INTEMA   05428
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN CIENCIA Y TECNOLOGIA DE MATERIALES
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Caracterización de gránulos compuestos de Al2O3-PA612 obtenidos vía tips para su uso en impresión 3D por deposición fundida de cerámicos
Autor/es:
HUNG HUNG, Y. M. X.; CAMERUCCI, M. A.; TALOU, M. H.
Reunión:
Jornada; 4° JONICER 2019; 2019
Resumen:
La tecnología de manufactura aditiva (AM) o impresión 3D comprende un conjunto de técnicas de procesamiento en las cuales una pieza se obtiene directamente por adición de material en capas. En el caso de la fabricación de piezas cerámicas, la mayoría de las técnicas de AM emplean sistemas de ligantes (binders) basados en polímeros para unir las partículas cerámicas entre sí y formar la pieza en verde durante el proceso de conformado. Si bien existen materiales de alimentación disponibles en el mercado para la fabricación de cerámicos por impresión 3D, la formulación de nuevos materiales compuestos con propiedades específicas sigue siendo un desafío. Por este motivo, en este trabajo se llevó a cabo la preparación de gránulos compuestos Al2O3-PA612 para su uso en la impresión de piezas cerámicas por deposición fundida (FDM), empleando la técnica de separación de fases inducida térmicamente (TIPS). Como material cerámico se utilizó alúmina (AKP-50, Sumitomo; ρ = 3,95 g/cm3) y se seleccionó un polímero semicristalino, poliamida 612 (PA612; Zytel 158L NC010, DuPont; ρ = 1,06 g/cm3), para ser usado como fase ligante de las partículas cerámicas. Los gránulos compuestos Al2O3-PA612 (40/60 %vol) se obtuvieron añadiendo PA612 a suspensiones del polvo de alúmina en dimetilsulfóxido (DMSO) obtenidas por agitación mecánica (1100 rpm, 3 min), manteniendo ϕPA612 = 0,05 con respecto a la mezcla PA612-DMSO, seguido del calentamiento a 158 °C durante 30 min bajo agitación mecánica (300 rpm) y luego el enfriamiento hasta temperatura ambiente. Los precipitados obtenidos fueron lavados con etanol y secados en estufa a 65 °C por 24 horas. El valor de la densidad picnométrica medida para el material fue 2,1±0,2 g/cm3, el cual resultó cercano al valor calculado empleando la regla de las mezclas (2,22 g/cm3). Los polvos obtenidos fueron además caracterizados por SEM-EDS, espectroscopía Raman, granulometría láser, DSC y ensayos reológicos en estado fundido a 260 °C. Estos gránulos presentaron una morfología regular y ligeramente redondeada, con una microestructura homogénea y un d50 de 46,5 μm. A partir del análisis del espectro Raman es posible afirmar que la mayoría de las partículas de alúmina están recubiertas por la poliamida, lo cual está de acuerdo con las observaciones realizadas por SEM. Los gránulos compuestos mostraron un comportamiento térmico similar a la PA612 pura y la viscosidad en estado fundido (η y η*) fue comparable con la obtenida para los filamentos comerciales de ABS y PLA. Se lograron imprimir de forma adecuada estructuras con porosidad controlada en una impresora 3D por FDM de diseño propio, equipada con un cabezal modificado para el procesamiento de material en pellets o polvo (Figura 1). Las piezas en verde presentaron una buena adherencia intra- e intercapas y las piezas sinterizadas mostraron una buena integridad estructural y una alta densificación del esqueleto. A partir de este trabajo se puede concluir que es posible obtener gránulos compuestos Al2O3-PA612 en DMSO empleando una técnica sencilla poco utilizada para la obtención de polvos (TIPS), los cuales pueden ser utilizados directamente para la impresión 3D de piezas por FDM una vía alternativa que permite evitar la preparación de filamentos.