Optimización de los Parámetros del Proceso de Fabricación de Filamento Fundido de Compuestos de Ácido Poliláctico Reforzados con Aluminio Usando el Enfoque de Taguchi
Autores: Hasanzadeh, Rezgar; Mihankhah, Peyman; Azdast, Taher; Aghaiee, Soroush; Park, Chul B.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Beneficios
Fabricación de filamento fundido
Método FFF
Compuestos de PLA
Propiedades mecánicas
Parámetros del proceso
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los beneficios del método de fabricación por deposición de filamento fundido (FFF), incluida su simplicidad, asequibilidad y accesibilidad, lo han convertido en la técnica de fabricación aditiva más utilizada. El ácido poliláctico (PLA) es el material más utilizado en FFF, pero su uso se ha visto limitado por sus bajas propiedades mecánicas y una pequeña ventana de procesamiento. Para abordar esto, se utilizan compuestos de PLA para mejorar sus propiedades. Correlacionar las propiedades mecánicas con los parámetros de proceso es crucial para producir piezas compuestas de alta calidad. Este estudio investigó los efectos de los parámetros de material y proceso en las propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción y la elongación en el punto de ruptura, utilizando una impresora FFF Delta Rostock personalizada. Se utilizaron dos tipos de filamentos, PLA puro y compuestos de PLA/Aluminio. Se seleccionaron la velocidad de impresión (10, 20 y 30 mm/s) y el ángulo de raster (0/90, -45/45 y -30/60) como parámetros de entrada del proceso. Se utilizó el método de Taguchi para el diseño del experimento, y se aplicó el análisis de relación señal-ruido para la optimización estadística. Se determinaron los valores óptimos para lograr una resistencia a la tracción máxima de 61.85 MPa y una elongación máxima en el punto de ruptura del 17.7%. Además, el análisis de relación señal-ruido indicó que el tipo de filamento tenía la mayor influencia en la resistencia a la tracción, mientras que la velocidad de impresión tenía el mayor impacto en la elongación en el punto de ruptura.
Descripción
Los beneficios del método de fabricación por deposición de filamento fundido (FFF), incluida su simplicidad, asequibilidad y accesibilidad, lo han convertido en la técnica de fabricación aditiva más utilizada. El ácido poliláctico (PLA) es el material más utilizado en FFF, pero su uso se ha visto limitado por sus bajas propiedades mecánicas y una pequeña ventana de procesamiento. Para abordar esto, se utilizan compuestos de PLA para mejorar sus propiedades. Correlacionar las propiedades mecánicas con los parámetros de proceso es crucial para producir piezas compuestas de alta calidad. Este estudio investigó los efectos de los parámetros de material y proceso en las propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción y la elongación en el punto de ruptura, utilizando una impresora FFF Delta Rostock personalizada. Se utilizaron dos tipos de filamentos, PLA puro y compuestos de PLA/Aluminio. Se seleccionaron la velocidad de impresión (10, 20 y 30 mm/s) y el ángulo de raster (0/90, -45/45 y -30/60) como parámetros de entrada del proceso. Se utilizó el método de Taguchi para el diseño del experimento, y se aplicó el análisis de relación señal-ruido para la optimización estadística. Se determinaron los valores óptimos para lograr una resistencia a la tracción máxima de 61.85 MPa y una elongación máxima en el punto de ruptura del 17.7%. Además, el análisis de relación señal-ruido indicó que el tipo de filamento tenía la mayor influencia en la resistencia a la tracción, mientras que la velocidad de impresión tenía el mayor impacto en la elongación en el punto de ruptura.