ESTUDO DE MATERIAIS PARA PRODUÇÃO DE SOLAS EM
IMPRESSÃO 3D
Projeto de licenciatura2025/26L.EMAT
VitóriaGomes
Professor Carlos Fonseca (FEUP); Eng.ª Margarida Mata (CTCP)
Introdução
Objetivos
Opoliuretanotermoplástico(TPU)éumelastómerotradicionalmenteproduzidasporprocessoscomoamoldagemporinjeção,compressãoouexpansão[2],estesdependemdemoldesdispendiosos,limitandoapersonalização.AmanufaturaaditivaporFFF(FusedFilamentpermitindoapersonalizadossemanecessidadedemoldes.OcrescenteaparecimentonomercadodecomponentesfabricadosporFFFemTPUeafaltadedocumentaçãorelativaaodesempenhonocalçadoreforçaapertinênciadoseuestudo.Assim,opresentetrabalhovisacaracterizarTPU-30DeTPU-40Dproduzidopor
compostoporsegmentosrígidoseflexíveisque
-Identificar processos convencionais na -Analisar os requisitos mecânicos e funcionais do setor do calçado.-Produzir amostras de TPU-30D e TPU-40D através de tecnologia FFF.-Caracterizar TPU-30D e TPU-40D, e comparar o desempenho dos materiais
combinamelevadaresiliência,durabilidadeecapacidadedeamortecimento[1].Assolasdecalçadosão
produção de solas.
Fabrication)
surgecomo
alternativa,
produçãodegeometriascomplexaseprodutos
FFFparaaplicaçãoemsolas.
T processamento (ºC)174 [3]160 [4]200-210 [5]100-235 [7]-50-90 [9]Tabela 1: Comparação de diferentes tipos de materiais utilizados nas solas do calçado.
Dureza Alongamento
Módulo de Young(MPa)NANA10,7 [6]15-28 [7]16,6 [10]
Abrasão (mm3)NANA30-40 [6]137-195 [8]480 [6]
tradicionais.da impressão 3D no calçado.
(Shore D)30 [3]40 [4]40-52 [5]15-67 [7]30-90 [9]
(%)870 [3]600 [4]350-650 [6]50-1300 [7]100-900 [9]
-Avaliar o potencial de industrialização
TPU-Filamento 30DTPU-Filamento 40DTPU-para calçado
EVASBR
Procedimento de Campo
Métodos de Caracterização
Materiais
Modelação
Software de modelação:Solidworks. Software de slicing: PrusaSlicer.
TPU-30D-Fiberlogy, Fiberflex 30D.TPU-40D-Fiberlogy, Mattflex 40D.
DSC
Dureza (ISO868)Sauter HDD
Tração (ISO22654)Shimadzu EZ-LX
Abrasão(ISO20871)
DSC214 POLYMA
Pegasil
NETZC2
Impressão3D
-2 amostras com enchimento de 17%; -2 amostras com enchimento de 100%; -2 amostras de -5 identações por
Creality CR-10Parâmetros de impressão alterados:-Camadas sólidas superior e Inferior: 5;-Densidade de preenchimento: 17; -Padrão de preenchimento: giroide;-Temperatura de impressão:TPU-30D: 240 ºC;TPU-40D: 230 ºC.
-2 amostras;-T inicial: -40 ºC; -T final: 300 ºC;-Taxa de aquecimento:
-Perímetros: 2;
-3 provetes para cálculo da densidade TPU-30D e TPU-40D;-3 provetes para ensaio de abrasão de TPU-30D e TPU-
-5 provetes de TPU-30D e TPU-
filamento;
10 ºC/min;
40D.
40D.
-Atmosfera em azoto.
superfície.
Resultados e Discussão
DSC
Dureza
Tração
Abrasão
Figura 4: Resultados do ensaio de abrasão.
Figura 3: Curvas de ensaio de tração (tensão vs. Deformação).
Figura 2: Valores de dureza obtidos para diferentes filamento.
Figura 1: Curvas de DSC para os filamentos TPU-30D e 40D.
percentagens de enchimento (17% e 100%) e para
Oresistênciaaodesgaste.Deacordocomasnormas,oTPU-30Dserutilizadodecalçado,interior,calçadocasual,desportoecorrida.Noentanto,oTPU-40DnãofoiaprovadoparacalçadodecorridaOTPUimpressoporFFFapresentaTPUprocessadoconvencionalmente.
