Caracterización mecánica de materiales impresos en 3D de polímero de ácido poliláctico: los efectos de la geometría del relleno
DOI:
https://doi.org/10.3989/revmetalm.202Palabras clave:
Fabricación aditiva, Geometría de relleno, Propiedades mecánicas, Acido poliláctico, Impresión 3DResumen
Hoy, los avances tecnológicos han llevado al descubrimiento de métodos de fabricación desarrollados recientemente. La tecnología de fabricación aditiva con impresora tridimensional (3D) es uno de estos nuevos métodos. En este método, se pueden fabricar piezas con geometría compleja que no se pueden producir mediante métodos convencionales. El método más popular y de bajo precio entre las tecnologías de fabricación aditiva es FDM (Fused Deposition Modeling). En este estudio, se ha realizado el diseño y la fabricación de impresoras 3D utilizando tecnología FDM. Se han determinado cinco geometrías de relleno diferentes, como reloj de arena (HG), giroide (GY), octaédrico (OC), triángulo (TR) y cuadrícula (GR), luego se aplicaron las pruebas de tracción y flexión de 3 puntos a las muestras fabricadas de polímero de ácido poliláctico (PLA) y las propiedades mecánicas se compararon entre sí. El aspecto más importante del estudio es la comparación de la geometría del relleno de la rejilla, que se ha estudiado ampliamente en la literatura, y las geometrías raramente estudiadas como el reloj de arena, el giroide, el octaédrico y el triángulo en términos de propiedades mecánicas. Se concluyó que el tipo de sección transversal diferente tiene un efecto significativo, especialmente en la resistencia a la tracción. Los valores de resistencia más altos se determinaron en las muestras con geometría de relleno triangular.
Descargas
Citas
Caminero, M.A., Chacón, J.M., García-Moreno, I., Rodríguez, G.P. (2018). Impact damage resistance of 3D printed continuous fibre reinforced thermoplastic composites using fused deposition modeling. Compos. Part B-Eng. 148, 93-103. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.04.054
Chacón, J.M., Caminero, M.A., García-Plaza, E., Núñez, P.J. (2017). Additive manufacturing of PLA structures using fused deposition modelling: Effect of process parameters on mechanical properties and their optimal selection. Mater. Design 124, 143-157. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.03.065
Chadha, A., Ul Haq, M.I., Raina, A., Singh, R.R., Penumarti, N.B., Bishnoi, M.S. (2019). Effect of fused deposition modelling process parameters on mechanical properties of 3D printed part. World J. Eng. 16 (4), 550-559. https://doi.org/10.1108/WJE-09-2018-0329
Durgun, I., Ertan, R. (2014). Experimental investigation of FDM process for improvement of mechanical properties and production cost. Rapid Prototyp. J. 20 (3), 228-235. https://doi.org/10.1108/RPJ-10-2012-0091
Fernandez-Vicente, M., Calle, W., Ferrandiz, S., Conejero, A. (2016). Effect of Infill Parameters on Tensile Mechanical Behavior in Desktop 3D Printing. 3D Printing and Additive Manufacturing, 3 (3), 183-192. https://doi.org/10.1089/3dp.2015.0036
Galeja, M., Hejna, A., Kosmela, P., Kulawik, A. (2020). Static and Dynamic Mechanical Properties of 3D Printed ABS as a Function of Raster Angle. Materials 13 (297). https://doi.org/10.3390/ma13020297 PMid:31936489 PMCid:PMC7013835
Jaya Christiyan, K.G., Chandrasekhar, U., Venkateswarlu, K. (2018). Flexural Properties of PLA Components Under Various Test Condition Manufactured by 3D Printer. J. Inst. Eng. India Ser. C 99, 363-367. https://doi.org/10.1007/s40032-016-0344-8
Khan, S.F., Zakaria, H., Chong, Y.L., Saad, M.A.M., Basaruddin, K. (2018). Effect of infill on tensile and flexural strength of 3D printed PLA parts. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 429, 012101. https://doi.org/10.1088/1757-899X/429/1/012101
Ning, F., Cong, W., Hu, Y., Wang, H. (2017). Additive manufacturing of carbon fiber-reinforced plastic composites using fused deposition modeling: Effects of process parameters on tensile properties. Journal of Composite Materials 51 (4), 451-462. https://doi.org/10.1177/0021998316646169
Rajpurohit, S.R., Dave, H.K. (2016). Parametric studies on quality of PLA parts produced using fused deposition modeling. 6th International & 27th All India Manufacturing Technology, Design and Research Conference (AIMTDR-2016), pp. 59-62.
Rajpurohit, S.R., Dave, H.K. (2018). Flexural strength of fused filament fabricated (FFF) PLA parts on an open-source 3D printer. Adv. Manuf. 6, 430-441. https://doi.org/10.1007/s40436-018-0237-6
Rodríguez-Panes, A., Claver, J., Camacho, A.M. (2018). The Influence of Manufacturing Parameters on the Mechanical Behaviour of PLA and ABS Pieces Manufactured by FDM: A Comparative Analysis. Materials 11 (8), 1333. https://doi.org/10.3390/ma11081333 PMid:30071663 PMCid:PMC6119930
Schmitt, M., Mehta, R.M., Kim, I.Y. (2020). Additive manufacturing infill optimization for automotive 3D-printed ABS components. Rapid Prototyp. J. 26 (1), 89-99. https://doi.org/10.1108/RPJ-01-2019-0007
Sezer, H.K., Eren, O., Börklü, H.R., Özdemir, V. (2019). Additive manufacturing of carbon fiber reinforced plastic composites by fused deposition modelling: Effect of fiber content and process parameters on mechanical properties. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 34 (2), 663-674.
Wan Muhamad, W.M., Reshid, M.N., Abd Wahid, K.A., Saniman, M.N.F. (2020). Mass Reduction of a Jet Engine Bracket using Topology Optimisation for Additive Manufacturing Application. Int. J. Adv. Sci. Technol. 29 (8s), 4438-4444. http://sersc.org/journals/index.php/IJAST/article/view/25492/13653.
Wicaksono, S.T., Ardhyananta, H., Rasyida, A., Hidayat, M.I.P. (2018). Internal geometry effect of structured PLA materials manufactured by dropplet-based 3D printer on its mechanical properties. AIP Conf. Proc. 1945 (1), 020065. https://doi.org/10.1063/1.5030287
Yadav, D.K., Srivasta, R., Dev, S. (2020). Design & fabrication of ABS part by FDM for automobile application. Mater. Today Proc. 26 (2), 2089-2093. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.451
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2021 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
© CSIC. Los originales publicados en las ediciones impresa y electrónica de esta Revista son propiedad del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, siendo necesario citar la procedencia en cualquier reproducción parcial o total.
Salvo indicación contraria, todos los contenidos de la edición electrónica se distribuyen bajo una licencia de uso y distribución “Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional ” (CC BY 4.0). Consulte la versión informativa y el texto legal de la licencia. Esta circunstancia ha de hacerse constar expresamente de esta forma cuando sea necesario.
No se autoriza el depósito en repositorios, páginas web personales o similares de cualquier otra versión distinta a la publicada por el editor.