Resumen de Novel approaches for the chemical, mechanical, and thermal post-processing of polymer components obtained by fused filament fabrication
La creciente demanda de productos de bajo coste y hechos a medida impulsada por las necesidades del sector industrial contemporáneo ha promovido el desarrollo y el perfeccionamiento de múltiples técnicas de procesamiento de materiales. En este panorama de fabricación en constante cambio, la fabricación por filamento fundido (FFF), uno de los métodos de fabricación aditiva (AM) más extendidos por su simplicidad tecnológica, posee el potencial de proporcionar respuestas a muchas de las necesidades que revela el mercado actual. Sin embargo, la naturaleza de la construcción capa a capa de los objetos fabricados que permite una flexibilidad geométrica tan elevada es, al mismo tiempo, una barrera importante para el uso de los componentes finales en ciertas áreas críticas de la realidad industrial. Tales limitaciones, como la necesidad de eliminar las estructuras que soportan en su construcción a salientes y agujeros interiores, la anisotropía mecánica de los componentes y el acabado superficial pobre en comparación con las técnicas de fabricación convencionales, forman parte de los grandes desafíos que debe abordar la comunidad AM. Además, la diversidad de materiales y equipos de impresión desarrollados en los últimos años para ampliar las capacidades de la FFF exige la adaptación de los métodos de postprocesamiento existentes y la creación de otros novedosos, capaces todos de aportar soluciones efectivas a estas necesidades.
En consecuencia, esta tesis doctoral aborda el postprocesado químico, mecánico y térmico de componentes fabricados con el termoplástico de grado de ingenieril Ultem¿ 9085 mediante FFF con el propósito de conseguir mejoras en su usabilidad y rendimiento mecánico. La investigación que sustenta este estudio está basada en un riguroso diseño de experimentos, que incluye una matriz ortogonal de Taguchi y una metodología de superficie de respuesta, acompañados de las campañas experimentales suficientes para validar las propuestas abordadas.
De todos los análisis que conforman el conjunto de esta tesis, de la que han derivado cinco publicaciones científicas en revistas indexadas, es posible extraer un buen número de aportaciones que se estiman de gran importancia para el progreso de la investigación en AM. Entre ellos, destacan la validación de un tratamiento químico capaz de disolver eficazmente el material de soporte del Ultem¿ 9085 con un impacto mínimo en las prestaciones mecánicas del material modelo, un postprocesado mecánico basado en el bruñido con bola que ha demostrado producir una reducción significativa de la rugosidad de la superficie y una duplicación de la vida a fatiga por flexión de las piezas tratadas, y un recocido térmico combinado con presión isostática capaz de densificar los componentes tratados al tiempo que mejora su acabado superficial y reduce las diferencias en las propiedades mecánicas de piezas fabricadas utilizando diferentes orientaciones de impresión.
Cada uno de los enfoques abordados, así como los procedimientos que se han utilizado para su validación, aparecen minuciosamente documentados en esta memoria, junto con todas las recomendaciones prácticas necesarias para aplicar las metodologías propuestas a otros materiales.
