Caracterización de materiales compuestos con matriz fotopolimérica reforzados con fibras de abacá y cabuya mediante impresión 3D

Abstract

Actualmente la creciente tendencia al uso de materiales que sean amigables con el ambiente está posicionándose en el sector automotriz con la finalidad de disminuir el uso de materiales sintéticos que generan altos niveles de contaminación; por tal razón, el objetivo principal de la presente investigación es la caracterización de materiales compuestos reforzados con fibras de abacá y cabuya mediante impresión 3D para la innovación en la manufactura de autopartes. En primera instancia se aplicó un diseño de investigación tipo experimental, posterior a ello se realizó el análisis de las propiedades físicas y mecánicas de las fibras refuerzos y la matriz; como también el cálculo de la fracción volumétrica a utilizar en el composite. Seguidamente se fabricó las probetas de los compuestos mediante impresión 3D bajo los parámetros establecidos en la norma ASTM 790 para ensayos de flexión. Como resultado de la caracterización mecánica de los materiales fabricados se obtuvo que el esfuerzo máximo a flexión de los compuestos reforzados con abacá (77,534 MPa) y cabuya (83,256MPa) disminuyeron con respecto al material matriz (92,77 MPa); por otro lado el módulo de elasticidad a la flexión que presentaron compuestos reforzados con abacá (2211,33 MPa) y cabuya (1806,03 MPa) aumentaron con respecto al material matriz (1689,64 MPa) lo que se traduce en un aumento en la rigidez de los materiales ensayados. Posteriormente se realizó un análisis estadístico comparativo entre las características mecánicas de los compuestos ensayados respecto a otros materiales compuestos o plásticos, de esta manera se pudo concluir que el material compuesto estudiado presenta mejores características mecánicas tomando en cuenta el esfuerzo máximo a flexión vs el módulo de elasticidad en comparación a otros materiales. Finalmente se verifico mediante simulación computacional estructural que las diferencias del material original (Polipropileno) con respecto al material matriz de los composites no presentaron diferencias significativas entre estos.