La tecnología de manufactura aditiva, AM (additive manufacturing) se está usando con gran
éxito en las diversas aplicaciones del modelado por deposición fundida, FDM (fused
deposition modeling). Esta es la tecnología más usada en la fabricación 3D principalmente
en el área de ingeniería mecánica que la incorpora a sus procesos de producción de
prototipos rápidos para pruebas funcionales de bajo costo, componentes complejos, piezas,
accesorios, fabricados a partir de modelos digitales.
Debido a la necesidad de mejorar las propiedades mecánicas de la materia prima usado
para la fabricación de componentes, existe la exigencia de buscar nuevos materiales que
puedan ser usados con la tecnología de impresión 3D. Uno de los posibles métodos es la
adición de refuerzos de nanotubos de carbono y fibras de carbono a materiales poliméricos
como el ABS (acrilonitrilo butadieno styrene). Así, formar materiales compuestos de matriz
polimérica que podrían ser utilizados directamente en aplicaciones reales como en la
industria aeronáutica y automotriz.
El presente trabajo tiene como objetivo la fabricación y caracterización de materiales
compuestos de matriz polimérica usando impresión 3D para luego evaluar y comparar sus
propiedades mecánicas. Para la fabricación se utilizó la tecnología de impresión FDM y los
siguientes materiales: ABS puro, compuestos de ABS más nanotubos de carbono y ABS
más fibra de carbono.
La metodología seguida para el desarrollo del trabajo primero fue el diseño de las muestras,
para ello se utilizó la norma ASTM D638 para las probetas de tracción y ASTM D790 para
las probetas de flexión; luego se determinó los parámetros de fabricación variando alturas
de capas de deposición a 0,4 mm y 0,2 mm; y cinco diferentes tipos de mallado interno
variando las orientaciones de deposición de capas a 90°, 0°, 45°, 0°/90° y 45°/-45°. Luego
se procedió a la determinación de las propiedades mecánicas mediante ensayos de tracción
y flexión. Finalmente, se realizó una caracterización estructural a la superficie de fractura
mediante microscopía electrónica de barrido, SEM (scanning electron microscope). Como resultado final de los ensayos de tracción y flexión se tiene que en general los
especímenes fabricados con ABS tienen mayor resistencia que los compuestos de ABS
más nanotubos de carbono y ABS más fibra de carbono. Siendo los especímenes
fabricados con 0,2 mm de altura de capa más resistentes que los de 0,4 mm.
Además, los especímenes fabricados con 0,2 mm de altura de capa tienen resistencia igual
a la del filamento base utilizado para la fabricación. Este caso se cumple solo en el ABS y
ABS más nanotubos de carbono. En el compuesto ABS más fibra de carbono se refleja una
notable disminución de la resistencia.
Aunque los resultados del módulo de elasticidad tienen una elevada variabilidad, en todos
los casos los materiales compuestos tienen una mayor rigidez respeto al ABS; sin embargo,
la rigidez del compuesto ABS más fibra de carbono disminuye a la mitad respecto a su
filamento base.
Finalmente, los resultados del SEM indican que en el compuesto ABS más fibra de carbono,
estas micro partículas no se adhieren de manera correcta a la matriz polimérica creando
cavidades entre matriz y aditivo, debilitando la acción del refuerzo al momento de la
transferencia de esfuerzos. Resultado que se reflejó durante de los ensayos mecánicos / Tesis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:123456789/13148 |
| Date | 14 December 2018 |
| Creators | Maz Vargas, Héndrick |
| Contributors | Rumiche Zapata, Francisco Aurelio |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | Pontificia Universidad Católica del Perú, Repositorio de Tesis - PUCP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Perú, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/ |
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