Análisis y caracterización micromecánica de piezas fabricadas por impresión 3D de termoplásticos

Abstract

[ES] El trabajo es parte de un proyecto del departamento de "Carbon Composites", cuyo objetivo es establecer un marco teórico para el diseño y análisis de piezas de topología celular mediante impresión 3D (entendiendo por topología celular la fabricación de una pieza cuya estructura es un entramado formado por la repetición de una unidad estructural básica, la "célula"). Dentro de este proyecto, el TFM en cuestión se centra en la escala micromecánica de las estructuras creadas por impresión 3D. Debido a las particularidades del proceso de impresión 3D, las piezas resultantes tienen propiedades mecánicas diferentes a las que se esperarían de piezas con la misma geometría, pero fabricadas por métodos tradicionales. Estas propiedades mecánicas están fuertemente condicionadas por la dirección de los filamentos depositados por el extrusor (importante anisotropía). Además de la dirección de los filamentos, también resulta relevante para el resultado final cómo estos se relacionan entre sí. Esto depende de la separación entre ellos, la fusión entre filamentos contiguos y la geometría de su sección transversal, entre otros. El objetivo del TFM es, en primer lugar, conseguir caracterizar las propiedades mecánicas de este nivel mínimo de impresión 3D (cada filamento y su relación con los filamentos colindantes) en función de la configuración de la impresión. A continuación, se establecerá un marco teórico que permita extrapolar estas propiedades a la escala "macro", mediante su homogeneización, y así poder analizar y simular el comportamiento de piezas enteras teniendo en cuenta cuáles son sus características a partir de la configuración de la impresión. Además, otro objetivo que se desarrolla paralelamente a la consecución de los anteriores, es la programación de un código en Python que permita obtener las mencionadas propiedades mecánicas a partir de la lectura del archivo de Código G que contiene las instrucciones para la fabricación que dirigen los movimientos y la configuración de la impresora 3D.