Filamentos Compósitos – Um novo conceito em materiais de alta performance para impressão 3D

Por: Bruno da Costa Oliveira – Engenheiro de Materiais pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul e Coordenador de Negócios da ADDITIVA 3D Printing Technologies.

Fundamental para o desenvolvimento da manufatura aditiva a nível industrial, o mercado de materiais para impressão 3D vem crescendo constantemente ao longo dos últimos anos. Em 2020, é esperado que o segmento de materiais ultrapasse a marca dos U$ 2 bi pela primeira vez, com forte crescimento tanto para polímeros quanto metais.

Segundo o Wholers report, em 2019 foram listados pouco mais de 1700 materiais diferentes para manufatura aditiva – entre todas as técnicas. Em 2020, foram listadas 2245 opções de materiais– o que representa um aumento de 30% em relação ao ano anterior.

Figura 1: Materiais disponíveis para todas as técnicas de manufatura aditiva nos últimos anos. Fonte: Wholers Report/2020.
Figura 1: Materiais disponíveis para todas as técnicas de manufatura aditiva nos últimos anos. Fonte: Wholers Report/2020.

Apesar dos números serem impressionantes, o cenário ainda está longe de ser o ideal. Os materiais também são responsáveis pela dificuldade da adoção da impressão 3D por grande parte das empresas. Dentre os fatores citados, os custos e, principalmente, a disponibilidade de materiais de alta performance são apontados como as grandes barreiras. Embora o custo dos materiais para impressão seja, algumas vezes, maior do que o seu similar convencional, podemos ficar otimistas em relação à diversidade de materiais para diferentes aplicações.

Começamos a observar um segmento diferente de materiais para impressão 3D que surge para atender às demandas mais exigentes da indústria, capaz de combinar propriedades que antes não poderiam ser encontradas em um único material: os materiais compósitos.

Muitos dos materiais utilizados hoje na impressão 3D FFF, como ABS, PLA, PET e PC, não possuem resistência mecânica, térmica ou química suficientes para produzir peças completamente funcionais – restringindo a aplicação da técnica à prototipagem. O desenvolvimento de materiais compósitos é um caminho para superar essa limitação e ampliar o range de aplicações possíveis para a impressão 3D.

Mas, afinal, o que são os materiais compósitos?

São materiais que combinam propriedades que não podem ser atendidas de maneira isolada por materiais convencionais como ligas metálicas, cerâmicos e polímeros. Eles são encontrados principalmente em aplicações na construção civil, setor automotivo e aeroespacial.

Em geral, buscamos a solução nos materiais compósitos quando queremos combinar duas ou mais das seguintes propriedades:

  • Baixa densidade;
  • Propriedades mecânicas superiores (dureza, tração, impacto);
  • Propriedades elétricas específicas;
  • Resistência a determinados agentes químicos.
Figura 2: Materiais compósitos na manufatura aeroespacial.
Figura 2: Materiais compósitos na manufatura aeroespacial.

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