Publicación: Estimación numérica de las constantes elásticas de estructuras impresas en PLA y validación mediante ensayos experimentales
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2022
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Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica
Resumen
La fabricación aditiva o impresión 3D mediante deposición de material fundido es una técnica de fabricación que presenta grandes ventajas, tales como la variabilidad de piezas que un mismo dispositivo puede fabricar/imprimir o la rapidez de diseño. No obstante, existe una brecha en el conocimiento del comportamiento mecánico de las estructuras impresas en 3D, dificultando la implantación de estas en el entorno industrial. En este trabajo, se pretende analizar las propiedades mecánicas de estructuras obtenidas por fabricación aditiva desde una escala mesoscópica, validando los resultados obtenidos mediante ensayos experimentales. Para ello, mediante modelos numéricos de elementos finitos y homogeneización numérica de la respuesta elástica, se obtendrán las constantes elásticas de diferentes estructuras. Además, se ha llevado a cabo la caracterización de estas estructuras mediante microtomografía computarizada, segmentación de imagen y la correlación digital de imágenes. Los resultados ponen de manifiesto la existencia de microporos que afectan al comportamiento mecánico.
Additive manufacturing or 3D printing through fused deposition modelling is a manufacturing technique which presents considerable advantages such as the variability of the pieces which can be manufactured/printed by means of the same device or the quickness of design. Nevertheless, there is a gap in the knowledge of the mechanical behaviour of the 3D printed structures, hindering the implantation of this technology in the industrial environment. In this work, it is intended to analyse the mechanical properties of structures obtained by additive manufacturing from a mesoscopic point of view, validating the results through experimental tests. For that purpose, throughout the finite element method and a numerical homogenization technique, the elastic constants of different structures are estimated. Besides, a characterization of these structures has been carried out through a combination of microcomputed tomography, image segmentation and digital image correlation. Results highlight the presence of micropores which affects the mechanical behaviour.
Additive manufacturing or 3D printing through fused deposition modelling is a manufacturing technique which presents considerable advantages such as the variability of the pieces which can be manufactured/printed by means of the same device or the quickness of design. Nevertheless, there is a gap in the knowledge of the mechanical behaviour of the 3D printed structures, hindering the implantation of this technology in the industrial environment. In this work, it is intended to analyse the mechanical properties of structures obtained by additive manufacturing from a mesoscopic point of view, validating the results through experimental tests. For that purpose, throughout the finite element method and a numerical homogenization technique, the elastic constants of different structures are estimated. Besides, a characterization of these structures has been carried out through a combination of microcomputed tomography, image segmentation and digital image correlation. Results highlight the presence of micropores which affects the mechanical behaviour.
Descripción
Categorías UNESCO
Palabras clave
Impresión 3D, Homogeneización, Polímeros, Método de los Elementos Finitos, Microtomografía, Computarizada de Rayos X
Citación
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica