ANÁLISE VISUAL PRELIMINAR

Condições de fabrico dos testes de acabamento

As condições de operação da ferramenta e referências de material mantiveram-se iguais à do teste de dimensionamento e encaixe, (Figura 48).

5.7.2. TESTES PRELIMINARES DE DEFINIÇÃO DE LAYER

Nesta fase de análise inicial fabricaram-se 3 peças com espessura de camada diferente (0.17, 0.25, 0.33 mm), para definir qual destas apresenta o melhor resultado no teste de Ra (rugosidade superficial).

Figura 63 - Peça de teste seccionada (0.25 mm de camada); Definição de espessura da camada no software da ferramenta, (à direita).

5.7.3. ANÁLISE VISUAL PRELIMINAR

Recorrendo ao microscópio as peças foram analisadas visualmente, antes do processo de acabamento, no sentido de entender as diferenças estruturais entre as várias opções de espessura de camada.

59

Teste 1 – Layer 0.17 mm

Lateral Topo Base

Figura 65 - Análise visual das superfícies da peça de teste 1, (Layer - 0.17 mm).

Valores de Ra – Teste 1 – Layer 0.17 mm

Superfícies Lateral Topo Base

Ra (raw)(nm) 14,4 6,8 19,6

Tabela 7 - Valores de rugosidade superficial da peça de teste 1, (Layer - 0.17 mm).

Teste 2 – Layer 0.25 mm

Lateral Topo Base

Figura 66 - Análise visual das superfícies da peça de teste 2, (Layer - 0.25 mm).

Valores de Ra – Teste 2 – Layer 0.25 mm

Superfícies Lateral Topo Base

Ra (raw)(nm) 20,4 9,7 21,9

Tabela 8 - Valores de rugosidade superficial da peça de teste 2, (Layer - 0.25 mm).

Teste 3 – Layer 0.33 mm

Lateral Topo Base

Figura 67 - Análise visual das superfícies da peça de teste 3, (Layer - 0.33 mm).

Valores de Ra – Teste 3 – Layer 0.33 mm

Superfícies Lateral Topo Base

Ra (raw)(nm) 26,1 29,02 34,4

60 5.7.3.1. Resultados de rugosidade superficial das peças dos testes preliminares

Depois de analisados os dados provenientes do perfilómetro, conclui-se que a peça de teste 1 (layer 0.17 mm), foi a que apresentou os melhores resultados, com uma rugosidade média inferior aos outros testes,( Figura 68,Figura 70). Sendo assim, para os restantes ensaios de acabamento, esta foi tomada como a peça referência.

Figura 68- Teste 1 – 0.17 mm. Figura 69 –– Teste 2 – 0.25 mm.

Figura 71 – Teste 3 – 0.33 mm.

Figura 70 - Resultados dos testes preliminares.

61 Rugosidade superficial da peça de teste 1 - Média final (Ra) – 13.615 nm

Topo – Ra (nm) = 6.8

Lateral – Ra (nm) = 14.4

Base – Ra (nm) – 19.645

Figura 72 - Gráficos de variação de rugosidade superficial, retirados do software do perfilómetro.

-60,000 -40,000 -20,000 0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 0.0 399.9 799.8 1,199 1,599 1,999 2,399 2,799 3,199 3,598 3,998 MICRON NA NOMET ER Test Time: 08:18:03 Test Date: 07-19-2013 Number of data Points: 39,340

-60,000 -40,000 -20,000 0 20,000 40,000 60,000 0.0 399.9 799.8 1,199 1,599 1,999 2,399 2,799 3,199 3,598 3,998 MICRON NA NOMET ER Test Time: 08:02:59 Test Date: 07-19-2013 Number of data Points: 39,340

-90,000 -60,000 -30,000 0 30,000 60,000 90,000 120,000 150,000 0.0 399.9 799.8 1,199 1,599 1,999 2,399 2,799 3,199 3,598 3,998 MICRON NA NOMET ER Test Time: 08:19:48 Test Date: 07-19-2013 Number of data Points: 39,340

62 5.8. TESTES DE ACABAMENTO COM EVAPORAÇÃO DE ACETONA

Vista geral e equipamentos

Figura 73 - Processo de acabamento por evaporação de acetona – Prato aquecido e amostras a repousar à temperatura ambiente.

Figura 74 - Análise visual no microscópio e análise de rugosidade superficial em perfilómetro.

Condições de teste

Tabela 10 - Condições do teste de acabamento com evaporação de acetona.