TPU-30D
apresenta
maior
Alongamento (%)
Módulo de Young (MPa)
Tensão de Cedência (MPa)
Resiliência (mJ/mm
OTPU-40DapresentoumaioresvaloresdedurezadoqueoTPU-30D.Comoaumentodeenchimentoverificou-seumDeacordocomosvaloresdedurezaobtidos,apenasoTPU-30Dpreenchidoa17%nãoseencontracompreendidonanorma(mín.15Demáx.42D).Comparativamenteaoutrosmateriaisprocessadosconvencionalmente,oTPUapresentouvaloresdedurezabastante
Tfusão (TPU-30D): 182.7°C; Tfusão (TPU-40D): 154.6°C;
30D40D
1246±421275±26Tabela 2: Propriedades mecânicas obtidas através das curvas de tração.
0,070,28
2,7±0,45,8±0,1
38±760±3
podetipos
emdiferentescomo:
aumentodedureza.
tais
de
Para garantirboadeposiçãoe
adesãoentrecamadasduranteaextrusão,astemperaturasimpressãoforamsuperiores(240ºCe230ºC,respetivamente).
Ocompreendidosnorma,tantoaníveisdetensão(mín.12MPa)Comparativamenteaoutrosmateriais,oTPUmuitoalongamentoerigidezmaisbaixa.
TPU-30D
onolimite
TPU-40D
encontram-seestabelecidopela
de
programadas
(mín.100mg).
comodedeformação(mín500%).
maiorresistênciaàabrasãodoqueo
apresentou
valores
maiores
de
reduzidos.
Conclusões
Referências Bibliográficas
-AtravésdoDSCdeterminou-secomsucessoastemperaturasdeimpressão,garantindofusãocompletae-OTPU-40Dfoiaprovadoemtodosostestes,noentantooTPU-30Dnãofoiaprovadonoensaiode
[1]OhansEngineering.2025.“ThermoplasticPolyurethaneElastomer(TPU)inFootwearSoles:AComprehensiveReview.”;[2]Motawi,Wade,andAtadelMotawi.2018.HowShoesAreMade:ABehindtheScenesLookataRealSneakerFactory.3rded.Portland:SneakerFactoryPress;30DFilaments.https://fiberlogy.com/upload/techfiles/FIBERLOGY_FIBERFLEX30D_TDS.pdf;40DFilaments.https://fiberlogy.com/upload/techfiles/FIBERLOGY_MATTFLEX40D_TDS.pdf;[5]Bangtai.n.d.6695TPUforShoes.MaterialDataSheet.MatWebMaterialPropertyData;[6]Sato,Sho,TakeshiYamaguchi,KeiShibata,ToshiakiNishi,KentaMoriyasu,KenichiHarano,andKazuoHokkirigawa.2020.“DrySlidingFrictionandWearBehaviorofThermoplasticPolyurethaneagainstAbrasivePaper.”Biotribology23:100130.https://doi.org/10.1016/j.biotri.2020.100130;[7]MatWeb.n.d.OverviewofMaterialsforEthyleneVinylAcetateCopolymer(EVA),Molded/Extruded.MatWebMaterialPropertyData;[8]Lopes,Diana,MariaJ.Ferreira,RuiRusso,andJoséM.Dias.2015.“NaturalandSyntheticRubber/Waste–Ethylene-VinylAcetateCompositesforSustainableApplicationintheFootwearIndustry.”JournalofCleanerProduction92:230–236.https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.12.063;[9]ColmantCoatedFabrics.2023.“Styrene-ButadieneRubber(SBR):PropertiesandCoatedFabricApplications.”Colmant;[10]Centroveda.Technicalcontent/uploads/2024/02/FOLHAS-PERFIS-BORRACHA_word_formatado-1.pdf.
corretadeposiçãodofilamento;
[3][4]
Fiberlogy.Fiberlogy.
2021.2021.
FiberFlexMattFlex
TechnicalTechnical
DataData
Sheet.Sheet.
FiberlogyFiberlogy
dureza;desgaste;-OTPU-40Dseriamaisindicado,porexemplo,paracalçadocasual.Nestascondições,oTPU-30Dnãoseriaindicadoparaqualquertipodesola,umavezquenãopassounotestededureza;-Comparativamenteaoutrosmateriaisutilizadosnassolasdocalçado,oTPUapresentamelhoresresultadosdealongamentoeresistênciaàabrasão,noentanto,revelaterdurezaerigidezinferior;-AtecnologiaFFFdemonstraserumaalternativaviávelnaproduçãodesolasnocalçado,dependendo
-OTPU-40Dapresentoumaiorrigidezeresiliência.Contudo,oTPU-30Dsuperou-onaresistênciaao
2024.
Folhas
Perfis
Borracha.
