Desenvolvimento de estruturas impressas por fabrico por filamento fundido com capacidade de alteração de forma (Impressão 4D)

Abstract

A impressão 4D por Fabrico de Filamento Fundido (FFF) surge como uma vertente do fabrico aditivo. O nome 4D refere-se à componente temporal, uma vez que o objeto impresso sofre uma alteração de forma, função ou propriedade, quando submetido a um estímulo, neste caso um aumento de temperatura. Alguns dos aspetos explorados neste estudo são o efeito da memória de forma, a formação das tensões internas, bem como os parâmetros de impressão que mais afetam o seu armazenamento e, por último, as estratégias de impressão que melhor permitem controlar o efeito de deformação pretendido. Partindo desta base, é feito um estudo experimental a fim de determinar quais as condições ideais para a obtenção de deformações intensas. Posteriormente, é explorada a conceção e fabrico por FFF de dois objetos 4D com complexidades distintas (desenvolvendo uma estratégia que permite a obtenção de um gradiente de deformação). A análise dos resultados salienta o facto de as mudanças de escala terem impacto nas deformações finais obtidas, devido à complexidade inerente ao processo tecnológico em estudo.

Fused Filament Fabrication (FFF) of 4D objects appears as a variant of additive manufacturing. The name 4D refers to the temporal component since the printed object undergoes a shape, function or structure change when subjected to a stimulus, in this case an increase in temperature. Some of the aspects explored in this study are the shape memory effect, the formation of internal stress as well as the printing parameters that most affect its storage and lastly the printing strategies that best allow the control of the desired deformation effect. Based on this, an experimental study is carried out to determine which are the ideal conditions for obtaining intense deformations. Subsequently, the design and manufacture by FFF of two 4D objects with different complexities is explored, (by developing a printing strategy that allows the obtention of a gradient of deformation). The analysis of the results highlights the fact that changes in scale have impact in the final deformations obtained, due to the complexities inherent to the technology in study.