Diseño de una plataforma de impresión de gran formato que permita la extrusión de materiales compuestos basado en pellets y fibras continuas
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Resumen
Comúnmente la manufactura aditiva (MA) mediante la técnica de extrusión de material fundido se utiliza para la fabricación de prototipos, esto se debe principalmente a que los materiales comúnmente utilizados en estas tecnologías son termoplásticos de bajo rendimiento mecánico. Es por eso que este proyecto busca el desarrollo de un cabezal de extrusión que utilice materiales compuestos de matriz polimérica en forma de pellets y refuerzos de fibras continuas naturales o sintéticas, con el fin de ser usado en un sistema de MA de gran formato, que permita la fabricación de objetos con mejores prestaciones funcionales y mecánicas que las encontradas convencionalmente. Para esto se llevarán a cabo diferentes etapas para el desarrollo del proyecto, comenzando por el diseño y construcción de la plataforma de impresión; seguido por el diseño de un cabezal de extrusión que permita la integración de una matriz polimérica y las fibras continuas. Se obtuvieron como resultados trazos impresos utilizando pellets de PLA y fibra de vidrio, dando trazos de extrusión con el 100% de la fibra sobre el material impreso.
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Citas
W. Yu, Z. Nie, and Y. Lin, “Research on the slicing method with equal thickness and low redundancy based on STL files,” https://doi.org/10.1080/02533839.2021.1919563, vol. 44, no. 5, pp. 469–477, 2021, doi: 10.1080/02533839.2021.1919563.
J. Kechagias et al., “Direct 3D Printing of a hand splint using Reverse Engineering,” in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021. doi: 10.1088/1757-899X/1037/1/012019.
I. Gouzman, E. Grossman, R. Verker, N. Atar, A. Bolker, and N. Eliaz, “Advances in Polyimide-Based Materials for Space Applications,” Adv. Mater., vol. 31, no. 18, p. 1807738, May 2019, doi: 10.1002/ADMA.201807738.
ISO/ASTM, “ISO/ASTM 52900:2021(en), Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary.” https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso-astm:52900:ed-2:v1:en (accessed Aug. 11, 2023).
E. Cuan-Urquizo, E. Barocio, V. Tejada-Ortigoza, R. B. Pipes, C. A. Rodriguez, and A. Roman-Flores, “Characterization of the Mechanical Properties of FFF Structures and Materials: A Review on the Experimental, Computational and Theoretical Approaches,” Mater. 2019, Vol. 12, Page 895, vol. 12, no. 6, p. 895, Mar. 2019, doi: 10.3390/MA12060895.
J. Kechagias, D. Chaidas, N. Vidakis, K. Salonitis, and N. M. Vaxevanidis, “Key parameters controlling surface quality and dimensional accuracy: a critical review of FFF process,” https://doi.org/10.1080/10426914.2022.2032144, vol. 37, no. 9, pp. 963–984, 2022, doi: 10.1080/10426914.2022.2032144.
N. Hill and M. Haghi, “Deposition direction-dependent failure criteria for fused deposition modeling polycarbonate,” Rapid Prototyp. J., vol. 20, no. 3, pp. 221–227, 2014, doi: 10.1108/RPJ-04-2013-0039/FULL/XML.
N. Vidakis, M. Petousis, E. Velidakis, M. Liebscher, V. Mechtcherine, and L. Tzounis, “On the Strain Rate Sensitivity of Fused Filament Fabrication (FFF) Processed PLA, ABS, PETG, PA6, and PP Thermoplastic Polymers,” Polym. 2020, Vol. 12, Page 2924, vol. 12, no. 12, p. 2924, Dec. 2020, doi: 10.3390/POLYM12122924.
M. F. Arif, S. Kumar, K. M. Varadarajan, and W. J. Cantwell, “Performance of biocompatible PEEK processed by fused deposition additive manufacturing,” Mater. Des., vol. 146, pp. 249–259, May 2018, doi: 10.1016/J.MATDES.2018.03.015.
B. Akhoundi, A. H. Behravesh, and A. Bagheri Saed, “Improving mechanical properties of continuous fiber-reinforced thermoplastic composites produced by FDM 3D printer,” J. Reinf. Plast. Compos., vol. 38, no. 3, pp. 99–116, Feb. 2019, doi: 10.1177/0731684418807300/ASSET/IMAGES/LARGE/10.1177_0731684418807300-FIG20.JPEG.
C. Luan, X. Yao, C. Zhang, B. Wang, and J. Fu, “Large-scale deformation and damage detection of 3D printed continuous carbon fiber reinforced polymer-matrix composite structures,” Compos. Struct., vol. 212, pp. 552–560, Mar. 2019, doi: 10.1016/J.COMPSTRUCT.2019.01.064.
N. Maqsood and M. Rimašauskas, “Characterization of carbon fiber reinforced PLA composites manufactured by fused deposition modeling,” Compos. Part C Open Access, vol. 4, p. 100112, Mar. 2021, doi: 10.1016/J.JCOMC.2021.100112.
T. Kuncius, M. Rimašauskas, and R. Rimašauskien?, “Interlayer Adhesion Analysis of 3D-Printed Continuous Carbon Fibre-Reinforced Composites,” Polym. 2021, Vol. 13, Page 1653, vol. 13, no. 10, p. 1653, May 2021, doi: 10.3390/POLYM13101653.
N. Li, Y. Li, and S. Liu, “Rapid prototyping of continuous carbon fiber reinforced polylactic acid composites by 3D printing,” J. Mater. Process. Technol., vol. 238, pp. 218–225, Dec. 2016, doi: 10.1016/J.JMATPROTEC.2016.07.025.
R. Matsuzaki et al., “Three-dimensional printing of continuous-fiber composites by in-nozzle impregnation,” Sci. Reports 2016 61, vol. 6, no. 1, pp. 1–7, Mar. 2016, doi: 10.1038/srep23058.
M. Rimašauskas, T. Kuncius, and R. Rimašauskien?, “Processing of carbon fiber for 3D printed continuous composite structures,” https://doi.org/10.1080/10426914.2019.1655152, vol. 34, no. 13, pp. 1528–1536, Oct. 2019, doi: 10.1080/10426914.2019.1655152.
MotionKing, “23HS8430 datasheet.” https://datasheetspdf.com/pdf-file/978082/MotionKing/23HS8430/1 (accessed Aug. 11, 2023).
N. Bachhar, A. Gudadhe, A. Kumar, P. Andrade, and G. Kumaraswamy, “3D printing of semicrystalline polypropylene: towards eliminating warpage of printed objects,” Bull. Mater. Sci., vol. 43, no. 1, pp. 1–8, Dec. 2020, doi: 10.1007/S12034-020-02097-4/FIGURES/8.
Marlin, “What is Marlin? | Marlin Firmware.” https://marlinfw.org/docs/basics/introduction.html (accessed Aug. 11, 2023).
Motion, “Datasheet-Driver-WD-TB6600.” https://d26lpennugtm8s.cloudfront.net/stores/198/075/rte/Datasheet-Driver-WD-TB6600.pdf (accessed Aug. 11, 2023).
T. Yu, J. Ren, S. Li, H. Yuan, and Y. Li, “Effect of fiber surface-treatments on the properties of poly(lactic acid)/ramie composites,” Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., vol. 41, no. 4, pp. 499–505, Apr. 2010, doi: 10.1016/J.COMPOSITESA.2009.12.006.
Felfil, “Felfil Extrusion System - Crea tu filamento para impresion 3d.” https://felfil.com/es/felfil-bundle/?v=5ea34fa833a1 (accessed Aug. 11, 2023).