Caracterización mecánica de un material viscoelástico mediante probetas fabricadas con impresión 3D

Abstract

Las innovaciones, tanto en las tecnologías de impresión 3D como en la clase de material utilizado, llevan a la necesidad de estudiar las propiedades conseguidas o por conseguir en objetos o piezas fabricados con ellas y que las harían competentes en el mercado, convirtiéndolas en alternativas a los materiales y las técnicas actualmente empleados. Hasta hace poco la impresión 3D utilizaba, generalmente, materiales rígidos como el PLA. La introducción de materiales, como el TPU, flexibles y con propiedades viscoelásticas, abre la puerta a nuevas aplicaciones con nuevas exigencias mecánicas, de ahí la necesidad de su estudio. El trabajo presente se centra en la caracterización mecánica de un material viscoelástico, elástico y flexible con el fin de determinar sus propiedades y su comportamiento mecánico mediante ensayos basados en la aplicación de cargas cíclicas de compresión y en vibración libre. Para ello se diseñan una serie de probetas que serán fabricadas con tecnologías de impresión 3D, diferenciándose unas de otras por el porcentaje de material que utiliza el relleno. A partir de los datos de los ensayos, se obtienen las propiedades del material y se establece la relación entre estas propiedades y los parámetros de impresión.

Innovations, both in the 3D printing technologies and in the type of material used, lead to the need to study the properties achieved or to be achieved in objects or parts manufactured with them and which would make them competent in the marketplace, becoming alternatives to the materials and techniques currently used. Until recently, 3D printing generally used rigid materials such as PLA. The introduction of materials like TPU, which are flexible and have viscoelastic properties, opens the door to new applications with new mechanical requirements, hence the need for their study. The present work focuses on the mechanical characterization of a viscoelastic material with the purpose of defining its properties and its mechanical behaviour by means of cyclic compression and free vibration tests. To this end, a series of material specimens will be designed and manufactured using 3D printing technologies, differing from each other by the percentage of material used as infill. From the test data, mechanical properties of the material are obtained and the relationship between these properties and the printing parameters is stablished.