Uso de resíduos poliméricos de acrilonitrila butadieno estireno (ABS) oriundos de equipamentos elétricos e eletrônicos (REEE) na obtenção de filamentos para impressão 3D

Abstract

Dentre os diversos tipos de materiais descartados, os resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) têm aumentado exponencialmente nos últimos anos por serem considerados obsoletos em um curto intervalo de tempo. Neste contexto, este trabalho objetiva avaliar a viabilidade de produção de um filamento para uso na impressão 3D, produzido com resíduos poliméricos oriundos das carcaças de monitores CRT e televisores. A caracterização espectroscópica realizada nos REEE revelou as diferenças encontradas na identificação dos polímeros nas carcaças em comparação com os resultados obtidos pela análise. Propriedades térmicas e reológicas se mostraram semelhantes ao Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) virgem. Os resíduos de ABS foram extrudados nas mesmas condições de virgem, se mostrando satisfatória, entretanto o método de resfriamento utilizado pós-extrusão, adicionou alta porosidade ao filamento. O processo de impressão por deposição de polímero fundido (FDM) dos corpos de prova se mostrou eficiente com a utilização do filamento reciclado, no entanto, foi percebida a presença porosidade nas peças. De maneira geral, as peças impressas com o filamento reciclado apresentaram propriedades mecânicas inferiores se comparadas às impressas com o ABS virgem, porém, os vazios identificados na impressão foram os fatores que mais influenciaram a resposta mecânica das amostras produzidas com o filamento reciclado, resultando em uma redução de aproximadamente 83% da resistência ao impacto. O filamento produzido a partir de REEE é adequado para aplicações de impressão 3D que exigem boa tolerância dimensional, sem a necessidade de elevadas propriedades mecânicas.

Among the various types of discarded materials, electronic waste (e-waste) has been exponentially increasing in recent years due to its perceived obsolescence within a short time frame. In this context, the objective of this study is to evaluate the feasibility of producing a filament for use in 3D printing using polymer residues derived from CRT monitor and television casings. Spectroscopic characterization of the e-waste revealed differences in polymer identification in the casings compared to the results obtained from the analysis. Thermal and rheological properties were found to be similar to virgin Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS). The ABS residues were extruded under the same conditions as the virgin material, yielding satisfactory results. However, the post-extrusion cooling method introduced high porosity into the filament. The fused deposition modeling (FDM) printing process of the test specimens proved to be efficient using the recycled filament, although porosity was observed in the printed parts. Overall, the printed parts using the recycled filament exhibited inferior mechanical properties compared to those printed with virgin ABS. The identified voids in the print had the most significant influence on the mechanical response of the samples produced with the recycled filament, resulting in an approximately 83% reduction in impact strength. The filament produced from e-waste is suitable for 3D printing applications that require good dimensional tolerance without the need for high mechanical properties.