Publication: Estudio comparativo de piezas de ABS y PLA procesadas mediante modelado por deposición fundida
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Publication date
2013-10
Defense date
2013-10-25
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Abstract
El mundo de la impresión 3D ha experimentado en los últimos meses un crecimiento exponencial a nivel usuario con la liberación de algunas patentes. Sin embargo, poco se sabe a nivel usuario sobre las tecnologías que se pueden usar y cuáles son los métodos de impresión más adecuados. Existen diferentes tecnologías en el mercado aunque la que se ha popularizado, por la bajada de precios y la expiración de la patente, es el modelado por deposición fundida. El funcionamiento consiste en elevar la temperatura de un filamento de plástico termoplástico para que sea inyectado, a través de un inyector en una máquina de 3 ejes, sobre una base caliente en la que se van creando las capas de material.
Son pocos los polímeros que se han usado en la impresión 3D a pesar de que muchos podrían ser potencialmente usados. En nuestro caso nos centramos sobre diferentes tipos de ABS (natural, rojo, cambio de color con la temperatura, fluorescente, transparente) y de PLA (natural y rojo). A la hora de realizar la impresión, diferentes parámetros como el patrón de mallado o el relleno de la pieza pueden ser controlados. Estos parámetros influirán directamente en las características de la probeta. En este estudio se han realizado ensayos para patrones panel de abeja (mallado honeycomb) y de mallado rectilíneo en ángulo de 45⁰. Las densidades de relleno han sido de 100%, 50%, 20% y 10%.
A lo largo de este proyecto se han realizados pruebas térmicas y pruebas mecánicas para analizar no solo la influencia de los diferentes aditivos para cada uno de los polímeros sino la diferencia de resistencia en cada uno de los mallados mencionados. Las pruebas térmicas llevadas a cabo, DSC, TG y DTG, nos han permitido estudiar la degradación del material, sus temperaturas características y su comportamiento cuando es sometido a altas temperaturas. Con ello hemos podido establecer mejoras en cuanto a la selección de las temperaturas de operación. Por otro lado se han ensayado dos muestras tras una estancia de 48 horas en medio acuoso. Por último, se ha llevado a cabo un análisis de la rotura de las probetas por medio de micrografía estereoscópica.
Over the past few months the 3D printing community has experienced an exponential growth driven by the expiration of some key patents. Nevertheless, users are seldom knowledgeable about 3D printing technology and it's different forms. The most widespread technology is fused filament deposition, due to its affordability and expired patent. A thermoplastic is heated to its molten form and extruded onto a heated platform, creating several layers of material that make up an object. Despite the wide variety of thermoplastics available, few polymers are actually used in 3D printing applications. This paper focuses on ABS with several types additives and dyes (natural, red, color-changing, florescent, transparent) and PLA (natural and red). Other printing parameters, such as the density and fill pattern of the parts, have been controlled, directly influencing the final characteristics of the test. Several experiments have been conducted to test honeycomb and rectilinear infill with different densities: 100%, 50%, 20%, and 10%. This paper presents both thermal and mechanical tests to analyze the influence of different additives in each polymer and the strength of each type of infill. The DSC, TG, and DTG thermal tests allow the study of material decomposition, key temperatures, and behavior when exposed to high temperature. This data has resulted in more optimal operating temperatures. Other experiments include testing the material after being soaked for 48 hours and an analysis of the broken test probes with stereoscopic micrography.
Over the past few months the 3D printing community has experienced an exponential growth driven by the expiration of some key patents. Nevertheless, users are seldom knowledgeable about 3D printing technology and it's different forms. The most widespread technology is fused filament deposition, due to its affordability and expired patent. A thermoplastic is heated to its molten form and extruded onto a heated platform, creating several layers of material that make up an object. Despite the wide variety of thermoplastics available, few polymers are actually used in 3D printing applications. This paper focuses on ABS with several types additives and dyes (natural, red, color-changing, florescent, transparent) and PLA (natural and red). Other printing parameters, such as the density and fill pattern of the parts, have been controlled, directly influencing the final characteristics of the test. Several experiments have been conducted to test honeycomb and rectilinear infill with different densities: 100%, 50%, 20%, and 10%. This paper presents both thermal and mechanical tests to analyze the influence of different additives in each polymer and the strength of each type of infill. The DSC, TG, and DTG thermal tests allow the study of material decomposition, key temperatures, and behavior when exposed to high temperature. This data has resulted in more optimal operating temperatures. Other experiments include testing the material after being soaked for 48 hours and an analysis of the broken test probes with stereoscopic micrography.
Description
Keywords
Impresión 3D, Tecnología de fabricación, Modelado por deposición fundida