Caracterização do comportamento mecânico de engrenagens poliméricas produzidas por manufatura aditiva.

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo o estudo do comportamento mecânico de engrenagens compostas por polímeros e produzidas por manufatura aditiva. O uso de novos materiais na engenharia, em especial os polímeros, se intensificou a partir da década de 1980. Esta classe de materiais compõe desde de peças estruturais até engrenagens, e têm sido amplamente utilizados na engenharia. Entretanto, não há ainda informação relevante sobre a performance de engrenagens compostas por polímeros. Para tal, 60 engrenagens foram disponibilizadas por uma empresa do ramo de polímeros para que fossem ensaiadas e analisadas. As engrenagens foram submetidas à análise de qualidade dimensional, à ensaios de fadiga e análise tribológica, em um ambiente de temperatura controlado, sob duas temperaturas distintas. Todos os testes foram realizados conforme a norma VDI 2736-4. Os resultados apontaram que as engrenagens tiveram baixa qualidade dimensional, de acordo com a norma DIN 3963, sendo que a maioria se situou fora do intervalo de referência da norma (“>12”). Os ensaios de fadiga e análise tribológica mostraram que as engrenagens falham por fadiga antes de falharem por desgaste, sendo os modos de falha fusão e deformação. Um acréscimo na temperatura de referência de 50°C reduziu a resistência a fadiga em 30%. As análises também demonstraram que o material empregado nas engrenagens é mais resistente ao desgaste do que ABS e PA, e mais resistente à fadiga do que o ABS e o PLA; materiais frequentemente utilizados na manufatura aditiva. Desta forma, os testes de fadiga e análise tribológica caracterizaram o comportamento mecânico das engrenagens, definindo modo de falha e vida útil.