Materiales compuestos multidireccionales de fibra continua obtenidos mediante impresión 3D: comportamiento bajo cargas de impacto

  • Irene Garcia Moreno UCLM
  • Gloria Patricia Rodríguez Donoso
  • Miguel Ángel Caminero Torija
  • Jesús Miguel Chacón
  • Eustaquio García Plaza
  • Pedro José Núñez López

Resumen

La fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibra continua mediante impresión 3D se encuentra actualmente en pleno auge debido a que se trata de un proceso sencillo, de bajo coste y capaz de producir componentes estructurales con geometrías complejas [1]. El filamento debe ser un polímero termoplástico, que además de ser reciclable, reduce significativamente los costes de fabricación ya que no requiere el uso de autoclave para el curado, a diferencia de lo que ocurre con polímeros termoestables, siendo ésta una de las mayores oportunidades para la impresión 3D [2, 3].


El proceso de fabricación mediante impresión 3D guarda cierta similitud con el proceso de fabricación convencional de laminados ya que se basa en el apilamiento de una serie de capas pero con mayor automatización, siendo posible optimizar el diseño de cada lámina. Sin embargo, la adhesión conseguida entre las fibras y la matriz sigue siendo insuficiente y en consecuencia, se consiguen piezas con propiedades mecánicas inferiores. La impresión 3D es todavía un campo poco explotado y a pesar de que algunos estudios se han interesado en evaluar el efecto de determinados parámetros de impresión en las propiedades mecánicas de las piezas resultantes, todavía sigue siendo un reto reforzar la matriz polimérica logrando buena consolidación y mejorando las propiedades mecánicas [4, 5].


En este trabajo, se propone fabricar materiales compuestos utilizando como matriz filamento de nylon y como refuerzo fibra continua de carbono, vidrio y Kevlar orientadas en diferentes direcciones. El objetivo del trabajo es evaluar la resistencia y la tolerancia al impacto de materiales compuestos multidireccionales obtenidos mediante impresión 3D.


[1] L. Nickels, Strengthening the 3D printing composites field, Reinforced Plastics, 62 (2018) 298-301


[2] L.G. Blok, M. L. Longana, H. Yu and B. K. S. Woods, An investigation into 3D printing of fibre reinforced Thermoplastic composites, Additive Manufacturing, 22 (2018) 176-186


[3] T. Liu, X. Tian, M. Zhang, D. Abliz, D. Li and G. Ziegmann, Interfacial performance and fracture patterns of 3D printed continuous carbon fibre with sizing reinforced PA6 composites, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 114 (2018) 368-376


[4] R. Velu, F. Raspall and S. Singamneni, 3D printing technologies and composite materials for structural applications, Green Composites for Automotive Applications, chapter 8 (2019) 171-196


[5] Q. Hu, Y. Duan, H. Zhang, D. Liu, B. Yan and F. Peng, Manufacturing and 3D printing of continuous carbon fiber prepreg filament, 53 (2018) 1887-1989

Publicado
2021-01-18
Como citar
GARCIA MORENO, Irene et al. Materiales compuestos multidireccionales de fibra continua obtenidos mediante impresión 3D: comportamiento bajo cargas de impacto. Materiales Compuestos, [S.l.], v. 5, n. 1, p. 8-12, jan. 2021. ISSN 2531-0739. Disponible en: <https://revista.aemac.org/materiales-compuestos/article/view/224>. Fecha de acceso: 26 july 2021