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Produção de componentes em biocerâmica por manufatura aditiva
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Resumo(s)
A presente tese aborda a produção de scaffolds através da tecnologia de Binder-Jetting. Este estudo teve como principal objetivo investigar e comparar as propriedades físicas, químicas e mecânicas de dois pós de hidroxiapatite, designados HAp-1 e HAp-2, com um pó de referência com elevado conteúdo de alumina (HAC), com vista à sua aplicação no processo de manufatura aditiva por Binder-Jetting (BJ). Para tal, fez-se a caracterização de cada matéria-prima, utilizando técnicas tais como a análise granulométrica e microestrutural, a determinação de densidades, a análise térmica e química. Posteriormente, os 3 tipos de pós foram utilizados na impressão de provetes por BJ, com o intuito de avaliar o seu desempenho no processo. Os resultados da análise granulométrica mostraram que a hidroxiapatite HAp-2 apresenta partículas mais finas e uma distribuição granulométrica mais estreita (Span = 1,75) em comparação com a hidroxiapatite HAp-1 (Span = 3,01) e com o pó de referência HAC (Span = 8,38). Em relação à fluidez das matérias-primas, avaliada através da Razão de Hausner (RH), a HAp-2 apresentou uma fluidez mais limitada (RH = 1,893), o que pode ser explicado pelo seu menor tamanho de partícula e à maior tendência à coesão. A análise por difração de raios X revelou que a HAp-2 possui uma cristalinidade superior à da HAp-1, evidenciada por picos mais estreitos e definidos, resultado do tratamento térmico que recebeu. Além disso, a HAp-2 contém uma pequena quantidade de carbonato de cálcio, que não foi identificada na HAp-1. Por sua vez, o pó HAC mostrou-se constituído principalmente por alumina, exibindo uma estrutura altamente cristalina. Durante os ensaios de impressão, ficou claro que o pó de hidroxiapatite HAp-1 tem um bom espalhamento, resultando em camadas homogéneas. No entanto, a sua baixa afinidade com o ligante prejudicou a formação adequada das peças. Por outro lado, a HAp-2 mostrou uma afinidade muito maior com o ligante, embora o seu espalhamento tenha sido irregular, deixando algumas áreas descobertas. O pó de referência HAC, apesar de ter apresentado bons resultados durante a impressão, mostrou inconsistências nos testes de ângulo de contato, o que pode estar ligado a variações experimentais. A análise do ângulo de contato entre os líquidos (água e ligante) e os diferentes provetes revelou que todos os materiais são hidrofílicos, absorvendo os líquidos testados em maior ou menor grau. A HAp-2 destacou-se como o material com maior capacidade de absorção, tanto para a água como para o ligante, após apenas 1s. Com este estudo, conclui-se que a otimização da impressão por Binder-Jetting de hidroxiapatite exige uma abordagem multifatorial, onde a escolha do pó, a formulação do ligante, as condições ambientais e os parâmetros do equipamento devem ser ajustados de forma integrada, garantindo a produção de peças com qualidade, precisão e integridade estrutural adequadas para aplicações biomédicas.
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