Título

Estudo da viabilidade do uso de rochas ornamentais para fabricação de filamentos compósitos para manufatura aditiva

Feasibility study of using Ornamental rocks to manufacture Composite filaments for additive manufacturing

Autoria

SIVA, DEBORAH STOCKL MARTINS DA; SIMÕES, AMANDA VIEIRA; FARIA, PEDRO ROSSETO DE; EWALD, HEITER; ROCHA, RENAN CARREIRO

SIVA, DEBORAH STOCKL MARTINS DA

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SIMÕES, AMANDA VIEIRA

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FARIA, PEDRO ROSSETO DE

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EWALD, HEITER

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ROCHA, RENAN CARREIRO

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DOI

10.5151/2594-5327-44216

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Resumo

Este trabalho avaliou a viabilidade do uso de Resíduos de Rochas Ornamentais (RRO) na substituição parcial do plástico ABS (0%, 10%, 20% e 30% em massa) para a fabricação de novos filamentos sustentáveis voltados à manufatura aditiva. A metodologia consistiu na caracterização química do rejeito mineral, homogeneização por rota de dissolução química em acetona e posterior extrusão contínua a 220 °C. Os ensaios de fluorescência de raios X (FRX) confirmaram a identidade do resíduo como pó de granito devido aos teores de sílica (64,50%) e alumina (19,69%). A espectroscopia no infravermelho (FTIR) demonstrou que a mistura possui caráter estritamente físico, consolidando o perfil de uma blenda polimérica sem reações químicas, o que preservou a fusibilidade original do ABS para aplicação em impressão 3D. Os ensaios mecânicos comprovaram a viabilidade da substituição, revelando uma janela de oportunidade ecológica entre as condições de 10% e 20% de RRO, cuja queda de resistência à tração foi de apenas 14%. Por fim, a formulação com 30% de resíduo atingiu o limite de empacotamento máximo da carga, resultando em uma transição para o regime de fratura frágil com redução de 60,9% na resistência mecânica.

This study evaluated the feasibility of using Ornamental Rock Waste for the partial replacement of ABS plastic (0%, 10%, 20%, and 30% by weight) to manufacture new sustainable filaments for additive manufacturing. The methodology consisted of the chemical characterization of the mineral waste, homogenization via a chemical dissolution route in acetone, and subsequent continuous extrusion at 220 °C. X-ray fluorescence (XRF) analysis confirmed the identity of the waste as granite powder due to the silica (64.50%) and alumina (19.69%) contents. Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) demonstrated that the mixture has a strictly physical nature, establishing the profile of a polymer blend without chemical reactions, which preserved the original fusibility of the ABS for 3D printing applications. Mechanical tests proved the feasibility of the substitution, revealing an ecological window of opportunity between the 10% and 20% ORW conditions, which exhibited a tensile strength drop of only 14%. Finally, the formulation with 30% waste reached the maximum packing limit of the filler, resulting in a transition to a brittle fracture regime with a 60.9% reduction in mechanical strength.

Palavras-chave

Manufatura aditiva, Resíduo de granito, Filamentos compósitos, Acrilonitrila butadieno estireno

Additive manufacturing, Granite waste, Composite filaments, Acrylonitrile butadiene styrene