Sinterização seletiva a laser de porcelana

A manufatura aditiva é uma forma de produzir objetos tridimensionais que tem como vantagem mais assinalável a fabricação de componentes com elevado nível de complexidade geométrica, facto que faz as indústrias como a Porcelanas da Costa Verde S.A. a desenvolverem cada vez mais interesse relativamente a estas tecnologias, procurando obter produtos inovadores e explorar novos mercados. A tecnologia abordada neste trabalho foi a Sinterização Seletiva a Laser (SLS), explorando assim o potencial da tecnologia na indústria da porcelana. Foram estudadas várias formulações de matéria-prima para as impressões, com o objetivo de chegar a objetos que provassem ser possível a impressão sem defeitos de peças de porcelana através desta tecnologia. Foram testadas misturas de matéria-prima para impressão com poliamida comercial e polipropileno comercial. Também foi estudada a influência da adição de pó de porcelana tratado termicamente às mesmas misturas, variando a sua percentagem mássica nas misturas. Após toda a caraterização dos pós que serviram de matéria-prima (análise granulométrica, análise térmica, análise da morfologia das partículas, determinação do fluxo de escoabilidade e rácio de Hausner) e das impressões das misturas idealizadas, as amostras e as peças impressas foram sujeitas a várias avaliações: análise num sistema eletrónico de varrimento para analisar as microestruturas, ensaios de flexão, análise da densidade, análise do rigor de impressão, análise das retrações nas cozeduras e inclusive uma caraterização da taxa de imprimibilidade de cada mistura. Ficou provado que a impressão por via da sinterização seletiva a laser indireta é possível com porcelana, provou-se ainda que a adição de pó tratado termicamente é benéfica ao processo. A decisão do material sacrifial poliamida vs polipropileno nas misturas é algo que merece continuar a ser estudado visto ambas apresentarem vantagens e desvantagens e a decisão de utilizar um dos dois materiais deve ser feita consoante o objetivo pretendido. Embora as impressões com PP1200 terem apresentado excelentes indicadores, ao nível do detalhe da impressão, o melhor resultado foi atingido com uma mistura de 25 % PA12 L-1600, 35 % de pó atomizado para porcelana tratado termicamente e 40 % de pó atomizado para porcelana (percentagens mássicas). Additive manufacturing is a way of producing three-dimensional objects whose most notable advantage is the manufacture of components with a high level of geometric complexity, a fact that makes industries such as Porcelanas da Costa Verde S.A. to develop more and more interest in these technologies, seeking to obtain innovative products and explore new markets. The technology addressed in this work was Selective Laser Sintering (SLS), thus exploring the potential of the technology in the porcelain industry. Several formulations of raw material for the impressions were studied, with the objective of arriving at objects that proved to be possible to print without defects of porcelain pieces through this technology. Raw material mixtures for printing with commercial polyamide and commercial polypropylene were tested. The influence of the addition of heat-treated porcelain powder to the same mixtures was also studied, varying its mass percentage in the mixtures. After all the characterization of the powders that served as raw material (granule analysis, thermal analysis, analysis of the morphology of the particles, determination of the flowability flow and Hausner ratio) and the printings of the idealized mixtures, the samples and the printed pieces were subjected to several evaluations: analysis in an electronic scanning system to analyze the microstructures, bending tests, density analysis, analysis of printing accuracy, analysis of shrinkage during firings and even a characterization of the printability rate of each mixture. It has been proved that printing via selective indirect laser sintering is possible with porcelain, it has also been proved that the addition of heat treated powder is beneficial to the process. The decision of the sacrificial material polyamide vs polypropylene in the mixtures is something that deserves to be further studied since both have advantages and disadvantages and the decision to use one of the two materials must be made according to the intended objective. Although prints with PP1200 showed excellent indicators, in terms of print detail, the best result was achieved with a mixture of 25% PA12 L-1600, 35% heat-treated porcelain atomized powder and 40% porcelain atomized powder. (mass percentages). Mestrado em Manufatura Aditiva