Data
Sheet.
https://centroveda.pt/wp-
dosrequisitosdasuaaplicação.
projeto licenciatura_VitóriaGomes_vf.pdf
Vitória Gomes
Created on June 24, 2026
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ESTUDO DE MATERIAIS PARA PRODUÇÃO DE SOLAS EM
IMPRESSÃO 3D
Projeto de licenciatura2025/26L.EMAT
VitóriaGomes
Professor Carlos Fonseca (FEUP); Eng.ª Margarida Mata (CTCP)
Introdução
Objetivos
Opoliuretanotermoplástico(TPU)éumelastómerotradicionalmenteproduzidasporprocessoscomoamoldagemporinjeção,compressãoouexpansão[2],estesdependemdemoldesdispendiosos,limitandoapersonalização.AmanufaturaaditivaporFFF(FusedFilamentpermitindoapersonalizadossemanecessidadedemoldes.OcrescenteaparecimentonomercadodecomponentesfabricadosporFFFemTPUeafaltadedocumentaçãorelativaaodesempenhonocalçadoreforçaapertinênciadoseuestudo.Assim,opresentetrabalhovisacaracterizarTPU-30DeTPU-40Dproduzidopor
compostoporsegmentosrígidoseflexíveisque
-Identificar processos convencionais na -Analisar os requisitos mecânicos e funcionais do setor do calçado.-Produzir amostras de TPU-30D e TPU-40D através de tecnologia FFF.-Caracterizar TPU-30D e TPU-40D, e comparar o desempenho dos materiais
combinamelevadaresiliência,durabilidadeecapacidadedeamortecimento[1].Assolasdecalçadosão
produção de solas.
Fabrication)
surgecomo
alternativa,
produçãodegeometriascomplexaseprodutos
FFFparaaplicaçãoemsolas.
T processamento (ºC)174 [3]160 [4]200-210 [5]100-235 [7]-50-90 [9]Tabela 1: Comparação de diferentes tipos de materiais utilizados nas solas do calçado.
Dureza Alongamento
Módulo de Young(MPa)NANA10,7 [6]15-28 [7]16,6 [10]
Abrasão (mm3)NANA30-40 [6]137-195 [8]480 [6]
tradicionais.da impressão 3D no calçado.
(Shore D)30 [3]40 [4]40-52 [5]15-67 [7]30-90 [9]
(%)870 [3]600 [4]350-650 [6]50-1300 [7]100-900 [9]
-Avaliar o potencial de industrialização
TPU-Filamento 30DTPU-Filamento 40DTPU-para calçado
EVASBR
Procedimento de Campo
Métodos de Caracterização
Materiais
Modelação
Software de modelação:Solidworks. Software de slicing: PrusaSlicer.
TPU-30D-Fiberlogy, Fiberflex 30D.TPU-40D-Fiberlogy, Mattflex 40D.
DSC
Dureza (ISO868)Sauter HDD
Tração (ISO22654)Shimadzu EZ-LX
Abrasão(ISO20871)
DSC214 POLYMA
Pegasil
NETZC2
Impressão3D
-2 amostras com enchimento de 17%; -2 amostras com enchimento de 100%; -2 amostras de -5 identações por
Creality CR-10Parâmetros de impressão alterados:-Camadas sólidas superior e Inferior: 5;-Densidade de preenchimento: 17; -Padrão de preenchimento: giroide;-Temperatura de impressão:TPU-30D: 240 ºC;TPU-40D: 230 ºC.
-2 amostras;-T inicial: -40 ºC; -T final: 300 ºC;-Taxa de aquecimento:
-Perímetros: 2;
-3 provetes para cálculo da densidade TPU-30D e TPU-40D;-3 provetes para ensaio de abrasão de TPU-30D e TPU-
-5 provetes de TPU-30D e TPU-
filamento;
10 ºC/min;
40D.
40D.
-Atmosfera em azoto.
superfície.
Resultados e Discussão
DSC
Dureza
Tração
Abrasão
Figura 4: Resultados do ensaio de abrasão.
Figura 3: Curvas de ensaio de tração (tensão vs. Deformação).
Figura 2: Valores de dureza obtidos para diferentes filamento.
Figura 1: Curvas de DSC para os filamentos TPU-30D e 40D.
percentagens de enchimento (17% e 100%) e para
Oresistênciaaodesgaste.Deacordocomasnormas,oTPU-30Dserutilizadodecalçado,interior,calçadocasual,desportoecorrida.Noentanto,oTPU-40DnãofoiaprovadoparacalçadodecorridaOTPUimpressoporFFFapresentaTPUprocessadoconvencionalmente.
