Carregant...
Fitxers
Tipus de document
TesiVersió
Versió publicadaData de publicació
Si us plau utilitzeu sempre aquest identificador per citar o enllaçar aquest document: https://hdl.handle.net/2445/193283
Desenvolupament de nous materials basats en alúmina per fabricació additiva mitjançant estereolitografia
Títol de la revista
Autors
ISSN de la revista
Títol del volum
Resum
[cat] La estereolitografia (SLA) és la primera de les tecnologies de fabricació additiva desenvolupada. Aquesta consisteix en la fotopolimerització d’una resina líquida per capes mitjançant la irradiació selectiva de l’àrea que formarà part de l’objecte 3D. Diferents tecnologies basades en SLA s’empraran en aquesta tesi doctoral. S’utilitzaran en el present treball dos equips diferents; un, basat en un sistema de projecció Digital Light Processing (DLP), i un segon, que utilitza una font de LEDs UV i un sistema d’emmascarat per pantalla Liquid-Crystal Display (LCD).
La SLA, tot i ser una tecnologia desenvolupada per la fabricació d’objectes a partir de polímers fotosensibles, s’utilitza també per l’obtenció de materials compostos i ceràmics. La metodologia és a nivell teòric senzilla; utilitzar una suspensió estable de partícules embegudes en una matriu polimèrica fotosensible. En el cas dels materials compostos, s’obté directament la peça final. Per peces ceràmiques, s’utilitzen suspensions molt més concentrades i la resina com aglomerant, que després s’eliminarà en tractaments tèrmics posteriors, obtenint així la peça ceràmica final.
Tot i això, existeixen problemàtiques habituals associades a la tecnologia. La SLA requereix de suspensions molt fluides, que permetin un bon anivellament de la suspensió i el correcte flux d’aquesta. Per contra, el processat ceràmic necessita de suspensions amb concentracions molt elevades per assegurar una correcta densificació de la peça i evitar l’aparició de defectes.
En aquest treball s’ha utilitzat la incorporació de PEG 200 com a diluent no reactiu per millorar l‘eliminació de la part orgànica. S’ha aconseguit una suspensió estable al 77,5 % d’alúmina en pes, imprimible per SLA-DLP i que pot ser tractada tèrmicament per l’obtenció de peces ceràmiques sense esquerdes amb velocitats d’escalfament més ràpides de les habituals.
Pel que fa al desenvolupament de materials compostos, l’interès es genera a causa de les baixes propietats mecàniques que presenten les resines acríliques. Aquesta falta de propietats en limita un ús més generalitzat.
L’objectiu d’aquesta tesi en aquet sentit és formular i caracteritzar diferents suspensions ceràmiques d’alúmina poc concentrades en partícules, per obtenir materials compostos amb propietats millorades respecte la resina base.
Per tal de determinar l’efecte únicament de l’addició de partícules i no en el grau de curat, s’ha emprat un model matemàtic de fotopolimerització frontal per predir el temps d’exposició necessari per cada tinta. El model ha funcionat correctament pel sistema d’impressió per SLA-DLP, però no pel sistema SLA-LCD.
Un dels punts clau ha estat la formulació de suspensions suficientment estables per utilitzar-se com a tintes per la impressió de compòsits. Per fer-ho, s'han estudiat diferents sistemes dispersants en funció de la resina base i el tipus de partícula emprada.
S’han obtingut suspensions de diferents alúmines amb una concentració màxima del 15 % en pes de pols ceràmica, que presenten mòduls elàstic superiors a la resina base en el rang entre el 5 i el 10 % d’alúmina. Les millores són més notables en les provetes fabricades mitjançant l’equip SLA-DLP, passant de 220 MPa per la resina base a 600 MPa per les provetes reforçades amb un 10 % d’alúmina, que per les provetes fabricades amb l’equip SLA-LCD, que s’aconsegueix un augment de 750 MPa per la resina base fins 890 MPa de mòdul elàstic màxim per les provetes reforçades amb un 5 % d’alúmina.
Addicionalment, s’han estudiat sistemes duals epòxid-acrílic com a resina base per la incorporació de partícules de reforç. Aquests sistemes presenten un curat tèrmic addicional a la fotopolimerització inicial, que en millora la rigidesa, augmentant el mòdul elàstic final. Les resines híbrides impreses arriben a mòduls elàstics de 2 GPa.
Descripció
Matèries (anglès)
Citació
Citació
BARCELONA PONS, Pol. Desenvolupament de nous materials basats en alúmina per fabricació additiva mitjançant estereolitografia. [consulta: 26 de novembre de 2025]. [Disponible a: https://hdl.handle.net/2445/193283]