Resistencia a compresión de probetas fabricadas en PLA con distinto relleno

Abstract

En la actualidad, la impresión 3D es uno de los métodos de fabricación más utilizados a nivel mundial. Esta técnica de fabricación aditiva, también denominada modelado por deposición fundida (FDM), permite fabricar piezas con geometrías complejas a un coste más bajo que las técnicas de fabricación tradicionales, ya que reduce el consumo de material y disminuye la generación de residuos. A pesar de las ventajas que posee con respecto a otros procesos de fabricación, la impresión 3D no está libre de dificultades. En lo que a propiedades mecánicas se refiere, la correcta selección de los parámetros de impresión es esencial, ya que están directamente relacionados con las características de la pieza resultante. Normalmente, la elección se realiza en base a la experiencia del usuario, pero cuando se requieren propiedades mecánicas específicas, no se conocen los parámetros a elegir. En el presente trabajo fin de grado, se analiza la influencia de los parámetros patrón y densidad de relleno en la resistencia a compresión de piezas fabricadas en ácido poliláctico (PLA) mediante una impresora 3D FDM. Para ello, se imprimieron probetas cúbicas con distintos patrones de relleno (giroide, octeto, cúbico, cúbico bitruncado, subdivisión cúbica) y densidades (10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %), manteniendo los demás parámetros constantes. Posteriormente, se llevó a cabo el ensayo de compresión, obteniendo su resistencia, así como otras propiedades de interés. Además del patrón y densidad de relleno, se tuvo en cuenta el tiempo de impresión y la cantidad de filamento empleado. Analizando todos los parámetros en su conjunto es posible determinar el binomio, patrón de relleno – densidad, más óptimo para la resistencia a compresión deseada.

Nowadays, 3D printing is one of the most widely used manufacturing methods in the world. This additive manufacturing technique, also known as fused deposition modelling (FDM), allows to manufacture parts with complex geometries at a lower cost than traditional manufacturing techniques by reducing material consumption and waste generation. Despite its advantages over other manufacturing processes, 3D printing is not without its difficulties. When it comes to mechanical properties, the correct choice of printing parameters is essential, as they are directly related to the characteristics of the resulting part. Normally, the choice is made based on the user's experience, but when specific mechanical properties are required, the right parameters to choose are not known. In the present project, the influence of pattern and infill density parameters on the compressive strength of parts manufactured in PLA using an FDM 3D printer is analyzed. To do so, cubic test specimens were printed with different infill patterns (gyroid, octet, cubic, quarter cubic, cubic subdivision) and densities (10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %), keeping the rest of the parameters unchanged. Then, the compression test was performed, obtaining its resistance, as well as other properties of interest. In addition to the filling pattern and density, the printing time and the amount of filament used were also considered. By analysing all the parameters together, it is possible to determine the optimum infill pattern - density binomial for the desired compressive strength.