Desarrollo y caracterización de especímenes de PETG impresos en 3D que incorporan sensores de deformación de fibra de carbono continua

El monitoreo continuo de estructuras fabricadas aditivamente es esencial para entender su comportamiento mecánico y durabilidad. Este estudio investiga el comportamiento electromecánico de especímenes de PETG fabricados aditivamente y reforzados con fibra de carbono continua, con un enfoque particular en la influencia de la geometría del refuerzo en el rendimiento de detección de deformaciones. Los especímenes fueron fabricados utilizando fabricación por filamento fundido y diseñados con cuatro configuraciones de refuerzo diferentes: un diseño de referencia de una sola capa, una región reforzada de longitud extendida, una región reforzada más ancha y un refuerzo de doble capa. Se caracterizaron experimentalmente un total de doce especímenes. Se realizaron mediciones de resistividad eléctrica bajo condiciones no cargadas y durante la flexión inducida por una carga baja aplicada de aproximadamente 1.6 N. Se encontró que la resistividad eléctrica inicial dependía de la geometría del refuerzo, con valores promedio de aproximadamente 523 Ω para la configuración de referencia, 888 Ω para el refuerzo de longitud extendida, 1066 Ω para el refuerzo más ancho y 285 Ω para la configuración de doble capa. Bajo carga mecánica, la variación de resistencia relativa se mantuvo por debajo del 0.6% para todos los especímenes, indicando que la deformación inducida fue muy pequeña. Para cuantificar aún más la sensibilidad a la deformación, se calculó el factor de galga para cada configuración. Se obtuvieron valores bajos del factor de galga promedio para las configuraciones de referencia (K ≈ 0.1), longitud extendida (K ≈ 0.38) y más ancha (K ≈ 0.5). En contraste, el refuerzo de doble capa exhibió un factor de galga promedio más alto de aproximadamente 2.24. Estos resultados indican que la arquitectura de refuerzo afecta la sensibilidad electromecánica bajo cargas bajas aplicadas y ofrecen perspectivas para el diseño de estructuras compuestas multifuncionales fabricadas aditivamente.