Incorporation of nanomaterials to customise recycled thermoplastics for applications in additive manufacturing

Abstract

Having shown evidences in prototype fabrication, Additive Manufacturing reveals itself as a technology capable of producing functional components for the various areas of engineering work. The thermoplastic materials have properties which grant the fabricated product characteristics that ensure their correct usage and recycle, preserving its life cycle. With the evolution of nanoengineering, several products based on the insertion of nanoparticles have been implemented and used in various applications, as they were granted new and better properties, never before been able to obtain. After acquiring Poly-Lactide Acid specimens through fused deposition modelling in 3D printing, they were submitted to tensile tests in view of analysing their mechanical behaviour. The same process was done to the thermoplastic material mixed with Carbon Nanotubes which were submited to tensile tests as well. Having obtained the results for both types of material, it was conducted an analysis and comparison between each one with the intention of comprehending how the material evolves after being mixed with a nanomaterial, drawing afterwards the necessary conclusions as to the evolution of said modifications in the thermoplastic in study and its future use, and seeking ways of improving the general process to be used in eventual future works.

Tendo já provas dadas no fabrico de prototipagem, o fabrico aditivo revela-se como uma tecnologia capaz de produzir componentes funcionais para as diversas áreas de engenharia. Os materiais termoplásticos apresentam propriedades que permitem conferir ao produto fabricado caracterı́sticas que asseguram o seu correto funcionamento e a sua reutilização, assegurando o ciclo de vida do produto. Com a evolução da nano engenharia, tem-se vindo a utilizar diversos produtos baseados na inserção de nano particulas em determinados materiais de modo a conceber novas propriedades nunca antes obtidas. Obtendo provetes consituı́dos por Ácido Poliláctico através de fabrico por filamento fundido em impressão 3D, analisou-se as suas propriedades mecânicas mediante os resultados dos respetivos ensaios de tração. Analogamente, foram produzidos provetes constituı́dos por Nanotubos de Carbono que posteriormente foram também submetidos a testes de tração. Tendo obtido os resultados para cada tipo de material, fez-se uma análise e comparação entre cada um com o intuito de compreender como evolui o material após a mistura com um nanomaterial, retirando as conclusões necessárias acerca da evolução que estas modificações ao material proporcionam e da sua utilização futura e procurando aspetos de melhoria do processo geral para eventuais trabalhos futuros.