Reincorporación al ciclo productivo de un residuo industrial de siderúrgicas en la fabricación de filamentos para manufactura aditiva
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Autores
Tirado González, Johanna Gisell
Director
Herrera Quintero, Liz Karen
Tipo de contenido
Trabajo de grado - Maestría
Idioma del documento
EspañolFecha de publicación
2023
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Resumen
La técnica de impresión 3D basada en extrusión (MEX) ha demostrado ser confiable y de bajo costo para la obtención de piezas metálicas. Por tanto, en el presente trabajo se estudia su idoneidad para obtener piezas de un material compuesto de hierro/óxido de hierro proveniente de un residuo industrial. Inicialmente se evaluó la influencia del tiempo de molienda y la temperatura de reducción química. Una vez obtenido el polvo se fabricaron filamentos con matriz polimérica de TPU/PP/SA y TPE/PP/SA en una proporción para ambos casos de 87-13 %wt., (polvo metálico – mezcla polimérica, respectivamente). Se obtuvo el filamento, se evaluó la influencia de la temperatura y la velocidad de impresión en la geometría de las piezas impresas, y se eligieron las probetas que más se acercaron al valor nominal de diseño. Por último, se evaluó la influencia del ciclo de sinterización en las propiedades mecánicas y microestructurales de las mismas. Los resultados mostraron que la temperatura de impresión no tuvo un impacto significativo en la geometría de impresión de las piezas como sí lo mostró la velocidad de impresión. Durante el debinding térmico y la sinterización se observó un fenómeno de reducción química adicional sobre los polvos de hierro, producto de la descomposición de la matriz polimérica que generó agentes reductores, lo que demuestra que la selección de la matriz polimérica afecta la microestructura de las piezas sinterizadas. Finalmente se encontró que una menor velocidad de impresión (7mm/s) llevó a una mayor contracción, mayor densidad y dureza de las piezas metálicas. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
The 3D printing technique based on extrusion (MEX) has proven to be reliable and low cost for obtaining metal parts. Therefore, in the present work, we study its suitability to obtain parts of a composite material of iron/iron oxide from an industrial waste. Initially, the influence of grinding time and chemical reduction temperature was evaluated. Once the powder was obtained, filaments were manufactured with polymer matrix of TPU/PP/SA and TPE/PP/SA in a proportion for both cases of 87-13 %wt., (metal powder – polymer mixture, respectively). The filament was obtained, the influence of temperature and printing speed on the geometry of the printed parts was evaluated, and the specimens that came closest to the nominal design value were chosen. Finally, the influence of the sintering cycle on their mechanical and microstructural properties was evaluated. The results showed that the printing temperature did not have a significant impact on the printing geometry of the parts as the printing speed did. During thermal debinding and sintering, an additional chemical reduction phenomenon was observed on iron powders, product of the decomposition of the polymer matrix that generated reducing agents, demonstrating that the selection of the polymer matrix affects the microstructure of the sintered parts. Finally, it was found that a lower printing speed (7mm/s) led to greater shrinkage, higher density and hardness of metal parts.
Palabras clave
Descripción Física/Lógica/Digital
ilustraciones, diagramas, fotografías