Nota: Neste teste existem duas amostras com o mesmo valor de tempo, para aferir se o seu comportamento é consistente, nas mesmas condições. A posição utilizada para todas as peças foi numa superfície lateral, para se conseguir expor o resto das faces.

Peça de teste Concentração Tempo Temperatura Superficie base

1 100% 1:00 min. 100 C Lateral 2 100% 5:00 min. 100 C Lateral 3 100% 10:00 min. 100 C Lateral 4 100% 1:00 min. 100 C Lateral 5 100% 5:00 min. 100 C Lateral 6 100% 10:00 min. 100 C Lateral 7 100% 2:00 min. 100 C Lateral

63

5.8.1. Resultados

Medição da rugosidade superficial após tratamento superficial com evaporação de acetona

Tabela 11 - Resultados de rugosidade superficial após tratamento com evaporação de acetona.

Peças Base Topo Lateral Média total Ra (nm)

1 2,294 1,716 1,04 1,683 2 7,466 19,685 11,416 12,856 3 7,054 9,736 6,428 7,74 4 24,456 10,638 4,732 13,276 5 23,819 30,052 35,67 21,92 6 12,948 37,637 7,219 17,845 7 24,247 24,637 45,908 31,597

Média da peça de referência Ra (nm) : B – 19.645 ; T – 6.8 ; L – 14.4 ; média total : 13.615 nm

Nota: As peças foram submetidas ao teste de rugosidade em perfilómetro, foram realizadas três medições em cada superficie, daí que os valores apresentados, para as superficies da base, topo e lateral, são a média desta análise.

Figura 75 – Resultados da rugosidade superficial após tratamento com evaporação de acetona.

64 Pesagem das peças antes e após tratamento de acabamento com evaporação de acetona Realizaram-se pesagens das peças a testar, com o objectivo de determinar se existem variações de massa quando as submetemos a este processo.

Figura 76 - Pesagem das peças de teste.

Análise visual final Melhor resultado - Peça 1

Figura 77 - Peça 1 - Base – antes e após tratamento (da esquerda para a direita).

Figura 78 - Peça 1 - Topo – antes e após tratamento (da esquerda para a direita).

Peças Peso inicial Peso final

1 0,314 g 0,3115 g 2 0,303 g 0,3119 g 3 0,298 g 0,3180 g 4 0,303 g 0,3153 g 5 0,302 g 0,3189 g 6 0,305 g 0,3246 g 7 0,304 g 0,3133 g

Resultados: Nota-se um ligeiro aumento de massa nas peças de teste. Média de aumento de peso/amostra = 0.05 g

Tabela 12 - Resultados da pesagem das peças após teste de tratamento superficial com evaporação de acetona.

65

Figura 79 - Peça 1 - Lateral – antes e após tratamento (da esquerda para a direita).

Pior resultado – Peça 7

Figura 80 - Peça 7 - Base – antes e após tratamento (da esquerda para a direita).

Figura 81 - Peça 7 - Topo – antes e após tratamento (da esquerda para a direita).

66

Conclusão do processo de acabamento com evaporação de acetona

O processo de acabamento superficial utilizando evaporação de acetona, revelou-se um processo simples e fácil de trabalhar, e fazendo uma análise dos dados recolhidos da rugosidade superficial final, notamos que houve melhorias consideráveis em relação aos valores iniciais. Tendo em conta que a única variável foi o tempo, surgem grandes diferenças de resultados entre as amostras, até naquelas em que se usou o mesmo valor para este parâmetro, (Tabela 10). Se comparmos as peças que foram submetidas às mesmas condições (peça 1 e 4; peça 2 e 5; peça 3 e 6), (Tabela 10), ressalta esta falta de consistência nos resultados. Podemos concluir que as peças que estiveram mais tempo tiveram piores resultados, existindo deformação da geometria, e alguns casos a acetona danificou as superficies, criando mais rugosidade que a inicial. Sendo assim, podemos afirmar que apesar de ser um processo eficaz a reduzir a rugosidade superficial, é dificil de controlar e prever com exactidão o resultado final. Quando fazemos uma avaliação qualitativa dos resultados, principalmente do ponto de vista dimensional e visual, torna-se claro que houve deformação da geometria em todas as peças. Ou seja, esta é uma técnica que não deve ser considerada quando o objectivo é acabar superficies de peças que integrem um sistema funcional, ou em que a precisão dimensional é importante. Este processo adaptar-se-à melhor a geometrias mais complexas e curvadas. Apesar disso, visualmente, o acabamento parece uniforme. De todas as amostras, a que apresentou melhores resultados, foi a peça 1, (Figura 77, Figura 78,Figura 79), e os piores a peça 7, (Figura 80,Figura 81 ,Figura 82).

