Resumen de Influencia de los parámetros de impresión 3D y del contenido de polvo de vidrio en las propiedades mecánicas del PLA y selección de la mejor combinación de variables mediante análisis multicriterio

Laura Castañón Jano, P. Palomera Obregón, Elena Blanco Fernández, Irune Indacoechea Vega

• español

  Este trabajo investiga la influencia de la adición de polvo de vidrio, el diámetro de la boquilla y la densidad del relleno en las propiedades mecánicas de las piezas de ácido poliláctico (PLA) impresas en 3D. Para el análisis conjunto de los tres parámetros se realizó un diseño de experimentos (DoE) factorial, y las probetas impresas de cada caso del DoE se ensayaron bajo condiciones de tracción y flexión. Los resultados permitieron un análisis estadístico mediante la obtención de las ecuaciones de regresión, diagramas de Pareto y efectos principales, obteniéndose, a grandes rasgos, que el factor más importante es la densidad de relleno seguida del tamaño de la boquilla. Adicionalmente, se realizó un análisis multicriterio con el objetivo de elegir la mejor combinación de los parámetros anteriormente nombrados, utilizando como criterios los costes de material e impresión, así como el impacto ambiental. Todos ellos fueron normalizados con la tensión máxima, debido a la clara finalidad resistente del material. Dependiendo de la resistencia seleccionada entre los ensayos de tracción o flexión, se encontró que dos alternativas diferentes eran la mejor solución. Ambas se imprimieron con una boquilla de 1,2 mm con un 100 % de relleno y diferentes porcentajes de vidrio.

• English

  The mechanical properties of 3D-printed parts made of polylactic acid (PLA) are examined in this study in relation to the addition of glass powder, the size of the nozzle, and the infill density. A factorial Design of Experiments was created to accomplish this. Each case's 3D-printed specimens were subjected to tensile and bending tests. The maximal strength, strain at maximal strength, and modulus were used to derive regression equations and principal effects were used to evaluate the significance of the terms. The output variables are influenced by each of the studied factors, both on their own and in combination. The nozzle size is second-most significant overall, being the infill density the most relevant parameter. After that, a multicriteria decision-making analysis was carried out to select the optimal parameter combination. Material and printing costs, as well as the impact on the environment, were taken into consideration and normalized with maximum strength. The best option depends on the normalized strength chosen between tension or bending tests results. The two optimal were printed with different glass percentages, and a common infill of 100 percent and a diameter of the nozzle of 1.2 mm.