Resumen

En la actualidad, la capacidad de procesar polímeros termoplásticos de alto rendimiento sigue siendo dominio de las impresoras 3D industriales. En este artículo se describen las posibilidades de modificación de las impresoras 3D comerciales para lograr las condiciones de contorno necesarias para el procesamiento de termoplásticos de alto rendimiento con propiedades mecánicas adecuadas. Estos materiales tienen un punto de fusión muy alto, y es inevitable garantizar este aumento de temperatura en todo el volumen de impresión. Por lo tanto, fue necesario realizar las simulaciones numéricas centradas principalmente en la carga térmica de la construcción de la impresora 3D. En consecuencia, se verificaron experimentalmente los resultados de la simulación y se seleccionó el material óptimo en cuanto a su densidad y propiedades mecánicas.

INTRODUCCIÓN

El rápido desarrollo de los materiales termoplásticos [1] para la producción aditiva por deposición fundida (FDM) [2] ha dado lugar a una mejora significativa de las propiedades físicas de los componentes producidos por esta tecnología [3, 4]. Sin embargo, el procesamiento de estos materiales tiene requisitos específicos, como una temperatura mucho más alta del extremo caliente y del componente calentado, por lo que la impresora no puede trabajar en un entorno abierto y debe colocarse en una cámara calefactada. Esto se traduce en unas elevadas exigencias de resistencia mecánica y térmica de los componentes de las impresoras 3D [5, 6] que hoy en día sólo cumplen las impresoras industriales, cuya aplicación está limitada debido a sus dimensiones.

CONSTRUCCIÓN DE LA IMPRESORA 3D

En nuestro caso, la impresora 3D elegida tiene un diseño basado en la conocida impresora 3D Original Prusa Mk1.

Está fabricada a partir de componentes y piezas de uso común que también se pueden producir con la impresora 3D, lo que supone una gran ventaja por la reducción de peso final y la posibilidad de producir piezas de repuesto necesarias para el mantenimiento y las reparaciones. Los componentes impresos hechos de materiales termoplásticos comúnmente disponibles, como el PET-G, son lo suficientemente resistentes desde el punto de vista mecánico y, sobre todo, térmico, teniendo en cuenta el procesamiento de los materiales comúnmente disponibles cuando la temperatura del lecho calentado no suele superar los 100°C. La temperatura de transición vítrea del material PET-G suele rondar los 70°C, lo cual es insuficiente para la impresión de materiales termoplásticos de alto rendimiento como PEEK, PEI o PEKK.

• Materias:Simulación numérica Polímeros resistentes al fuego Polímeros Materiales compuestos termoplásticos Impresión 3D
• Subjects:Numerical simulation Fire resistant polymers Polymers Thermoplastic composites 3D Printing
• Palabras claves:Polímeros termoplásticos; Análisis térmico; Simulación numérica; Impresora 3D; Alto rendimiento
• Keywords:Thermoplastic polymers; Thermal analysis; Numerical simulation; 3D printer; High-performance