Development of functional materials for the additive manufacturing, by means of material extrusion, of an interaction object

Abstract

In line with the inherent technological advances, the need to quickly obtain functional parts, suitable for the evaluation of final parts, as well as the production of prototype parts becomes crucial in the present, hence making the branch of additive manufacturing of extreme importance. Thus, this dissertation focusses the study and development of a functional material directed to the production of interaction parts, by using additive manufacturing technologies, specifically material extrusion. The topic of study, an interaction product, emerges from the need to improve products interaction with users. In this context, colour change is an approach that can provide useful information to the user. Currently, products which are informative to the user are in constant growth, from temperature indicators for food safety to baby spoon burns prevention, or even security labels used in safety protocols. With this, it was developed a functional material that would retain particular information of the user’s hand. A posterior production was in a filament form made in order to produce prototypes to study the given feature in the material extrusion technique. The investigation results allowed to conclude that the produced filaments are suitable for the material extrusion additive manufacturing technique, and also present the thermochromic feature. Conclusively, it was possible to manufacture a responsive prototype to various temperatures, based on the developed functional material. This feature is rather useful and suitable for interaction products.

Em consonância com os avanços tecnológicos inerentes, a necessidade de obter rapidamente peças funcionais, adequadas à avaliação das peças finais, bem como a produção de peças protótipo torna-se crucial no presente, tornando assim o ramo de fabrico aditivo de extrema importância. Assim, esta dissertação foca o estudo e desenvolvimento de um material funcional dirigido à produção de peças de interação, utilizando tecnologias de fabrico aditivo, especificamente extrusão de material. O tema de estudo, um produto de interação, emerge da necessidade de melhorar a interação dos produtos com os utilizadores. Neste contexto, a mudança de cor é uma abordagem que pode fornecer informações úteis para o utilizador. Atualmente, os produtos que são informativos para o utilizador estão em constante crescimento, desde indicadores de temperatura para segurança alimentar até à prevenção de queimaduras de colheres para bebé, ou mesmo rótulos de segurança utilizados em protocolos de segurança. Com isto, foi desenvolvido um material funcional que reteria informação particular da mão do utilizador. Uma produção posterior foi feita sob a forma de filamento para produzir protótipos de forma a estudar a característica adquirida através da técnica de extrusão de material. Posteriormente, foi definido um caso de estudo para o fabrico de uma peça para inferir como o material funciona com as flutuações de temperatura. Os resultados da investigação permitiram concluir que os filamentos produzidos são adequados para a técnica de fabrico aditivo para extrusão de material, e também apresentam a característica termocrómica. Concluindo, foi possível fabricar um protótipo reativo a várias temperaturas, com base no material funcional desenvolvido. Esta característica é bastante útil e sendo também adequada para produtos de interação.