Impressão 3D de estruturas para isolamento térmico

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016A impressão 3D é uma tecnologia em crescimento em vários setores, um sector desses o de novos edifícios. Esta dissertação foca-se na investigação dos potenciais usos desta tecnologia para a impressão de estruturas aplicadas ao isolamento térmico. Para tal, foram impressos vários blocos teste, sólidos e com caixas de ar no interior (de espessura de 5, 10 ou 15 mm), usando três mate-riais normalmente utilizados em impressão 3D: o PLA, ABS e PETG. O desempenho térmico foi avaliado para gamas de 40 a 80 ºC, medindo a mudança de temperatura numa das faces do bloco enquanto que a face oposta estava exposta a uma fonte de calor. Os resultados das medições re-velaram que o bloco de PLA com uma caixa de ar maior (15 mm) no seu interior era o mais eficiente para temperaturas superiores a 60 ºC. Finalmente, para testar a aplicação de estruturas impressas em 3D para isolamento térmico, foi desenvolvido um protótipo para o isolamento térmico de copos de café de plástico, este, por motivos práticos, com uma caixa de ar de apenas 2 mm. Recorrendo a este protótipo o arrefeci-mento do café a partir dos 70 até aos 46 ºC, consegue ser retardado durante 8 minutos extra em comparação com uma situação normal. Enquanto isto, a temperatura da face exterior do protótipo nunca ultrapassa os 35 ºC, temperatura dentro da zona de conforto para a pele humana.3D printing is a growing technology in several sectors, one such sector is that of new build-ings. This dissertation focuses on the research of potential uses of this technology for the printing of structures applied to thermal insulation. To do so, several solid and inner air gap (of width of 5, 10 or 15 mm) test blocks were printed, using three materials typically used in 3D printing: PLA, ABS and PETG. Thermal performance was evaluated in the 40 to 80 ºC range by measuring the temperature change at one of the faces of the block when the opposite face was exposed to a heat source. The results of the measurements revealed that the PLA block with a bigger air gap (15 mm) inside of it was the more efficient one for temperatures higher than 60 ºC. Finally, to test the application of 3D printed structures for thermal isolation a prototype was developed for the thermal insulation of plastic coffee cups, this one, for practical reasons, with an air gap of only 2 mm. By using this prototype, the coffee cooling from 70 to 46 ºC, can be delayed for an extra of 8 minutes when compared to a normal situation. Meanwhile, the external proto-type’s face temperature never exceeds 35 ºC, a temperature within the comfort zone for human skin