Avaliação comparativa do desempenho mecânico e da sustentabilidade de polímeros para manufatura aditiva

Autores

  • Rafael Reche Tavares Universidade Federal do Rio Grande do Sul https://orcid.org/0009-0006-1019-7451
  • Tayna Steiger Mai Universidade Federal do Rio Grande do Sul https://orcid.org/0009-0000-3950-8918
  • Bruno Thomazi Zanette Universidade Federal do Rio Grande do Sul
  • Jocelise Jacques de Jacques Universidade Federal do Rio Grande do Sul
  • Luis Henrique Alves Cândido Universidade Federal do Rio Grande do Sul

DOI:

https://doi.org/10.36704/pendes.v5i2.10309

Palavras-chave:

seleção de materiais, impressão 3D, filamento, resina, design e tecnologia

Resumo

Este artigo apresenta uma avaliação comparativa do desempenho mecânico e do perfil de sustentabilidade de quatro polímeros para manufatura aditiva: dois para extrusão de filamento (PLA e ABS) e dois para fotopolimerização em cuba (resina plant-based e ABS-like). O objetivo foi analisar o balanço entre as propriedades mecânicas, que influenciam o desempenho de um produto, e os critérios de sustentabilidade, como origem da matéria-prima e reciclabilidade. Para atender ao objetivo, foram realizados ensaios de tração e de impacto IZOD. Os resultados indicam que a resina plant-based alcançou a maior resistência à tração, enquanto o filamento de ABS demonstrou resistência ao impacto expressivamente superior à dos demais materiais. Conclui-se que o ABS apresentou o desempenho mecânico geral mais balanceado, entretanto, a seleção do material ideal não é universal, pois depende do alinhamento entre os requisitos técnicos e os objetivos de sustentabilidade de cada projeto.

Biografia do Autor

Rafael Reche Tavares, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Graduado em Design pela Universidade Feevale (2023). Mestrando em Design e Tecnologia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e membro do Laboratório de Design e Seleção de Materiais (LDSM). Desenvolve pesquisa principal sobre a degradação de polímeros em mesocosmo marinho (tanque simulador de ambiente marinho) e, paralelamente, atua em projetos de seleção e percepção de materiais, ecodesign, impressão 3D e reciclagem.

Tayna Steiger Mai, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Mestranda em Design e Tecnologia na Universidade Federal do Rio Grande do Sul e integrante do Laboratório de Seleção de Materiais (LDSM). Desenhista Industrial pela Universidade Federal de Santa Maria (2023). Mobilidade Acadêmica no concluída em fevereiro de 2023 no curso de Arte e Design do Instituto Politécnico de Bragança - IPB, Portugal. Realiza pesquisas sobre Impressão 3D, moldes de injeção de termoplásticos, design circular e reciclagem de materiais.

Bruno Thomazi Zanette, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Graduação em Engenharia Física pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2023). Mestrando em Design e Tecnologia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Atua principalmente nos seguintes temas: Tecnologia, ecodesign.

Jocelise Jacques de Jacques, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Graduada em Arquitetura e Urbanismo (1996), mestrado em Engenharia Civil (2000) e doutorado em Engenharia de Produção (2011) pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), tendo desenvolvido parte de sua pesquisa na Universidade da Califórnia - Berkeley. Professora associada da UFRGS, no Departamento de Design e Expressão Gráfica e docente permanente do Programa de Pós-Graduação em Design (UFRGS). Como orientadora de mestrado e doutorado trabalha com Design Socioambiental, buscando estudar tecnologias sociais para reduzir o impacto ambiental e promover a equidade social.

Luis Henrique Alves Cândido, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Graduado em Desenho Industrial, Mestrado e Doutorado em Ciência e Tecnologia dos Materiais pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Professor Associado da UFRGS, no Departamento de Design e Expressão Gráfica e docente permanente do Programa de Pós-Graduação em Design (UFRGS). Pesquisador no Laboratório de Design e Seleção de Materiais (LDSM/UFRGS). Coordenador do Laboratório de Modelos e Protótipos da Faculdade de Arquitetura (ARQ/UFRGS). Realiza pesquisas nos temas: ecodesign, micro geração de energia, ciclo de reciclagem dos materiais (CRM), processos tecnológicos para identificação (via IA) e reciclagem de produtos eletroeletrônicos, ferramentas para inovação e transferência tecnológica.

