Estudio del efecto de la temperatura en las propiedades mecánicas de probetas de PET-G fabricadas mediante modelado por deposición fundida (FDM)

Abstract

En las últimas décadas, las tecnologías de fabricación aditiva (AM) han sufrido un gran auge, en consonancia con el desarrollo tecnológico sin precedentes producido en este mismo periodo. Estas han pasado de ser empleadas casi exclusivamente como método de prototipado rápido en sus inicios, a mostrarse como una alternativa consolidada de manufactura de productos finales respecto a otras tecnologías de fabricación más tradicionales. Todo ello gracias a las ventajas que estas presentan, entre las que cabe destacar la reducción de costes y de tiempos de manufactura y la capacidad de producir piezas más complejas en una única etapa. De entre todas las técnicas desarrolladas, el Modelado por Deposición Fundida (FDM), generalmente denominada como impresión 3D, es la que mayor crecimiento ha presentado por la simplicidad y el reducido coste de los equipos de fabricación, llegando a permear en un sinfín de sectores tanto dentro como fuera del ámbito industrial. Dentro de la variedad de materiales empleados en la tecnología FDM, el polietileno de tereftalato glicol (PETG) se muestra como una alternativa novedosa de gran interés, debido a su extendido uso en el sector industrial y a las características ventajosas que presenta con respecto a otros materiales empleados, como son su bajo coste de obtención, la posibilidad de ser reciclado, unas propiedades físicas aceptables y su capacidad de biocompatibilidad. En el presente trabajo se estudia la influencia que tiene la temperatura de impresión en las propiedades mecánicas de piezas fabricadas mediante la tecnología de impresión 3D. Para ello, elaboramos un conjunto de probetas en PETG, con un patrón de relleno concéntrico y una densidad de relleno del 100%, empleando una impresora 3D convencional, y variando la temperatura de la boquilla de impresión en un rango de 230ºC a 260ºC. Posteriormente, se llevan a cabo ensayos de tracción, compresión, flexión y dureza, con el fin de comparar las distintas propiedades mecánicas obtenidas a partir de estos.

In the last decades, additive manufacturing (AM) technologies have experienced a big growth, along with the unprecedented technological development produced in the same period. These have gone from being used almost exclusively as a method of rapid prototyping in its beginnings, to appear as a consolidated alternative for the manufacture of final products compared to more traditional manufacturing technologies. All of this, due to the advantages that this technology present, among which stand out the manufacturing cost and time reduction and the ability to produce more complex parts in a single stage. Among all the techniques developed, Fused Deposition Modeling (FDM), generally known as 3D printing, is the one that has shown the higher growth due to its simplicity and the low cost of the manufacturing equipment, reaching an endless number of sectors, both in and out the industrial field. Within the variety of materials used in FDM technology, polyethylene terephthalate glycol (PETG) is shown as a novel alternative of great interest, due to its widespread use in the industrial sector and the advantageous characteristics that presents respect to other used materials, such as its low production costs, the possibility of being recycled, acceptable physical properties and its capability to be biocompatible. In the current work, the printing temperature influence on the mechanical properties of manufactured parts using 3D printing technology is studied. For that, we made a set of PETG samples, with a concentric fill pattern and a 100% fill density, using a conventional 3D printer, and varying the temperature of the printer nozzle in a range between 230 ºC and 260 ºC. Subsequently, tensile, compression, bending and hardness tests are carried out, in order to compare the different mechanical properties obtained from them.