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Publicação
Mechanical Behaviour of Materials for External Biomechanics Application: Study on the Fatigue of Polymers: PLA and PETG
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
This study investigates the mechanical behaviour of various polymeric materials pro-
cessed through fused filament fabrication (FFF) for potential external applications in biome-
chanics. The research objectives were twofold: firstly, to assess the materials' suitability for bio-
mechanical use through uniaxial tensile testing, and secondly, to evaluate their fatigue re-
sistance, specifically focusing on PLA and PETG materials.
The uniaxial tensile tests provided insights into parameters, such as maximum tensile
strength, modulus of elasticity, and strain at failure values, suggesting the materials' potential
for general biomechanical applications.
However, fatigue testing unveiled limitations in PETG, as indicated by the low fatigue
resistance depicted in Wöhler curves. These findings suggest that this material may not be
well-suited for continuous and long-term use in biomechanical components.
Fractography analysis further revealed critical features, such as fibre arrangements, com-
pression issues between layers and inadequate adhesion, voids in fibre connections, and frac-
ture zones, shedding light on failure mechanisms.
Este estudo incide sobre o comportamento mecânico de diversos materiais poliméricos processados através da fabricação de filamentos fundidos (FFF) para potenciais aplicações em biomecânica. Os objetivos da pesquisa foram: primeiro, avaliar a adequação dos materiais para uso biomecânico por meio de ensaios de tração uniaxial e, segundo, avaliar sua resistência à fadiga, com foco específico nos materiais PLA e PETG. Os testes de tração uniaxial forneceram informações sobre parâmetros como tensão de cedência, módulo de elasticidade e valores de deformação, sugerindo o potencial dos materi- ais para aplicações biomecânicas gerais. No entanto, os testes de fadiga revelaram limitações no PETG, devido à baixa resistência à fadiga representada nas curvas de Wöhler. Essas descobertas sugerem que esses materiais podem não ser adequados para uso contínuo e de longo prazo em componentes biomecâni- cos. A análise da fractografia revelou ainda características críticas, como arranjos de fibras, problemas de compressão entre camadas e adesão inadequada, vazios nas conexões das fibras e zonas de fratura, esclarecendo os mecanismos de falha.
Este estudo incide sobre o comportamento mecânico de diversos materiais poliméricos processados através da fabricação de filamentos fundidos (FFF) para potenciais aplicações em biomecânica. Os objetivos da pesquisa foram: primeiro, avaliar a adequação dos materiais para uso biomecânico por meio de ensaios de tração uniaxial e, segundo, avaliar sua resistência à fadiga, com foco específico nos materiais PLA e PETG. Os testes de tração uniaxial forneceram informações sobre parâmetros como tensão de cedência, módulo de elasticidade e valores de deformação, sugerindo o potencial dos materi- ais para aplicações biomecânicas gerais. No entanto, os testes de fadiga revelaram limitações no PETG, devido à baixa resistência à fadiga representada nas curvas de Wöhler. Essas descobertas sugerem que esses materiais podem não ser adequados para uso contínuo e de longo prazo em componentes biomecâni- cos. A análise da fractografia revelou ainda características críticas, como arranjos de fibras, problemas de compressão entre camadas e adesão inadequada, vazios nas conexões das fibras e zonas de fratura, esclarecendo os mecanismos de falha.
Descrição
Palavras-chave
Additive Manufacturing FFF Polymers Biomedical Applications ensile Testing Fatigue Testing