Valorização de resíduo de processo de SLS com recurso a tecnologias de produção alternativas

Abstract

A Manufatura Aditiva emergiu como uma das tecnologias mais transformadoras e disruptivas dos tempos modernos. Nesta Era de avanços tecnológicos e mudanças disruptivas, é imperativo compreender a importância da Manufatura Aditiva no presente e na criação do futuro, de forma otimizar os vários aspetos da produção, inovação e sustentabilidade. A Sinterização Seletiva por Laser destaca-se como uma técnologia crescente devido à sua precisão, capacidade de fabricar peças de geometrias complexas, dispensar o uso de moldes, permitir uma produção personalizada, entre outros [1]. Neste processo um dos materiais frequentemente utilizado é a Poliamida 12 (PA12). Durante o processo de fabrico, uma percentagem relevante deste material está presente na câmara de construção mas não participa diretamente da sua formação, isto é, não sofre o processo de sinterização. No entanto este é essencial para a produção da peça final, agindo como molde. Durante o aquecimento, o polímero está sujeito a altas temperaturas que pode vir a provocar degradação térmica assim restringindo a quantidade de vezes que o material não sinterizado pode ser reutilizado. Dado o crescente interesse por esta técnologia, torna-se imperativo encontrar um outro uso alternativo para os resíduo gerados pelo processo de SLS [3]. Este estudo tem como objetivo avaliar uma estratégia destinada a promover a reutilização da Poliamida 12 após a sua aplicação no processo de Sinterização Seletiva a Laser, com o propósito de reduzir o desperdício e prolongar o ciclo de vida do material. A avaliação incluiu a utilização de PA12 nos processos de Modelação por Deposição Fundida (FDM) e Moldação por Injeção (MI). Os resultados deste estudo demonstram que existem evidências de degradação no resíduo rejeitado após o processo de SLS, resultando em um material com menor fluidez e ligeiramente menos cristalino. No entanto tal degradação não afeta suficientemente as propriedades mecânicas do material para que impeça a sua reutilização por processos alternativos como a MI. Os resultados impervisíveis associados ao processo de FDM tornam-na uma solução menos viável para a reutilização do material, principalmente em aplicações dinâmicas onde a força seja variável. As soluções abordadas neste estudo contribuem para a sustentabilidade, pois evitam o descarte do material prolongando o seu ciclo de vida sem a adição de nenhum processo intermédio.

Additive Manufacturing has emerged as one of the most transformative and disruptive technologies of modern times. In this era of technological advances and dynamic changes, it is imperative to understand the importance of Additive Manufacturing in the present and in shaping the future, in order to optimize various aspects of production, innovation, and sustainability. Selective Laser Sintering stands out as a growing technology due to its precision, ability to manufacture complex geometries, elimination of the need for molds, enabling customized production, among other advantages [1]. In this process, one of the most frequently used polymers is Polyamide 12 (PA12) [2]. During the manufacturing process, a relevant percentage of the powder present in the construction chamber does not undergo the sintering process, which is essential for the production of the final piece but not directly participating in its formation, acting more like a mold. However, during heating, this polymer is subject to thermal degradation, which limits the number of times the unsintered material can be reused. Given the growing interest in this technology, it becomes imperative to find an alternative use for the waste generated by SLS [3]. This study aims to evaluate a strategy aimed at promoting the reuse of Polyamide 12 after its application in the Selective Laser Sintering process, with the purpose of reducing waste and extending the material’s lifecycle. The evaluation included the use of PA12 in the processes of Fused Deposition Modeling (FDM) and Injection Molding (IM). The results of this study demonstrate that there is evidence of degradation in the rejected residue after the SLS process, resulting in a material with lower fluidity and slightly less crystalline. However, such degradation does not significantly affect the mechanical properties of the material, enabling its reuse through FDM and IM. The solution addressed in this study is not only economically advantageous, due to the cost of virgin raw materials, but also represents a sustainable solution, avoiding improper disposal of this material in landfills.