67 5.9. ACABAMENTO SUPERFICIAL COM LIXAGEM MANUAL

A metodologia adoptada para estes testes é a mesma que no teste de evaporação de acetona, as ferramentas de análise também se mantiveram. Ou seja, para as análises visuais, utilizou-se o microscópio, para as de rugosidade superficial usou-se o perfilómetro, e no caso das pesagens a balança de precisão. As peças de teste e condições de fabrico são também iguais à do teste anterior. Utilizaram-se dois tipos de lixa diferente, com valor abrasivo diferente.

Condições de teste

Tabela 13 - Condições do teste de acabamento superficial com lixagem manual.

Nota: Foram feitas 20 passagens para os dois tipos de lixa, (cada passagem implica um movimento completo, ou seja, com a peça colocada no meio da lixa é feito um movimento vertical, no sentido ascendente e descendente).

Figura 83 - Vista geral do teste de acabamento superficial com lixagem manual.

5.9.1. Resultados

Depois das peças serem lixadas com duas intensidades diferentes de grão P220 e P600, (material que permite a remoção de material e alisamento das superficies, e quanto maior o valor, menor o efeito abrasivo), foram submetidas ao teste de rugosidade, no perfilómetro, e fez-se a análise visual das peças finais.

Rugosidade superficial (Ra)

Utilizando o perfilómetro apuraram-se os valores de rugosidade superficial (Ra), para as amostras.

Tabela 14 - Resultados da rugosidade superficial após acabamento superficial com lixagem manual.

Peças de teste Lixa Indasa P220 Lixa Indasa P600

1 x

2 x

3 x

4 x

Peças de teste Base Topo Lateral Média total Ra (nm) Lixa

1 4,98 12,89 7,545 8.472 P600

68 As peças foram submetidas ao teste de rugosidade em perfilómetro, foram realizadas três medições em cada superfície, daí que os valores apresentados, para as superfícies da base, topo e lateral, são a média desta análise. A peça 2 exibe os melhores resultados no teste de rugosidade superficial (Ra) média de 5.5 nm, (Figura 84).

Média da peça de referência Ra (nm) : Base – 19.645 ; Topo – 6.8 ; Lateral – 14.4 ; Média total : 13.615 nm

Figura 84 – Resultados da rugosidade superficial após acabamento superficial com lixagem manual.

Pesagem das peças antes e após processo de acabamento por lixagem manual

Realizaram-se pesagens das peças a testar, com o objectivo de determinar se existem variações de massa quando as submetemos a este processo. Nesta análise utilizaram-se 4 amostras.

Tabela 15 - Resultados da pesagem das peças de teste após acabamento com lixagem manual.

Peças de teste Peso inicial Peso final

1 0,3043 g 0,2765 g

2 0,33 g 0,284 g

3 0,3017 g 0,2756 g

4 0,2764 g 0,2764 g

Resultados : Dá-se uma ligeira perda de massa devido ao efeito abrasivo da lixa, que remove parte do material.

69 Análise Visual

No caso das peças lixadas, quando se procedeu à análise visual após a lixagem, não se identificaram diferenças significativas entre as amostras, mas tendo em conta os resultados do teste de rugosidade superficial, (Figura 84), considera-se que a peça 2 (utilizando a lixa de grão mais abrasivo P220) obteve melhores resultados, (Figura 85).

Figura 85 - Peça 2 - Efeito da lixagem manual nas superficies da peça – análise visual inicial (à esquerda), e análise visual depois de lixagem manual (à direita).

Conclusão do teste de acabamento através de lixagem manual

O teste de lixagem é uma forma acessível e eficaz de melhorar a rugosidade superficial de peças plásticas fabricadas segundo o processo de FDM. Tendo em conta que o resultado final depende muito das capacidades do operador, os valores conseguidos são mais consistentes que no teste realizado com acetona. Parte também do operador fazer constantes avaliações qualitativas, visuais e de toque, nas superficies que está a trabalhar. Ou seja, é um processo que em se controla mais a evolução dos progressos. Apesar disso, temos desvantagens relacionadas com a perda de massa das peças, que não sendo significativo, pode influenciar a estabilidade dimensional e mecânica. Por outro lado, é um processo mais moroso e depende da habilidade de quem o efectua.