Caracterización mecánica de probetas fabricadas mediante impresión 3D

Abstract

En este trabajo se aborda un estudio experimental acerca de la fabricación aditiva, motivado la necesidad de proporcionar una solución de fabricación rápida, económica y versátil al diseño de soportes de microrrecolectores de energía. La fabricación aditiva es una tecnología aún muy novedosa y con múltiples ventajas pero que; sin embargo, requiere de la configuración de un gran número de parámetros, cuya correcta elección promete mejorar las propiedades mecánicas de las piezas impresas. Para la determinación de una combinación óptima, se aborda en este texto la fabricación y ensayo de tres conjuntos de experimentos diferentes y el desarrollo de una metodología basada en la norma ASTM D638-14 para el cálculo del módulo elástico en plásticos. En el primero y segundo de los experimentos, enfocados en la caracterización de las impresiones con PLA, se emplean la metodología OFAT y la técnica de Taguchi, para inferir qué parámetros resultan más determinantes en el comportamiento mecánico de los especímenes a partir de una muestra reducida. Por último, un tercer experimento permite comparar los filamentos reforzados con fibra de carbono, PAHT-CF15 y PET-CF15, con termoplásticos simples como ABS y PLA.

In this research, an experimental study on additive manufacturing techniques is undertaken, driven by the need to provide a rapid, cost-effective, and versatile manufacturing solution for energy harvesters supports. Additive manufacturing is an innovative technology with several advantages; however, it requires the configuration of a large number of parameters, the correct selection of which promises to enhance the mechanical properties of printed parts. To determine an optimal combination, this work addresses the manufacturing and testing of three different sets of experiments and the development of a methodology based on ASTM D638-14 standard for calculating the elastic modulus in plastics. In the first and second experiments, focused on characterizing prints with PLA, the One Factor at a Time (OFAT) methodology and Taguchi technique are employed to infer which parameters are most relevant in the mechanical behavior of the specimens. Finally, a third experiment compares carbon fiber-reinforced filaments, such as PAHT-CF15 and PET-CF15, with simple thermoplastics like ABS and PLA.