Estudio del desempeño mecánico de flexión de prototipos 3D impresos y combinados con textiles

REDONDO, FRANCO LEONARDO; GIAROLI, MARÍA CAROLINA; NINAGO, MARIO DANIEL; LÓPEZ, OLIVIA; CIOLINO, ANDRÉS EDUARDO

Mendoza

Jornada; XXVI Jornadas de Investigación UNCUYO 2020; 2020

UNCUYO

La tecnología de impresión 3D hace referencia a un grupo de técnicas de fabricación de modelos que actúan como patrones de dispositivos o herramientas ?a medida? para la obtención de piezas de producción empleando polímeros específicos y diseños asistidos por computadora. Particularmente, la técnica de modelado por deposición en fundido (FDM) consiste en conducir un filamento termoplástico a través de una boquilla de extrusión calefaccionada, que permite su fusión y posterior deposición sobre una base rígida o flexible. Entre los potenciales usos de esta tecnología se incluyen: vendajes inteligentes y guantes de realidad virtual en la industria textil, materiales para la industria automotriz y/o aeronáutica, entre otros. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo consistió en diseñar e imprimir, por la técnica FDM, prototipos 3D combinados con un textil comercial, y estudiar cómo afecta la posición del textil en el desempeño mecánico del prototipo impreso.Se emplearon filamentos comerciales de poli(ácido láctico) (PLA, Createbot) y un textil de fibras poliméricas. Las transiciones térmicas y las características fisicoquímicas de los materiales usados se determinaron mediante DSC y FTIR-ATR. El diseño de las probetas se realizó con ayuda del software SketchUp Maker, siguiendo la norma ISO 178:2010. Los parámetros de impresión utilizados fueron los siguientes: boquilla de impresión de 0,5 mm, espesor de capa de 0,1 mm, 100 % de relleno y temperaturas de base e impresión de 60 C y 210 C, respectivamente. Los prototipos se imprimieron sobre la base de la impresora sin textil, sobre un textil que fue fijado en la base de la impresora, y con el textil en el interior de la probeta, manteniendo la dirección de impresión a 90 respecto de la dimensión longitudinal en todos los casos. El desempeño mecánico de las probetas impresas se estudió a partir de ensayos mecánicos de flexión, empleando una máquina de ensayos universales (INSTRON® 3369), siguiendo la norma ASTM D790.La caracterización térmica confirmó que el filamento comercial está compuesto por PLA homopolímero, semicristalino, el cual presentó una temperatura de fusión de 175 C y una transición vítrea de 65 C, valores típicos para estos materiales. Los resultados por FTIR-ATR evidenciaron que el tejido utilizado está conformado principalmente por fibras de poliéster. El ensayo de flexión reveló que las probetas impresas con el textil en la base y en el interior de las mismas mostraron incrementos del 10% y 26% en los valores de resistencia a la flexión, respecto de las probetas sin textil, confirmando el efecto reforzante que producen las fibras de poliéster cuando forma parte de la probeta.