápida. Dada a crescente demanda por matérias-primas de ponta, vários novos filamentos reforçados com fibras foram desenvolvidos nos últimos anos. A combinação entre este método de fabricação recente e novos materiais expõem a necessidade de caracterizar adequadamente as propriedades mecânicas dos compósitos impressos em 3D, visando possibilitar aplicações estruturais deste material. Estudos que demostrem a manutenção das propriedades mecânicas são particularmente importantes para aplicações em componentes que precisam garantir sua funcionalidade por longos prazos. Assim, o presente artigo avalia as propriedades de tração no plano de compósitos unidirecionais de poliamida com fibra de vidro contínua, em orientação de impressão com deposição de 0° e 90°, juntamente com o efeito do envelhecimento induzido por xenônio. Por fim, os resultados mostraram uma diminuição estatisticamente significativa do módulo de elasticidade na comparação entre ciclos da orientação de 0º, chegando a uma perda de 18% nessa propriedade, entre o material virgem e seu ultimo ciclo. Os resultados para a orientação de 90º seguiram a mesma lógica e também apresentaram perdas de até 32% no valor desta propriedade.

3D printing manufacturing methods widely contributed to advances in polymeric composites, enabling the development of complex structures by reducing the obstacles of traditional fabrication methods and providing swiftness in prototyping. Due to the constant and growing demand for cutting-edge raw materials, various novel fiber-reinforced filaments have been developed in the past years. The combination between this additive manufacturing method and new materials discloses the necessity to accurately characterize the mechanical properties of 3D printed composites, especially for load-bearing applications. Although, considering the inadequacy of the current technical standards for this case, plentiful different specimen geometries are considered in the literature, bringing up the issue of results unable to be compared among studies. Thus, the present article evaluates the in-plane tensile properties of unidirectional glass/polyamide composites in 0° and 90° orientations. Finally, the results showed a statistically significant decrease in the modulus of elasticity in the comparison between cycles of the 0º orientation, reaching a loss of 18% in this property, between the original material and its last cycle. The results for the 90º orientation followed the same logic and also presented losses of up to 32% in the value of this property.