Propiedades de tracción, flexión y fractura de compuestos a base de PLA impresos por MEX

Debido al desarrollo continuo de la tecnología de fabricación aditiva por extrusión de materiales (MEX-AM), el comportamiento a fractura de las piezas poliméricas, y especialmente de sus compuestos asociados, presenta algunas deficiencias pero también un desafío en el campo. En este documento, se investigan las propiedades a fractura de muestras de Ácido Poliláctico (PLA) no reforzadas (NR) y reforzadas, fabricadas mediante el proceso MEX-AM a través de ensayos de tracción, flexión y mecánica de fractura. Las muestras están reforzadas con fibras de vidrio (GF-PLA), fibras de carbono (CF-PLA) y partículas de bronce (BP-PLA), y se prueban en paralelo (denominado FLAT para todas las pruebas) y en normal (denominado UPRIGHT para la prueba de tracción, y ON-EDGE para las pruebas de mecánica de flexión y fractura) al crecimiento de la capa (LG). Se encontró que, independientemente del tipo de prueba, la LG y el material influyen significativamente en las propiedades mecánicas y los modos de colapso de las muestras impresas por MEX. Se obtuvo que la carga paralela-LG es favorable para las pruebas de tracción y flexión, y la normal-LG para las pruebas de mecánica de fractura. En general, el material NR-PLA proporciona la mejor resistencia, deformación y propiedades de absorción de energía, CF-PLA se destaca como el material más rígido, mientras que BP-PLA presenta el rendimiento mínimo para casi todas las propiedades. Los análisis macroscópicos de las muestras fracturadas destacan claramente diferentes mecanismos de falla asociados con cada tipo de prueba, material y LG. A partir del análisis del comportamiento mecánico y las imágenes macroestructurales, se identificó a CF-PLA como el material más quebradizo, y a NR-PLA como el más dúctil.