Determinación de propiedades elásticas de piezas poliméricas construidas por impresión 3D, sometidas a flexión

Abstract

RESUMEN El procedimiento de Modelación por Deposición de Filamento (MDF) polimérico es una de las variantes de mayor repercusión en el conjunto de tecnologías de construcción aditiva, usualmente llamadas impresión 3D. La irrupción de máquinas de bajo costo y la continua mejora de la calidad y resistencia de los polímeros empleados, exige estimar la vida útil y performance de las piezas impresas. Por ello, este trabajo analiza el desempeño mecánico ante esfuerzos de flexión de polímeros que típicamente se emplean en la construcción aditiva. En particular se evalúa, a través de experimentos diseñados “ad-hoc” el módulo de elasticidad a flexión en probetas de Poli Ácido Láctico (PLA), Nylon y Poli-estireno de Alto Impacto (HIPS), en función de diversos factores de variabilidad, entre los que se cuentan la dirección de trazado en cada capa (ángulo de deposición), la orientación de impresión de la pieza, la presencia de aditivos colorantes en los polímeros y la velocidad de impresión. Se encontró que todos los factores de variabilidad estudiados, modifican significativamente el módulo de elasticidad a la flexión. Analizando la orientación de los filamentos en los tres materiales, se determinó que la técnica MDF produce piezas anisótropas. El mayor valor del módulo de elasticidad se logra cuando la dirección de todos los filamentos coincide con la dirección de los esfuerzos principales. A su vez la coloración de los materiales en crudo tiene influencia significativa como también la dirección en la que se elabora la impresión. También se comprobó que el módulo de elasticidad disminuye al aumentar la velocidad de impresión.

Caracterización de filamentos para elaboración de prendas en impresoras 3D

“…En (Stechina et al, 2020), Determinación de propiedades elásticas de piezas poliméricas construidas por impresión 3D, sometidas a flexión; analizaron las propiedades elásticas (elongación) de los filamentos PLA, Nylon y HIPS, se construyeron probetas impresas con medidas de 80 mm x 10 mm y espesor de 4mm y porcentaje de relleno al 100%; el modelo de la impresora 3D fue Prusa Mendel M90, la novedad de esta prueba es el ángulo del relleno con la pared de la probeta con 4 combinaciones de 0°/0° (relleno de línea a lo largo), 45°/-45° (relleno de línea tipo rombo) , 0°/90° (relleno tipo cuadrado), además con cambio de posición de la probeta para impresión vertical y horizontal. Las probetas con ángulo de 0°/0° tuvieron mejor resultado con un promedio de más de 3% de elongación y las probetas impresas verticalmente con ángulo 0°/90° tuvo mejor desempeño con un promedio superior al 3% casi al igual que las probetas impresas con posición horizontal en ángulos 0°/0°.…”

Development and Print of Clothing through Digitalized Designs of Natural Patterns with Flexible Filaments in 3D Printers

“…In [13], Determination of elastic properties of polymeric pieces constructed by 3D printing, subjected to bending; authors analyzed the elastic properties (elongation) of PLA, Nylon, and HIPS filaments. Printed specimens were developed with 80 mm x 10 mm dimensions, a thickness of 4mm, and a percentage of filling at 100%.…”