Estudi i anàlisi de la influència dels paràmetres d’impressió sobre l’error dimensional, la rugositat i la porositat de peces per a la fabricació de prototips d’assaig quirúrgic

Aquest projecte s’emmarca en un projecte de recerca del grup TECNOFAB del Departament d’Enginyeria Mecànica de la UPC, que es basa en la creació de prototips d’ossos per a l’ús quirúrgic mitjançant impressió 3D. En aquest projecte s’investiga la influència de diversos paràmetres d’impressió 3D sobre tres respostes concretes, que són: l’error dimensional, la rugositat i la porositat de provetes prismàtiques. Aquestes estan fabricades mitjançant una impressora model Sigma de BCN 3D Technologies usant una barreja de polipropilè (PP) i carbonat de calci (CaCO3) com a material d’impressió. En aquesta memòria, primerament, es fa una introducció del món de la FFF o fabricació per filament fos, explicant l’estat de l’art de la matèria i les diferents tecnologies existents en aquest àmbit. Un cop en context, es presenten els requeriments del procés experimental del projecte, com és el programari utilitzat, la maquinària necessària, la selecció de material... Posteriorment, es defineix un disseny d’experiments (DOE), concretament un disseny complet de quatre variables, que són: la temperatura, la velocitat, el diàmetre de broc i l’alçada de capa, amb tres rèpliques del punt central. Un cop les peces s’havien imprès i mesurat, s’han cercat models de regressió lineals per a cada resposta, i s’ha dut a terme una anàlisi exhaustiva dels resultats. Després, amb tots els models, s’ha portat a terme una optimització multiobjectiu mitjançant el mètode de la funció d’utilitat (desirability function). En aquest estudi s’ha determinat quin valor cal donar a les diferents variables per tal d’aconseguir els objectius definits, que són: reduir l’error dimensional i la rugositat, alhora que s’aconsegueix un valor de porositat concret. Seguidament, s’han posat les bases per assajar l’’adhesió entre capes que, en alguns casos, s’havia detectat que era baixa a les proves descrites anteriorment. Per fer-ho, s’han imprès provetes per a l’assaig de tracció en la direcció vertical, i s’han sotmès a un assaig a tracció, per tal de veure les tensions màximes que poden suportar. Com més elevat sigui aquest valor, més elevada es considera l’adhesió entre capes. També s’ha fet un estudi de l’impacte ambiental que ha tingut aquest treball pel que fa a emissions, sorolls i residus i s’han calculat els costos del projecte. D’altra banda, també s’han donat recomanacions de cara a futurs projectes basats en la continuació d’aquest trebal