Referências

AHRENS, C. H. Processos de AM por fotopolimerização em cuba. In: VOLPATO, N. (org.). Manufatura aditiva: tecnologias e aplicações da impressão 3D. São Paulo: Blucher, 2017. E-book. Disponível em: https://app.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521211518/. Acesso em: 28 set. 2024.

ANYCUBIC. Plant-Based UV Resin. Disponível em: https://store.anycubic.com/collections/materials/products/plant-based-uv-resi. Acesso em: 1 out. 2024.

ASHTON, E. G.; KINDLEIN JR. W.; CÂNDIDO, L. H.; DEMORI, R.; ROBINSON, L. C.; MULER, R. Design, materiais e sustentabilidade: micronização de produto multi-material visando sua reciclagem. DAPesquisa, Florianópolis, v. 10, n. 14, p. 145–162, 2016.

ASHBY, M; JOHNSON, K. Materials and design: the art and science of material selection in product design. 3. ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2014.

BARAUNA, D.; RAZERA, D. L.; HEEMANN, A. Seleção de materiais no design: informações necessárias ao designer na tomada de decisão para a conceituação do produto. Design e Tecnologia, Porto Alegre, v. 5, n. 10, p. 1-9, 2015.

BRITO, G. F.; AGRAWAL, P.; ARAÚJO, T. J.; MÉLO, T. J. A. Biopolímeros, polímeros biodegradáveis e polímeros verdes. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, Campina Grande, v. 6, n. 2, p. 127-139, 2011. Disponível em: remap.revistas.ufcg.edu.br/index.php/remap/article/view/222/204. Acesso em 13 ago. 2024.

CALLISTER, W.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais - uma introdução. 10. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2020. E-book. Disponível em: https://app.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788521637325/. Acesso em: 12 fev. 2025.

CANEVAROLO JR, S. V. Ciência dos polímeros: um texto básico para tecnólogos e engenheiros. São Paulo: Artliber, 2006.

EEA - European Environment Agency. Biodegradable and compostable plastics - challenges and opportunities. Disponível em: https://www.eea.europa.eu/publications/biodegradable-and-compostable-plastics#additional-files. Acesso em: 15 set. 2024.

ELEGOO. ABS-like Resin Colored 1 KG & 2 KG. Disponível em: https://us.elegoo.com/products/elegoo-abs-like-resin. Acesso em: 10 set. 2025.

ENDRES, H-J; SIEBERT-RATHS, A. Engineering bio-polymers: markets, manufacturing, properties and application. Munique: Carl Hanser Publishers, 2011. Ebook (675 p.). Disponível em: https://www.sciencedirect.com/book/9783446424036/engineering-biopolymers. Acesso em 13 ago. 2024.

FACCA, C. A.; FERNANDES, A.; ALVES, J. L.; RANGEL, B.; BARBOSA, A. M. A Impressão 3D e as tecnologias emergentes de fabricação digital: a (r)evolução nos processos de ensino de design, engenharia e manufatura. In: ARRUDA, A. e ARAUJO, G. Design & narrativas criativas nos processos de prototipagem. São Paulo: Blucher, 2022. p. 275-306.

FERRANTE, M.; WALTER, Y. A materialização da idéia: noções de materiais para design de produto. Rio de Janeiro: LTC, 2010.

FORD, S.; DESPEISSE, M. Additive manufacturing and sustainability: an exploratory study of the advantages and challenges. Journal of Cleaner Production, v. 137, p. 1573-1587, 2016.

GIBSON, I.; ROSEN, D.; STUCKER, B. Additive manufacturing technologies: 3D printing, rapid prototyping, and direct digital manufacturing. 2 ed. Nova York: Springer, 2015. Ebook. Disponível em: https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4939-2113-3#back-to-top. Acesso em: 04 nov. 2024.

GARCIA, A.; SPIM, J. A.; SANTOS, C. A. Ensaios dos materiais, 2 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. E-book. Disponível em: https://app.minhabiblioteca.com.br/reader/books/978-85-216-2114-0/. Acesso em: 04 set. 2025.

