Estudio del fallo a compresión en estructuras triplemente periódicas con mínima superficie obtenidas por fabricación aditiva

• R. Belda ^[1] ; R. Megías ^[1] ; M. Marco ^[2] ; A. Vercher-Martínez ^[1] ; E. Giner ^[1]
  1. [1] Universidad Politécnica de Valencia

     Universidad Politécnica de Valencia

     Valencia, España

     
  2. [2] Universidad Carlos III de Madrid

     Universidad Carlos III de Madrid

     Madrid, España

     
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 4 (comunicaciones 5th Iberian Conference on Structural Integrity), 2022, págs. 159-164
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    Las estructuras triplemente periódicas con mínima superficie cuentan con una geometría porosa reticular y han ganado importancia en los últimos años. Esto se debe a sus ventajas respecto a otras estructuras, como la disminución de concentradores de tensión respecto a estructuras reticulares formadas por barras. Por otro lado, la fabricación aditiva permite generar estructuras con geometrías complejas en poco tiempo y a bajo coste, como es el caso de la impresión 3D con ácido poliláctico. Esto posibilita la evaluación de diseños previamente a su fabricación con el material establecido para el diseño final, como es el caso de implantes metálicos utilizados en biomedicina. Para facilitar la selección de tipologías TPMS en función de la aplicación en la que se pretenda utilizar, se presenta en este trabajo un estudio experimental y numérico del fallo a compresión de distintas configuraciones TPMS de tipo placa o sólido. Se proporcionan parámetros elásticos y de fallo para utilizar en simulaciones numéricas, obtenidos por calibración inversa para las configuraciones TPMS analizadas. Los resultados indican que la carga de fallo es proporcional a la rigidez aparente. Además, se observa que las configuraciones tipo placa cuentan con una mayor rigidez y carga de fallo que las configuraciones tipo sólido.

  • English

    Triply Periodic Minimal Surface (TPMS) structures have a porous network geometry and they have gained importance in the last years. This is due to their advantages in comparison with reticular structures made of rods, which present greater stress concentrators. Additive manufacturing technologies, such as 3D printing using polylactic acid, permit the generation of complex geometries reducing time and costs. This makes it possible to evaluate designs prior to manufacturing using the material defined in the final configuration, i.e. in metallic implants used in biomedicine. To gain insight into the selection of TPMS configurations as a function of the application, in this work we present an experimental and numerical study of the compression failure of TPMS designs. We also provide elastic and failure parameters to be used in finite element simulations, which were estimated through inverse calibration of the numerical models for the TPMS configurations. Results indicate that failure load is proportional to the apparent stiffness. Moreover, it is observed that sheet configurations present a higher stiffness and failure load than solid type configurations.