TPU-30D
apresenta
maior
Alongamento (%)
Módulo de Young (MPa)
Tensão de Cedência (MPa)
Resiliência (mJ/mm
OTPU-40DapresentoumaioresvaloresdedurezadoqueoTPU-30D.Comoaumentodeenchimentoverificou-seumDeacordocomosvaloresdedurezaobtidos,apenasoTPU-30Dpreenchidoa17%nãoseencontracompreendidonanorma(mín.15Demáx.42D).Comparativamenteaoutrosmateriaisprocessadosconvencionalmente,oTPUapresentouvaloresdedurezabastante
Tfusão (TPU-30D): 182.7°C; Tfusão (TPU-40D): 154.6°C;
30D40D
1246±421275±26Tabela 2: Propriedades mecânicas obtidas através das curvas de tração.
0,070,28
2,7±0,45,8±0,1
38±760±3
podetipos
emdiferentescomo:
aumentodedureza.
tais
de
Para garantirboadeposiçãoe
adesãoentrecamadasduranteaextrusão,astemperaturasimpressãoforamsuperiores(240ºCe230ºC,respetivamente).
Ocompreendidosnorma,tantoaníveisdetensão(mín.12MPa)Comparativamenteaoutrosmateriais,oTPUmuitoalongamentoerigidezmaisbaixa.
TPU-30D
onolimite
TPU-40D
encontram-seestabelecidopela
de
programadas
(mín.100mg).
comodedeformação(mín500%).
maiorresistênciaàabrasãodoqueo
apresentou
valores
maiores
de
reduzidos.
Conclusões
Referências Bibliográficas
-AtravésdoDSCdeterminou-secomsucessoastemperaturasdeimpressão,garantindofusãocompletae-OTPU-40Dfoiaprovadoemtodosostestes,noentantooTPU-30Dnãofoiaprovadonoensaiode
[1]OhansEngineering.2025.“ThermoplasticPolyurethaneElastomer(TPU)inFootwearSoles:AComprehensiveReview.”;[2]Motawi,Wade,andAtadelMotawi.2018.HowShoesAreMade:ABehindtheScenesLookataRealSneakerFactory.3rded.Portland:SneakerFactoryPress;30DFilaments.https://fiberlogy.com/upload/techfiles/FIBERLOGY_FIBERFLEX30D_TDS.pdf;40DFilaments.https://fiberlogy.com/upload/techfiles/FIBERLOGY_MATTFLEX40D_TDS.pdf;[5]Bangtai.n.d.6695TPUforShoes.MaterialDataSheet.MatWebMaterialPropertyData;[6]Sato,Sho,TakeshiYamaguchi,KeiShibata,ToshiakiNishi,KentaMoriyasu,KenichiHarano,andKazuoHokkirigawa.2020.“DrySlidingFrictionandWearBehaviorofThermoplasticPolyurethaneagainstAbrasivePaper.”Biotribology23:100130.https://doi.org/10.1016/j.biotri.2020.100130;[7]MatWeb.n.d.OverviewofMaterialsforEthyleneVinylAcetateCopolymer(EVA),Molded/Extruded.MatWebMaterialPropertyData;[8]Lopes,Diana,MariaJ.Ferreira,RuiRusso,andJoséM.Dias.2015.“NaturalandSyntheticRubber/Waste–Ethylene-VinylAcetateCompositesforSustainableApplicationintheFootwearIndustry.”JournalofCleanerProduction92:230–236.https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.12.063;[9]ColmantCoatedFabrics.2023.“Styrene-ButadieneRubber(SBR):PropertiesandCoatedFabricApplications.”Colmant;[10]Centroveda.Technicalcontent/uploads/2024/02/FOLHAS-PERFIS-BORRACHA_word_formatado-1.pdf.
corretadeposiçãodofilamento;
[3][4]
Fiberlogy.Fiberlogy.
2021.2021.
FiberFlexMattFlex
TechnicalTechnical
DataData
Sheet.Sheet.
FiberlogyFiberlogy
dureza;desgaste;-OTPU-40Dseriamaisindicado,porexemplo,paracalçadocasual.Nestascondições,oTPU-30Dnãoseriaindicadoparaqualquertipodesola,umavezquenãopassounotestededureza;-Comparativamenteaoutrosmateriaisutilizadosnassolasdocalçado,oTPUapresentamelhoresresultadosdealongamentoeresistênciaàabrasão,noentanto,revelaterdurezaerigidezinferior;-AtecnologiaFFFdemonstraserumaalternativaviávelnaproduçãodesolasnocalçado,dependendo
-OTPU-40Dapresentoumaiorrigidezeresiliência.Contudo,oTPU-30Dsuperou-onaresistênciaao
2024.
Folhas
Perfis
Borracha.
Data
Sheet.
https://centroveda.pt/wp-
dosrequisitosdasuaaplicação.