Estudio de materiales de fabricación aditiva para impresión 3D de microrrecolectores de energía

Abstract

En este texto pretende estudiarse la posibilidad de sustituir los materiales tradicionalmente empleados por productos desarrollados mediante fabricación aditiva, para una aplicación concreta: la fabricación de soportes para microrrecolectores de energía. Trás una breve introducción y revisión bibliográfica acerca de la fabricación aditiva se elegirá un procedimiento y material adecuado para el problema que nos ocupa. Posteriormente, se intentará optimizar el comportamiento de la estructura de soporte. A lo largo de este texto se empleará una metodología experimental de ensayo: "El método de Taguchi", con el objetivo de reducir los costes y tiempo del ensayo. Se analizarán los resultados obtenidos de los 3 tipos de ensayos modelados en ANSYS: ensayo a tracción, ensayo de flexión a tres puntos y análisis modal, y se extraerán conclusiones. Este trabajo se ha realizado en circunstancias excepcionales, derivadas de la crisis originada por la pandemia global del COVID-19, las cuales han modificado el alcance y los objetivos iniciales. Inicialmente se planteó la realización de varios ensayos en laboratorio, de los cuales se podrían extraer algunas de las propiedades necesarias para la caracterización de las piezas fabricadas mediante impresión 3D; sin embargo, debido a las medidas extraordinarias tomadas a nivel nacional, resultó imposible acceder al laboratorio de la universidad y se optó por un enfoque más teórico: la optimización de los parámetros de impresión mediante análisis numérico, dejando como posible desarrollo futuro la realización de dichos ensayos.

I n this document, the possibility of replacing the brass mounting structure with another one made by means of Additive Manufacturing techniques (AM) is studied. This mounting structure supports a piezoelectrical device which allows energy harvesting. After a brief introduction about AM, the most suitable material will be chosen. Moreover the optimization of the structure will be addressed. In order to reduce costs and time, Taguchi’s Method, an experimental test method, is introduced. Finally, tensile, flexural and modal test results will be analyzed and conclusions will be drawn. This final degree project was developed during the COVID-19 global pandemic, under such exceptional circumstances, this research original scope and object were modified. Initially, it was planned to perform tests in order to produce reliable and precise data about the mechanical behaviour of 3D printing structures. However, due to the extraordinary measures taken under the national state of emergency, it was impossible to work in the university laboratories. For this reason, a more theoretical approach was selected: print parameters optimisation by means of numerical analysis. Trials are left as future developments related to this project.