3D printing of polymer: shape factor influence in mechanical properties

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaA impressão 3D de polímeros passou da prototipagem rápida para o fabrico de componentes/peças com aplicações em áreas distintas que vão desde a saúde até à aeronáutica. A possibilidade de efetuar peças com baixo custo, personalizadas e com menor impacto ambiental estão entre os fatores que impulsionaram a popularização deste método de processamento.No entanto, vários são os fatores de processamento durante a impressão 3D que podem influenciar as propriedades mecânicas das peças produzidas. De entre eles, o fator forma, que se refere ao conjunto dos limites exteriores de um corpo que lhe conferem determinada configuração, nunca foi estudado, pelo menos de acordo com a bibliografia consultada.Assim, o objetivo deste trabalho é o de avaliar o fator forma nas propriedades mecânicas de poli( -caprolactona) (PCL) após impressão 3D. Para o efeito foram produzidos provetes com geometria paralelepipédica e tubular, por impressão longitudinal e em altura (transversal). Devida à grande utilização deste polímero em diversos dispositivos médicos, foi também avaliada a influência do envelhecimento em soro fisiológico nas mesmas propriedades mecânicas.Este estudo permitiu concluir que as melhores propriedades mecânicas são obtidas para a geometria de paralelepípedo com uma impressão longitudinal e que o envelhecimento em soro fisiológico influência de modo negativo todas as propriedades avaliadas ao longo deste estudo .3D printing of polymers has evolved from rapid prototyping to component/part manufacturing with applications in distinct areas ranging from health to aeronautics. The possibility of making low-cost, customized parts with less environmental impact are among the factors that have led to the exponential growth of this processing method.However, there are several processing factors during 3D printing that can influence the mechanical properties of the parts produced. Among them, the form factor, which refers to the set of outer limits of a body that give it a certain configuration, has never been studied, at least according to the bibliography consulted.Thus, the objective of this work is to evaluate the shape factor in the mechanical properties of poly (-caprolactone) (PCL) after 3D printing. For this purpose, specimens with parallelepiped and tubular geometry were produced by longitudinal and height (transversal) impressions. Due to the great use of this polymer in several medical devices, the influence of aging in physiological saline solution on the same mechanical properties was also evaluated.This study allowed to conclude that the best mechanical properties are obtained for parallelepiped geometry with a longitudinal impression and that aging in physiological saline negatively influences all the properties evaluated throughout this study