Desarrollo y caracterización de formulaciones de ácido poliláctico con de citrato de trietilo para el desarrollo de materiales empleados en fabricación aditiva

Abstract

[ES] El presente proyecto aborda la elaboración y empleo de filamentos de ácido poliláctico (PLA) en fabricación aditiva. Se propone utilizar diferentes formulaciones de ácido poliláctico modificadas mediante el uso de un plastificante como el citrato de trietilo (TEC). Para alcanzar la obtención de muestras de ensayo, se llevan a cabo varios procesos que incluyen la obtención de las formulaciones de ácido poliláctico plastificadas mediante el empleo de una extrusora de doble husillo. Tras obtener las formulaciones se emplea una extrusora mono husillo con la cual fabricar el filamento calibrado. Finalmente, los diferentes filamentos empleados se destinan a la obtención de muestras de ensayo mediante el empleo de una impresora 3D.

Debido a las peculiaridades que ofrece el proceso de fabricación aditiva mediante deposición fundida para las diferente formulaciones propuestas, se propone el empleo de diferentes orientaciones del patrón de impresión. Adicionalmente y debido a la versatilidad que ofrece la fabricación aditiva, también se propone intercalar diferentes formulaciones de los materiales desarrollados para comprobar su efecto. Todos estos parámetros tienen efectos sobre las propiedades mecánicas de las muestras como pueden ser el comportamiento a tracción, el comportamiento a flexión y a impacto.

Más allá de la caracterización mecánica, se propone caracterizar el comportamiento de las muestras de ensayo desde diferentes perspectivas. Se contempla examinar el comportamiento térmico de las formulaciones mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) y termogravimetría (TGA). Otro de los estudios a realizar está relacionado con el comportamiento mecánico en condiciones dinámicas de temperatura (DMTA). Finalmente, también se propone la utilización del análisis de la morfología de la superficie de fractura mediante microscopía electrónica de barrido (FESEM) de las muestras de impacto, de esta forma se busca analizar la adhesión de las diferentes capas depositadas durante la fabricación de las muestras. Finalmente se busca explorar el comportamiento de memoria de forma de las diferentes formulaciones desarrolladas.

[EN] This project deals with the development and use of polylactic acid (PLA) filaments in additive manufacturing. It is proposed to use different formulations of polylactic acid modified using a plasticizer such as triethyl citrate (TEC). In order to obtain test samples, several processes are carried out, including obtaining the plasticised polylactic acid formulations using a twin-screw extruder. After obtaining the formulations, a single-screw extruder is used to manufacture the calibrated filament. Finally, the different filaments used are used to obtain test samples by means of a 3D printer.

Due to the peculiarities offered by the additive manufacturing process by molten deposition for the different formulations proposed, the use of different orientations of the printing pattern is proposed. Additionally, and due to the versatility offered by additive manufacturing, it is also proposed to intercalate different formulations of the developed materials to check their effect. All these parameters have effects on the mechanical properties of the samples such as tensile, flexural and impact behaviour.

Beyond the mechanical characterisation, it is proposed to characterise the behaviour of the test samples from different perspectives. The thermal behaviour of the formulations will be examined using differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TGA). Another of the studies to be carried out is related to the mechanical behaviour under dynamic temperature conditions (DMTA). Finally, it is also proposed the use of fracture surface morphology analysis by scanning electron microscopy (FESEM) of the impact samples, in order to analyse the adhesion of the different layers deposited during the fabrication of the samples. Finally, the shape memory behaviour of the different formulations developed is explored.