Anàlisi de la influència de diferents paràmetres d’impressió en el comportament mecànic de peces obtingudes per Fused Filament Fabrication (FFF)

Aquests darrers anys la popularitat i l’evolució de la impressió 3D han estat exponencials. Cada cop existeixen més tècniques de fabricació additiva que permeten obtenir molt bons resultats amb multitud de materials, ja no només amb materials plàstics, també amb materials metàl·lics i ceràmics. A més a més la impressió additiva cada cop esta assolint més protagonisme en sectors molt diversos. Per poder assolir aquest nivell de desenvolupament, s’han realitzat molts estudis, la majoria enfocats en mesurar les propietats mecàniques o les toleràncies dimensionals de peces impreses. Aquest treball té com a objectiu estudiar la influència existent entre diferents paràmetres d’impressió sobre el comportament mecànic de les peces. Per realitzar-ho s’ha utilitzant una màquina de fabricació additiva amb tecnologia Fusion Filament Fabrication (FFF) i àcid polilàctic (PLA) com a material d’impressió. Per estudiar quina relació hi ha, s’han modificat tres paràmetres a l’hora d’imprimir les mostres, a dos nivells, donant lloc a un disseny factorial de dos nivells i tres factors (23 ). Aquests tres factors són: la densitat d’infill (20 – 25%), el gruix de la paret (1,2 – 1,6 mm) i la morfologia de l’infill, que s’ha variat imprimint-lo be amb un capçal de 0,4 mm o be amb un de 0,8 mm. La resta de factors romandran constants per totes les mostres. La metodologia que s’havia previst utilitzar inicialment per fer aquest estudi va haver de ser modificada degut a l’etapa extraordinària de confinament. Finalment les tècniques utilitzades han estat l’assaig de tracció, la modelització per elements finits, l’anàlisi visual i l’estudi estadístic del temps d’impressió. Aquestes tècniques han permès determinar que imprimir la part del infill amb un capçal més gruixut (0,8 mm), malgrat reduir significativament el temps d’impressió, una redueix de manera important la deformació a fractura i el treball de fractura respecte a les peces que tenen un infill imprès amb el capçal de 0,4 mm, resultant en peces més fràgils, com demostren els resultats obtinguts en els assaigs de tracció. Això es pot atribuir a una distribució de tensions menys homogènia, que fa que per una mateixa deformació hi hagi punts on es concentrin tensions més elevades, com mostra l’estudi per elements finits. Addicionalment, la inspecció visual ha revelat que les mostres amb infill de 0,8 mm contenen un gran nombre de defectes, que comprometen les propietats mecàniques i el nivell d’acabat. També s’ha observat que el fet de tenir una paret més gruixuda contribueix a una millora significativa de les propietats mecàniques i a una distribució de tensions més homogènia. Filament, s’ha observat que la diferencia d’utilitzar un percentatge d’infill del 20 o 25% en termes de resistència a la tracció no es significativa però si que ho és a l’hora d’analitzar el mòdul d’elasticita