Caracterización de gránulos compuestos de Al2O3-PA612 obtenidos vía TIPS para su uso en impresión 3D por deposición fundida de cerámicos

Y. M. XAVIER HUNG HUNG ; M. H. TALOU; M. A. CAMERUCCI

Rosario

Jornada; 4° JONICER; 2019

ATAC-Facultad de Ingeniería

En este trabajo se llevó a cabo la preparación de gránulos compuestos Al2O3-PA612para su uso en la impresión de piezas cerámicas por deposición fundida (FDM),empleando la técnica de separación de fases inducida térmicamente (TIPS). Comomaterial cerámico se utilizó alúmina (AKP-50, Sumitomo; ρ = 3,95 g/cm3)y se seleccionó un polímero semicristalino, poliamida 612 (PA612; Zytel 158LNC010, DuPont; ρ = 1,06 g/cm3), para ser usado como fase ligante delas partículas cerámicas. Los gránulos compuestos Al2O3-PA612 (40/60 %vol) se obtuvieron añadiendoPA612 a suspensiones del polvo de alúmina en dimetilsulfóxido (DMSO) obtenidaspor agitación mecánica (1100 rpm, 3 min), manteniendo ϕPA612 = 0,05 con respecto a la mezcla PA612-DMSO, seguido del calentamiento a158 °C durante 30 min bajo agitación mecánica (300 rpm) y luego el enfriamientohasta temperatura ambiente. Los precipitados obtenidos fueron lavados conetanol y secados en estufa a 65 °C por 24 horas. El valor de la densidadpicnométrica medida para el material fue 2,1±0,2 g/cm3, el cualresultó cercano al valor calculado empleando la regla de las mezclas (2,22 g/cm3).Los polvos obtenidos fueron además caracterizados por SEM-EDS, espectroscopíaRaman, granulometría láser, DSC y ensayos reológicos en estado fundido a 260 °C.Estos gránulos presentaron una morfología regular y ligeramente redondeada, conuna microestructura homogénea y un d50 de 46,5 μm. A partir delanálisis del espectro Raman es posible afirmar que la mayoría de las partículasde alúmina están recubiertas por la poliamida, lo cual está de acuerdo con lasobservaciones realizadas por SEM. Los gránulos compuestos mostraron uncomportamiento térmico similar a la PA612 pura y la viscosidad en estadofundido (η y η*) fue comparable con la obtenida para los filamentos comercialesde ABS y PLA. Se lograron imprimir de forma adecuada estructuras con porosidadcontrolada en una impresora 3D por FDM de diseño propio, equipada con uncabezal modificado para el procesamiento de material en pellets o polvo. Las piezas en verde presentaron una buena adherencia intra- e intercapas y las piezas sinterizadas mostraron una buenaintegridad estructural y una alta densificación del esqueleto. A partir de estetrabajo se puede concluir que es posible obtener gránulos compuestos Al2O3-PA612en DMSO empleando una técnica sencilla poco utilizada para la obtención depolvos (TIPS), los cuales pueden ser utilizados directamente para la impresión3D de piezas por FDM una vía alternativa que permite evitar la preparación defilamentos.