| dc.contributor.advisor | Daudt, Natália de Freitas | |
| dc.creator | Signor, Fernanda | |
| dc.date.accessioned | 2023-03-07T10:21:02Z | |
| dc.date.available | 2023-03-07T10:21:02Z | |
| dc.date.issued | 2023-02-09 | |
| dc.date.submitted | 2023-02-09 | |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/28080 | |
| dc.description.abstract | In recent years, additive manufacturing (AM) of metals has attracted increasing interest
from industry due to the possibility of reducing raw material consumption and producing
parts with complex geometries. One of the processes used to manufacture metals is 3D
printing by paste extrusion. In this process, metallic powders are mixed with binders,
forming a metallic paste. This paste is extrusion printed shaping a green piece. Next, the
green part undergoes treatment to remove binder and sinter. The success of 3D printing
by extrusion of pastes depends on the rheological characteristics of the paste, strength
of the green component and sintering. This AM technique is promising for fabrication
metal matrix composites that are difficult to produce by conventional routes. Among the
metal matrix composites, copper-graphene composites stand out due to their electrical,
thermal and mechanical properties. In this study, the additive manufacturing of coppergraphene
composites was physically simulated by molding and compacting metallic pastes
followed by sintering. For this, three compositions of copper and copper-graphene pastes
were produced using aqueous solutions of carboxymethylcellulose (CMC) and polyvinyl
alcohol (PVA) as binders. Green samples were produced from cold compaction and deposition
of metallic pastes in a mold. Afterwards, the green samples were subjected to
thermal extraction of the binder and sintering at 500 °C and 900 °C, respectively. The
sintered samples were characterized for porosity, microstructure, hardness and compressive
strength. The results obtained for pure copper samples indicated that the use of
PVA in the binder resulted in lower porosity (about 7%) compared to the use of CMC in
the binder (about 10%). The addition of graphene to copper tended to increase porosity
from 7% to 10% in samples produced with PVA-based binder. Vickers hardness values
range from 36 to 46 HV, with lower values observed in copper samples with graphene. A
compressive strength of approximately 1000 MPa was achieved in the samples produced
from the three metallic pastes developed in this study. The obtained results demonstrated
the feasibility of manufacturing copper and copper-graphene composites from developed
metallic pastes. The results obtained in this study can be applied in additive manufacturing
by extrusion of metallic pastes, and thus contribute to boost this technology. | eng |
| dc.language | por | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
| dc.rights | Acesso Aberto | por |
| dc.subject | Copper | eng |
| dc.subject | Graphene | eng |
| dc.subject | Additive manufacturing | eng |
| dc.subject | Feedstocks | eng |
| dc.subject | Cobre | por |
| dc.subject | Grafeno | por |
| dc.subject | Manufatura aditiva | por |
| dc.subject | Pastas | por |
| dc.title | Manufatura de compósitos Cobre-Grafeno a partir de pastas para impressão 3D por extrusão | por |
| dc.title.alternative | Cooper-Graphene composite paste manufacturing for 3D printing by extrusion | eng |
| dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação | por |
| dc.degree.local | Santa Maria, RS, Brasil. | por |
| dc.description.resumo | Nos últimos anos, a manufatura aditiva (MA) de metais têm atraído o interesse da indústria
devido à possibilidade de reduzir o consumo de matéria-prima e de produzir peças
com geometrias complexas. Um dos processos utilizados para fabricação de metais é a
impressão 3D por extrusão de pastas. Neste processo, pós metálicos são misturados com
ligantes, formando uma pasta metálica. Essa pasta é depositada por extrusão imprimindo
uma peça verde. Na sequência, a peça verde passa por tratamento térmico para remoção
do ligante e sinterização. O sucesso da impressão 3D por extrusão de pastas depende das
características reológicas da pasta, da resistência do componente verde e do processo de
sinterização. Essa técnica de MA é promissora para fabricação de compósitos de matriz
metálica que são difíceis de produzir pelas rotas convencionais. Dentre os compósitos de
matriz metálicas, destaca-se os compósitos de cobre-grafeno, devido às suas propriedades
elétricas, térmicas e mecânicas. Neste estudo, a manufatura aditiva de compósitos
de cobre grafeno foi simulada fisicamente através da moldagem e compactação de pastas
metálicas seguida por sinterização. Para isso, foram produzidas três composições de
pastas de cobre e cobre-grafeno usando como ligante soluções aquosas de carboximetilcelulose
(CMC) e o álcool polivinílico (PVA). Amostras verdes foram produzidas a partir
da compactação à frio e deposição das pastas metálicas em um molde. Na sequência, as
amostras verdes foram submetidas a extração térmica do ligante e sinterização a 500 °C
e 900 °C, respectivamente. As amostras sinterizadas foram caracterizadas quanto a porosidade,
microestrutura, dureza e resistência à compressão. Os resultados obtidos para
amostras de cobre puro indicaram que o uso PVA no ligante resultou em uma porosidade
menor (cerca de 7 %) em comparação ao uso de CMC no ligante (cerca de 10%). A adição
de grafeno no cobre tendeu a aumentar a porosidade de 7% para 10% nas amostras
produzidas com ligante à base de PVA. Os valores de microdureza Vickers variam de 36 a
46 HV, sendo que menores valores foram observados nas amostras de cobre com grafeno.
Uma resistência à compressão de aproximadamente 1000 MPa foi alcançada nas amostras
produzidas a partir das três pastas metálicas desenvolvidas nesse estudo. Os resultados
obtidos demonstraram a viabilidade da fabricação de cobre e compósitos de cobre-grafeno
a partir de pastas metálicas desenvolvidas. Os resultados obtidos nesse estudo poderão
ser aplicados na manufatura aditiva por extrusão de pastas metálicas, e assim contribuir
para impulsionar essa tecnologia. | por |
| dc.publisher.country | Brasil | por |
| dc.publisher.initials | UFSM | por |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA | por |
| dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |
