Artículos / Referencia Bibliográfica
RevistaPlásticosModernos
Título:
Evaluación de la influencia del comportamiento anisotrópico de biocomposites obtenidos mediante fabricación aditiva vía herramientas de simulación
Autores:
C. Maestro1, M. González1, M. Santiago-Calvo1, M. Asensio-Valentin1, E. Cañibano1,2.
Afiliación:
1. Fundación para la Investigación y Desarrollo en Transporte y Energía (CIDAUT), Parque Tecnológico de Boecillo, 47051, Valladolid, España.
2. Departamento Const.Arq.Ing.T y Mec.M.C.T.E., Universidad de Valladolid, Paseo del Cauce, 59, 47011, Valladolid, España.
estcan@cidaut.es
ISSN:
0034-8708
Datos Fuente:
2024,127(798)
Resumen:
En la actualidad, el procesado de polímeros por deposición de hilo fundido (FDM) es la tecnología de fabricación aditiva más extendida. Sin embargo, debido a la naturaleza del proceso de fabricación, las piezas así obtenidas presentan comportamientos mecánicos complejos, debido en gran parte a que sus propiedades vienen dadas en función de la dirección de fabricación (comportamiento anisotrópico), lo que limita su aplicación en piezas funcionales y la optimización geométrica de las mismas. Aunque existen de manera extendida herramientas de simulación mecánica basadas en elemento finitos (FEA) que permiten predecir el comportamiento en servicio de cualquier componente para los procesos de transformación de plásticos más comunes, los modelos de material utilizados por estos programas no son adecuados para definir el comportamiento de los productos obtenidos mediante procesos FDM. Con la finalidad de solventar esta limitación, en este trabajo se ha desarrollado una metodología de cálculo por FEA, capaz de simular el comportamiento mecánico de materiales poliméricos procesados por FDM de manera efectiva y precisa. La metodología ha sido desarrollada a partir de modelos teóricos de comportamiento y validada mediante la realización de diferentes ensayos mecánicos en piezas obtenidas por impresión 3D de biocomposites base PHA. Esta implementación ha permitido obtener una herramienta de cálculo versátil y experimentalmente validada para determinar el comportamiento mecánico de piezas impresas mediante la tecnología de FDM.
Palabras clave:
Bionanocomposites, anisotropia, fabricación aditiva, modelo de simulación.
Abstract:
Currently, Fused Deposition Modelling (FDM) processing is the most widespread additive manufacturing technology in polymer field. However, due to the nature of the manufacturing process, the parts obtained present complex mechanical behaviour, largely because their properties depend on the manufacturing direction (anisotropic behaviour), which limits their application in functional parts and their geometric optimisation. Although mechanical simulation tools based on finite element analysis (FEA) are widely available to predict the in-service behaviour of any component for the most common plastic transformation processes, the material models used by these programmes are not suitable for defining the behaviour of products obtained using FDM processes. In order to overcome this limitation, this study has developed an FEA calculation methodology capable of simulating the mechanical behaviour of polymeric materials processed by FDM in an effective and accurate way. The methodology has been developed from theoretical models of behaviour and validated by performing different mechanical tests on biocomposite parts obtained by FDM 3D printing.
Keyworks:
Bionanocomposites, anisotropy, additive manufacturing, simulation model.
