Impresión 3D sobre tejidos de yute:: Viabilidad y caracterización mecánica

• E. A. Franco-Urquiza ^[1] ; C.Y. Ramírez Escamilla ^[2] ; P.I. Alcántara ^[2]
  1. [1] Center for Engineering and Industrial Development (CIDESI),
  2. [2] Center for Engineering and Industrial Development (CIDESI), National Center for Aeronautic Technologies (CENTA), Carretera Estatal 200, km 23, 76265, Querétaro, México.
• Localización: Afinidad: Revista de química teórica y aplicada, ISSN 0001-9704, Vol. 79, Nº. 595, 2022, págs. 231-236
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • 3D printing on jute fabrics:: Feasibility and mechanical characterization
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• Resumen
  • español

    Este trabajo evalúa la viabilidad de producir objetos de impresión 3D utilizando tejidos de fibra de yute y ácido poliláctico (PLA). El filamento fusionado de PLA se depositó con éxito sobre tejidos naturales para imprimir probetas de tracción con geometría tipo halterio o hueso de perro (Tipo I de la norma ASTM D638) para su caracterización. El módulo elástico y la resistencia no presentaron grandes diferencias, y la deformación plástica del compuesto PLA es ligeramente menor que la del PLA. El análisis por tomografía reveló que las telas están bien orientadas y cierta adherencia entre las telas de yute y PLA. Las propiedades viscoelásticas del compuesto de PLA dieron como resultado el aumento del módulo de almacenamiento en la zona gomosa y la reducción de la intensidad en el factor de amortiguación. El análisis por Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) reveló curvas similares para las muestras del filamento de PLA y de la zona de rotura de la probeta de tensión del compuesto de PLA. El desplazamiento de las temperaturas de transición vítrea y de la temperatura de fusión hacia temperaturas más elevadas del compuesto de PLA en comparación con el filamento de PLA, indica que las muestras impresas en 3D contienen cadenas de polímero orientadas inducidas por la fabricación de filamentos fundidos (FFF). Los valores similares de cristalización de PLA y compuestos de PLA permitieron sugerir la restricción de segmentos de polímero y el efecto de refuerzo efectivo del yute. Las telas sobre PLA se producen a altas temperaturas. Los resultados presentados en este trabajo llevan a la necesidad de una investigación más detallada del efecto de los tejidos de fibras naturales como refuerzo de objetos impresos en 3D para aplicaciones industriales.

  • English

    This work evaluates the feasibility to produce 3D printing objects by using jute fiber fabrics and Polylactic Acid (PLA). PLA fused filament was successfully deposed onto natural fabrics to print dog bone tensile specimens (Type I specimen from ASTM D638) for characterization. The elastic modulus and the strength did not present large differences, and the plastic deformation of the PLA composite is slightly lower than PLA. Tomography scans revealed the fabrics are well oriented and some adherence between jute fabrics and PLA. Viscoelastic properties of PLA composite resulted in the increasing of storage modulus in the rubbery zone and the reduction of intensity in the damping factor. Differential Scanning Calorimetry (DSC) curves were similar for the PLA filament and the sample taken from the failure zone of the PLA composite. The shift of the glass transition and melting point towards higher temperatures of the PLA composite compared to the PLA filament indicates that the 3D printed specimens contain oriented polymer chains induced by the manufacture of fused filaments (FFF). The similar values of crystallization of PLA and PLA composites allowed to suggest the restriction of polymer segments and the effective reinforcement effect of jute fabrics on PLA occur at high temperature. The results presented in this work lead to the need for a more detailed investigation of the effect of natural fiber fabrics as reinforcement of 3D printed objects for industrial applications.