Filamento CFRP para impresión 3D FDM con mejoras mecánicas
Un equipo de investigación del Institute of Space Technology en Islamabad, en colaboración con National University of Science and Technology y Ajman University, ha desarrollado un innovador procedimiento de producción para filamento compuesto de polímero reforzado con fibra continua optimizado para impresión 3D tipo FDM. Este sistema integra fibras continuas de vidrio-E dentro de una matriz de PLA, garantizando tanto la alineación precisa de las fibras como la encapsulación completa del polímero durante todo el proceso de extrusión, lo que resulta en un filamento con propiedades mecánicas notablemente mejoradas.
Resultados mecánicos destacados
Las pruebas realizadas al filamento fabricado, que presenta un diámetro de aproximadamente 1,75 milímetros y un volumen de fibra del 2,8%, revelan unas características excepcionales. El material reforzado alcanza una resistencia a la tracción promedio de 146,75 megapascales y un módulo de Young de 4,95 gigapascales, superando ampliamente los aproximadamente 60 megapascales y 3,68 gigapascales del PLA puro. Estas cifras representan mejoras sustanciales de aproximadamente 2,4 veces en resistencia y 1,35 veces en rigidez, acercándose notablemente a los valores predichos por los modelos teóricos.
Caracterización y aplicaciones potenciales
Los análisis microscópicos y espectroscópicos confirman una impregnación uniforme del polímero, un excelente recubrimiento de las fibras y una mínima presencia de vacíos en la estructura del material. La caracterización térmica adicional indica que este compuesto presenta un inicio de degradación a temperaturas más altas que el PLA convencional, sugiriendo una mayor estabilidad térmica general. La producción del filamento requirió un montaje especializado que incluyó unidades de bobinado, extrusión, cámara térmica y carrete de arrastre, con una sincronización precisa de las velocidades de alimentación para mantener tanto el diámetro constante como la integridad estructural de las fibras continuas durante todo el proceso de fabricación.
Este avance tecnológico abre nuevas posibilidades para la fabricación de componentes estructurales ligeros pero de alta resistencia en sectores demandantes como el aeroespacial, automoción e industrial, donde la combinación de reducción de peso y mantenimiento de propiedades mecánicas resulta crucial. Ahora solo falta que nuestras impresoras domésticas aprendan a manejar este material sin que parezca que están teniendo un ataque de nervios durante la impresión.
