Uso de diseño de experimentos como herramienta para evaluar la impresión 3D por estereolitografía (SLA)

IVANA M. COTABARREN; CAMILA A. PALLA; JOHN A. HART

San Rafael , Mendoza

Congreso; CLICAP 2018: Congreso Latinoamericano de Ingeniería y Ciencias Aplicadas; 2018

acultad de Ciencias Aplicadas a la Industria de la Universidad Nacional de Cuyo

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es el proceso de fabricación de objetos a partir de modelos digitales tridimensionales. Entre los métodos existentes, la estereolitografía (SLA) consiste en la utilización de un láser para curar capa por capa una resina fotopolimerizable y se destaca por ser la metodología más adecuada para producir piezas pequeñas y lisas con un alto nivel de detalle y precisión. Si bien el uso de tecnologías de impresión 3D para producir componentes industriales y productos de consumo está creciendo rápidamente, existe un gran desconocimiento respecto al efecto de los parámetros del proceso sobre la calidad de las piezas. En tal sentido, la metodología de Diseño de Experimentos (DoE) es una herramienta eficaz para obtener resultados precisos y de bajo costo experimental, que puede ser aplicada en el estudio de este tipo de sistemas a fin de optimizar su performance. En el presente trabajo se evaluó el efecto de los parámetros de impresión más importantes asociados a una impresora de escritorio SLA Form2 empleando metodología de superficie de respuesta (RSM) con un diseño factorial incompleto de 5 factores con 3 niveles. Los parámetros seleccionados fueron: espesor de capa de impresión (0.025, 0.05 y 0.1 mm), ángulo de orientación de impresión en dirección X (0, -22.5, -45 º), ángulo de orientación de impresión en dirección Y (0, -22.5, -45 º), posición en la plataforma de construcción en la coordenada espacial X (-1, 0, 1) y posición en la plataforma de construcción en la coordenada espacial Y (-1, 0, 1). A fin de evaluar la performance de la impresora, se diseñó mediante un programa CAD una pequeña pieza de prueba conteniendo elementos geométricos (EG) de diferentes tamaños tales como orificios de distinto diámetro y profundidad, cilindros verticales de diferente diámetro, paredes soportadas y no soportadas con espesor o altura variable, etc. Estos fueron medidos empleando un calibre y mediante análisis de imágenes obtenidas con un microscopio óptico. Las respuestas seleccionadas para analizar el efecto de los parámetros de impresión sobre los EG fueron las desviaciones respecto de la medida especificada o el tamaño mínimo logrado con correcta definición. Acorde a las combinaciones resultantes del DoE , 81 piezas fueron impresas y medidas. Los datos experimentales, producto de las mediciones realizadas, se usaron para hallar los modelos matemáticos que mejor ajustaran a cada una de las respuestas seleccionadas usando el software Design Expert 10.0 Trial. La significancia de los términos de cada modelo se evaluó mediante un análisis de la varianza (ANOVA) factorial. Se consideraron estadísticamente significativos aquellos que presentaron p