En los últimos años se ha popularizado el uso de polímeros en la fabricación de componentes estructurales por fabricación aditiva, como alternativa a los materiales tradicionales de fabricación debido a su bajo peso, buenas propiedades mecánicas, facilidad de fabricación y bajo coste. No obstante, estos materiales tan solo han encontrado utilidad en aplicaciones de baja exigencia mecánica, como el prototipado de componentes. La creciente demanda de nuevos materiales con mejores cualidades para su aplicación en diversos campos de la ingeniería ha provocado un aumento del interés del mundo científico por este tipo de fabricación, ya que podría ser clave en los próximos años en el sector industrial, aeronáutico y aeroespacial, permitiendo un gran avance mediante el uso de esta tecnología para la fabricación de elementos estructurales.
El objetivo de este trabajo es estudiar el uso del grafeno con fines estructurales, en combinación con el ácido poliláctico (PLA), un material ampliamente conocido en la fabricación aditiva por FFF (Fused Filament Fabrication). Con esta finalidad, se va a examinar el comportamiento en condiciones de fractura del PLA reforzado con un 1% en peso de grafeno (PLA-Gr) mediante el ensayo de una serie de 39 probetas con distintas características y en presencia de defectos de tipo entalla, representando así los detalles estructurales presentes en los materiales.
Los resultados obtenidos en los ensayos han sido analizados mediante la Teoría de Distancias Críticas y la teoría ASED. En el primer caso, se han aplicado dos de sus enfoques: el Método de la Línea (LM) (en combinación con los diagramas FAD) y el Método del Punto (PM), metodologías ampliamente estudiadas y aplicadas en componentes metálicos. De esta manera se pretende validar el uso de estas teorías en materiales fabricados por deposición de material fundido (FFF) que presentan carácter elástico-lineal.
In recent years, it has been a popularization in the use of polymers for the additive manufacturing of structural components, due to their low weight, favorable mechanic properties, fabrication easiness and low cost. However, these materials have been mainly applied in low mechanical demanding applications, such as prototyping. The increasing demand for new materials with better properties for its use on a wide array of engineering fields has led to a rise of interest in this kind of manufacturing by scientists and engineers, since it could be the key to achieve a huge step in industry, aeronautics or the automotive field, by using this technology for manufacturing structural components.
Hence, this work has been developed with the aim of studying the effects on the use of graphene in combination with a well-known material in FFF (Fused Filament Fabrication), such as polylactic acid (PLA). The main objective of this research is to study the fracture behavior of graphene (1 wt.%) reinforced PLA (PLA-Gr) through the testing of a series of 39 specimens with different characteristics and in the presence of notch-type defects, thus representing structural details in typical structures.
Test results have been analyzed through the Theory of Critical Distances and the ASED theory. For the former, two of its methodologies have been applied: the Line Method (LM) (combined with FAD diagrams) and the Point Method (PM), which have been widely studied and validated in metallic components. Therefore, the goal is to validate the use of these theories for fused deposited materials exhibiting linear elastic behavior.
