Vol. 21 Núm. 2 (2022): Revista UIS Ingenierías
Artículos

Influencia de la densidad y de los parámetros de relleno en las propiedades mecánicas compresivas de probetas fabricadas en manufactura aditiva de PLA

Luis Serrano-Cinchilla
Universidad de Antioquia
Liliana Bustamante-Góez
Universidad de Antioquia
Junes Abdul Villarraga-Ossa
Universidad de Antioquia

Publicado 2022-04-05

Palabras clave

  • PLA,
  • Manufactura aditiva,
  • Ensayo compresión,
  • Propiedades mecánicas,
  • Impresión 3D,
  • ácido polilático,
  • densidad de relleno,
  • FDM
  • ...Más
    Menos

Cómo citar

Serrano-Cinchilla , L. ., Bustamante-Góez , L. ., & Villarraga-Ossa , J. A. (2022). Influencia de la densidad y de los parámetros de relleno en las propiedades mecánicas compresivas de probetas fabricadas en manufactura aditiva de PLA. Revista UIS Ingenierías, 21(2), 107–114. https://doi.org/10.18273/revuin.v21n2-2022009

Resumen

La impresión por hilo fundido (FDM, por sus siglas en inglés) tiene una gran cantidad de parámetros que influyen directamente sobre la calidad y las propiedades mecánicas de la pieza final. Actualmente, la manufactura aditiva por FDM ha presentado un gran auge para desarrollos de prótesis por su bajo costo respecto a otros procesos de manufactura; además, esta tecnología es de gran interés para el área de la medicina, dada su capacidad de crear soluciones personalizadas para cada paciente, debido a la variedad de materiales que se pueden emplear, ya que hay una amplia oferta de empresas que fabrican y suministran impresoras y materiales para la impresión. En este trabajo se investigó la influencia de la densidad y de la geometría de los patrones de relleno sobre el esfuerzo máximo, el esfuerzo de fluencia y el módulo de elasticidad a la compresión, en probetas de PLA elaboradas mediante manufactura aditiva con la técnica modelado por FDM. Se emplearon densidades de 10 %, 25 %, 50 %, 75 % y 100 %, y los parámetros de relleno utilizados fueron trihexagonal, subdivisión cúbica y giroide. Todas las probetas se sometieron a ensayos de compresión para calcular sus propiedades mecánicas, y en términos generales se observó que, al aumentar la densidad de relleno, se presenta un aumento en las propiedades a la compresión del material, y la geometría del patrón de relleno puede alterar estas propiedades.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Referencias

  1. W. Gao et al., “The status, challenges, and future of additive manufacturing in engineering,” CAD Computer Aided Design, vol. 69, pp. 65-89, 2015, doi: https://dx.doi.org/10.1016/j.cad.2015.04.001
  2. S. A. Vesga, “Fabricación de un prototipo de una prótesis de miembro inferior transtibial mediante tecnologías aditivas de acuerdo con las medidas antropométricas del paciente,” Ph.D. dissertation, Universidad Santo Tomás, 2018.
  3. C. I. López-Gualdrón, L. E. Bautista-Rojas, and J. A. Machuca-Gélvez, “Reconstrucción 3D para el desarrollo de prótesis de miembro inferior,” Revista UIS Ingenierías, vol. 19, no. 1, pp. 73-85, 2020, doi: https://doi.org/10.18273/revuin.v19n1-2020007
  4. D. Torreblanca Díaz, “Tecnologías de Fabricación Digital Aditiva, ventajas para la construcción de modelos, prototipos y series cortas en el proceso de diseño de productos,” Iconofacto, vol. 12, no. 18, pp. 118-143, 2016.
  5. Y. Huang, M. C. Leu, J. Mazumder, A. Donmez, “Additive manufacturing: Current state, future potential, gaps and needs, and recommendations,” Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME, vol. 137, no. 1, pp. 1–10, 2015.
  6. O. A. Mohamed, S. H. Masood, J. L. Bhowmik, “Optimization of fused deposition modeling process parameters: a review of current research and future prospects,” Advances in Manufacturing, vol. 3, no. 1, pp. 42-53, 2015, doi: https://doi.org/10.1007/s40436-014-0097-7
  7. M. Carvajal L, et al., “Influencia de la posición de impresión y la densidad de relleno en las propiedades mecánicas de probetas fabricadas en ABS,” Revista Ingenierías Universidad de Medellín, vol. 19, no. 37, pp. 179-193, 2020.
  8. M. Lalengani, M. Anuar Mohd, “The Effects of Combined Infill Patterns on Mechanical Properties in FDM Process” Polymers, vol 12, no. 12, 2020. doi: https://doi.org/10.3390/polym12122792
  9. M. León, Á. Marcos-Fernández, A. M. León, “Impresión 3D con materiales elastoméricos,” Revista De Plásticos Modernos, vol. 118, no. 747, 2019.
  10. A. K. Sood, R. K. Ohdar, S. S. Mahapatra, “Experimental investigation and empirical modelling of FDM process for compressive strength improvement,” Journal of Advanced Research, vol. 3, no. 1, pp. 81-90, 2012, doi: https://doi.org/10.1016/j.jare.2011.05.001
  11. A. K. Sood, R. K. Ohdar, S. S. Mahapatra., “Parametric appraisal of mechanical property of fused deposition modelling processed parts,” Materials and Design, vol. 31, no. 1, pp. 287-295, 2010, doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.06.016
  12. J. C. Camargo et al., “Mechanical properties of PLA-graphene filament for FDM 3D printing” International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 103, no. 5, 2019, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-019-03532-5
  13. A. Chalgham, A. Ehrmann, I. Wickenkamp, “Mechanical Properties of FDM Printed PLA Parts before and after Thermal Treatment” Polymers, vol. 13, no. 8, 2021, doi: https://doi.org/10.3390/polym13081239
  14. L. Baich, G. P. Manogharan, H. Marie, “Study of infill print design on production costtime of 3D printed ABS parts Study of infill print design on production cost-time of 3D printed ABS parts,” International Journal of Rapid Manufacturing, no. 3-4, 2015, https://doi.org/10.1504/IJRAPIDM.2015.074809
  15. ASTM D695, “Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Plastics,” ASTM International, pp. 1-8, 2010.
  16. D. Abbas, D. Mohammad Othman, H. Basil Ali, and C., “Effect of infill Parameter on compression property in FDM Process,” Int. Journal of Engineering Research and Application www.ijera.com, vol. 7. December, pp. 16-19, 2017, doi: https://doi.org/10.9790/9622-0710021619
  17. “Ultimaker Cura: Powerful, easy-to-use 3D printing software,” Ultimaker Cura, 2022. [En línea]. Disponible en: http://ultimaker.com/software/ultimaker-cura
  18. “Autodesk software de diseño 3D, ingeniería y construcción,” Autodesk Inventor, 2020. [En línea]. Disponible en: https://latinoamerica.autodesk.com/products/inventor