Procedimiento y caracterización de probetas de plástico fabricadas mediante la impresión 3D

Abstract

El prototipado rápido mediante impresoras 3D está en auge y su uso está cada vez más extendido. Los avances tecnológicos, pero sobre todo la disminución del precio de la propia impresora y el bajo costo de los materiales empleados (como el plástico ingenieril ABS y el plástico bio-degradable PLA), permite que esta tecnología esté llegando a multitud de ámbitos. Puesto que esta técnica es cada vez más empleada en diversos campos, entre los que se incluye la ingeniería, es de gran importancia asegurar unos requerimientos mínimos relativos a las propiedades mecánicas para un comportamiento adecuado y seguro de los productos realizados con esta técnica. No obstante, la investigación en lo referente a este ámbito está aún en ciernes. Cabe destacar la existencia de una gran cantidad de variables relativas al proceso de impresión y al material, éstas influyen de manera muy significativa en los resultados de la impresión. La finalidad del presente proyecto es: el desarrollo de un procedimiento para la determinación de las propiedades específicas de las probetas fabricadas con PLA mediante la tecnología de impresión 3D (p.e. módulo de elasticidad y resistencia a la tracción en función de deformación y temperatura). Este proyecto pretende ser una primera piedra sobre la que construir y optimizar modelos que puedan predecir el comportamiento de los componentes fabricados con esta tecnología y su utilización en diversidad de áreas como la ingeniería y la biomecánica entre otras. El procedimiento debe ser suficientemente general para que se pueda aplicar en diferentes impresoras, con diferentes parámetros de proceso y materiales. El proyecto es ampliamente multidisciplinar; incluye el estudio del estado del arte, el diseño de probetas y procesos de fabricación (estudio y optimización de parámetros del proceso y del software utilizado en la impresión 3D), procedimiento de fabricación y ulterior fabricación de probetas, determinación de procedimientos, estudio y ejecución de ensayos mecánicos y, finalmente, análisis e interpretación de resultados, así como una propuesta sobre futuras líneas de investigación.

Rapid prototyping using 3D printers is booming and its use is increasingly widespread. Technological advances, but especially the decrease in the price of the printer itself and the low cost of the materials used (such as engineering plastic ABS plastic and biodegradable PLA), allows this technology is reaching many areas. Since this technique is increasingly used instead in various fields, including engineering is included, it is very important to ensure minimum requirements regarding the mechanical properties for proper insurance products made with this technique and behavior. However, research regarding this area is still in its infancy. Note the existence of a large number of variables related to the printing process and material, they influence very significantly in the print results. The purpose of this project is developing a method for determining the specific properties of the samples made with PLA by 3D technology (e.g. modulus of elasticity and tensile strength according to strain and temperature) printing. This project aims to be a cornerstone on which to build and optimize models that can predict the behavior of components manufactured with this technology and its use in a variety of areas such as engineering and biomechanics among others. The procedure should be general enough that it can be applied to different printers with different process parameters and materials. The project is widely multidisciplinary; It includes the study of the state of art, design samples and manufacturing processes (study and optimization of process parameters and the software used in 3D printing), manufacturing process and subsequent manufacturing of specimens, determination of procedures, study and implementation mechanical testing and finally, analysis and interpretation of results, as well as a proposal for future research.and finally, analysis and interpretation of results, as well as a proposal for future research.