Materiais, design e tecnologia : impressão 3D de resina fotopolimerizável com reforço cerâmico visando aplicações em STEAM

Abstract

Este estudo investigou a viabilidade da impressão 3D de resinas fotopolimerizáveis com reforço cerâmico de sílica, inserindo-se na abordagem transdisciplinar STEAM (Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática). A metodologia envolveu a formulação de compósitos e a otimização de parâmetros de impressão, como o tempo de agitação e o volume de resina, para mitigar a sedimentação do particulado. Os resultados mostraram que a metodologia aprimorada possibilitou a impressão bemsucedida e homogênea de peças complexas. Os ensaios mecânicos revelaram um aumento de até 30% na tenacidade à fratura do material, embora a resistência à tração tenha apresentado uma queda em altas concentrações devido à falta de adesão química na interface matriz-reforço. Esteticamente, o material adquiriu um toque e sonoridade semelhantes à cerâmica, com um aspecto levemente arenoso. Conclui-se que a impressão 3D de compósitos de sílica-resina é uma alternativa promissora para o desenvolvimento de materiais com propriedades personalizadas, validando a aplicação da transdisciplinaridade do STEAM na criação de objetos funcionais e estéticos.

This dissertation investigated the viability of 3D printing photopolymerizable resins with ceramic reinforcement, aiming to enhance the material's mechanical and aesthetic properties. The research was set in the STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts, and Mathematics) context, exploring the transdisciplinarity between materials development, additive manufacturing, and design. The methodology involved formulating composites and optimizing printing parameters, such as agitation time and resin volume in the vat, to mitigate particle sedimentation. Results showed that the improved methodology successfully enabled the homogeneous printing of complex parts. Mechanical tests revealed an increase of up to 30% in fracture toughness, although tensile strength peaked at intermediate concentrations and declined at higher levels due to the lack of chemical adhesion at the matrix-reinforcement interface. Aesthetically, the final material acquired a ceramic-like touch and sound, with a slightly sandy texture. In conclusion, the 3D printing process of silica-resin composites is a promising alternative for developing materials with customized properties, validating the study's transdisciplinary approach and opening new opportunities for applications in materials engineering, product design, and arts.