GROOVER, M. P. Fundamentos de manufactura moderna: materiales, procesos y sistemas. v.3. Ciudad de México: The McGraw-Hill, 2007.

ISO (INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION). ISO/ASTM 52900:2021. Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary. 2nd ed. Geneva: International Organization for Standardization, 2021. Disponível em: https://www.iso.org/obp/ui/en/#iso:std:iso-astm:52900:ed-2:v1:en. Acesso em: 13 out. 2024.

LESKO, J. Design industrial – guia de materiais e fabricação. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2012.

LIMA, M. A. Introdução aos materiais e processos para designers. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2006.

MANZINI, E.; VEZZOLI, C. O desenvolvimento de produtos sustentáveis: os requisitos ambientais dos produtos industriais. São Paulo: Edusp, 2016.

MERI, B. Manufatura aditiva: uma revisão da influência dos parâmetros de impressão 3D de material ASA na resistência à tração. In: SIMPÓSITO GAÚCHO DE ENGENHARIA AEROESPACIAL E MECÂNICA, I., 2022, Santa Maria. Anais (em negrito) [...]. Santa Maria: UFSM, 2022. p. 1-3. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/handle/1/30964. Acesso em: 22 dez. 2025.

O’NEILL, B. Is UV resin toxic? Risks and Safety Measures Explained. 2024. Disponível em: https://www.wevolver.com/article/is-uv-resin-toxic. Acesso em 2 out 2024.

UPADHYAY, R. K.; MISHRA, A. K.; KUMAR, A. Mechanical degradation of 3D printed PLA in a simulated marine environment. Surfaces and Interfaces, v. 21, n. 1 dez. 2020.

VOLPATO, N.; CARVALHO, J. Introdução à manufatura aditiva ou impressão 3D. In: VOLPATO, N. (org.). Manufatura aditiva: tecnologias e aplicações da impressão 3D. São Paulo: Blucher, 2017. E-book. Disponível em: https://app.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521211518/. Acesso em: 28 set. 2024.

VOLPATO, N. Processos de AM por extrusão de material. In: VOLPATO, N. (org.). Manufatura aditiva: tecnologias e aplicações da impressão 3D. São Paulo: Blucher, 2017.

SALLENAVE G. Análise da degradação do PLA em ambiente marinho simulado. Dissertação (Mestrado em Design) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2022. Disponível em: https://www.lume. ufrgs.br/bitstream/handle/10183/255164/001163294.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Acesso em: 15 nov. 2024.

SALLENAVE, G. C.; CALDVINO, G. C.; SILVA, F. P.; CÂNDIDO, L. H. A.; JACQUES, J. J. Contribuições para a discussão dos resíduos gerados pelo processo de fabricação por filamento fundido (FFF). In: OLIVEIRA, G. G. de; NÚÑEZ, G. J. Z. Design em pesquisa. Porto Alegre: Marcavisual, 2020. cap. 13, p. 244-258. E-book. Disponível em: https://www.ufrgs.br/iicd/publicacoes/livros. Acesso em: 15 nov. 2024.

Shimadzu Corporation. EZ-SX Universal testing machine. Disponível em: https://shimadzu-testing.com/en/products/universal-testing-machines/ez-sx/. Acesso em: 10 set. 2025.

SILVEIRA, A. L. De volta ao ciclo: tecnologias para a reciclagem de resíduos. Curitiba: Intersaberes, 2021. E-book. Disponível em: https://www.bvirtual.com.br/ NossoAcervo/Publicacao/187013. Acesso em: 21 nov. 2024.

Downloads

Publicado

30/12/2025

Como Citar

TAVARES, Rafael Reche; MAI, Tayna Steiger; ZANETTE, Bruno Thomazi; JACQUES, Jocelise Jacques de; CÂNDIDO, Luis Henrique Alves. Avaliação comparativa do desempenho mecânico e da sustentabilidade de polímeros para manufatura aditiva. Pensamentos em Design, [S. l.], v. 5, n. 2, p. 77–91, 2025. DOI: 10.36704/pendes.v5i2.10309. Disponível em: https://revista.uemg.br/pensemdes/article/view/10309. Acesso em: 7 jan. 2026.

Edição

Seção

Artigos do ENSUS 2025