Bogotá - Ingeniería - Ingeniería Mecatrónica · 2025
Manufactura aditiva de cerámicas ingenieriles: diseño, procesamiento y caracterización
Este documento examina la viabilidad de la técnica de Direct Ink Writing (DIW), para la producción de componentes cerámicos ingenieriles utilizando diferentes tipos de alúmina y aditivos. Se seleccionaron dos tipos de alúmina para investigar cómo su morfología y tamaño de partícula afectan la reología de las pastas cerámicas, la calidad de impresión y las propiedades del producto sinterizado. A través de experimentos meticulosos, se ajustaron las concentraciones de polietilenglicol (PEG) como agente surfactante y alcohol polivinílico (PVA) como aglutinante, optimizando las mezclas para mejorar la fluidez, la cohesión y la estabilidad estructural de las piezas impresas. Se imprimieron probetas para ensayos mecánicos y se prepararon para sinterizar a dos temperaturas diferentes, 1550°C y 1600°C, con el objetivo de evaluar la influencia de las condiciones de sinterización en las propiedades mecánicas y microestructurales. Además, se demostró la aplicación práctica de DIW en la fabricación de un impulsor para bomba, resaltando el potencial de esta tecnología para crear componentes cerámicos complejos con altas exigencias de precisión y rendimiento. (Texto tomado de la fuente).
Texto completo 48 páginas con texto de 49
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Contenido
- Objetivosp. 11
- Objetivo general:p. 11
- Objetivos específicos:p. 11
- Diseño y producción de pastasp. 14
- Manufactura aditiva de pastas cerámicasp. 14
- Propiedades de las pastas procesables por extrusiónp. 15
- Reología de pastas procesables por extrusiónp. 16
- Materias primasp. 17
- 1.2.1 Alúminap. 17
- 1.2.2 Aditivosp. 19
- Sistema de Transporte de la Mezclap. 20
- 1.3.1 Sistema de Pistónp. 21
- 1.3.2 Transporte a través de la Manguerap. 22
- 1.3.3 Sistema de Extrusiónp. 22
- Obtención de las mezclasp. 22
- 1.4.1 Alúmina 1p. 23
- 1.4.2 Alúmina 2p. 24
- Conclusiones capitulo unop. 26
- Impresión de probetas y sinterizaciónp. 27
- Preparación de la mezclap. 27
- Impresión de probetasp. 27
- 2.2.1 Parámetros de Impresiónp. 28
- Secadop. 29
- Experimento exploratorio para definir temperatura de sinterizaciónp. 29
- Sinterizaciónp. 29
- Control dimensionalp. 32
- 2.6.1 Análisis de resultadosp. 33
- Densidadp. 34
- 2.7.1 Análisis de resultadosp. 33
- Conclusiones capítulo dosp. 36
- Ensayos Mecánicosp. 37
- 3.1.1 Resistencia a la Ruptura Transversal (TRS)p. 37
- 3.1.2 Ensayos de Compresiónp. 38
- 3.1.3 Análisis de resultadosp. 33
- Caracterización Microestructuralp. 39
- 3.2.1 Microscopía Electrónica de Barrido (SEM)p. 39
- Conclusiones capítulo tresp. 43
- Conclusiones y trabajo Futurop. 45
- Conclusionesp. 45
- Trabajo Futurop. 46
- Referenciasp. 47
- Figura 1-1. Micrografías de los polvos de alúmina utilizadosp. 17
- Figura 1-2. Medición de tamaño de partícula por medio de análisis de imagenp. 18
- Figura 1-3. impresora Tronxy Moore 1p. 21
- Figura 1-4. Sistema de pistón con motor paso a pasop. 21
- Figura 1-5. Cabezal de extrusiónp. 22
- Figura 1-6. a) Mezcla con 35%vol de alúmina 1 b) mezcla con 55%vol de alúmina 1p. 24
- Figura 1-7. a) Mezcla con 38%vol de alúmina 2 b) mezcla con 40%vol de alúmina 2p. 25
- Figura 2-1. Mecanismo vibratorio para eliminación del aire presente en la pastap. 27
- code, c) Fabricación mediante DIWp. 28
- Figura 2-3. Probetas impresas en proceso de secadop. 29
- Figura 2-4. Curva de sinterización de experimento preliminarp. 30
- Figura 2-5. Probetas del experimento preliminar a) impresas b) sinterizadasp. 30
- Figura 2-6. Curvas de sinterización evaluadasp. 31
- b) Probetas de compresiónp. 31
- temperatura de sinterización, a) Probetas TRS b) Probetas para Compresiónp. 32
- Sinterizada 1600°Cp. 33
- Figura 2-10. Diagrama de cajas y bigotes de densidad en función de la temperaturap. 35
- temperaturap. 32
- esfuerzo máximo soportado por temperatura de sinterizaciónp. 37
- bigotes del esfuerzo máximo soportado por temperatura de sinterizaciónp. 38
- de obtención de porosidad superficialp. 40
- aire remanente en la pasta, a) Sinterizada a 1550º C b) Sinterizada a 1600ºCp. 41
- Ink Writingp. 24
- Ink Writingp. 25
- Tabla 2-1. Parámetros de impresión utilizadosp. 28
- temperaturap. 32
- de la temperaturap. 33
- Tabla 3-1. ANOVA de TRS en función de la temperaturap. 38
- temperaturap. 32