Efecto de la degradación acelerada sobre las dimensiones y la resistencia mecánica en piezas de PLA impresas en 3D aplicando diferentes técnicas de fabricación del filamento

Abstract

La fabricación aditiva mediante impresión 3D de polímeros, ha ganado popularidad en los últimos años debido a su accesibilidad y bajo desperdicio de material. Esta tecnología se aplica en diversas áreas, como prototipado rápido, creación de maquetas, herramientas, utillajes, automoción, ortopedia y odontología. Sin embargo, su potencial para fabricar moldes o encofrados destinados a geometrías complejas en hormigón, como la reproducción de elementos patrimoniales (estatuas, frisos, capiteles), o para estructuras funcionales con formas curvadas y/o con orificios como arrecifes artificiales, ha sido menos explorado. En estas últimas aplicaciones, donde se requiere durabilidad y reutilización, las piezas deben resistir condiciones climáticas adversas (exposición al sol y la lluvia) y el contacto con hormigón de alta alcalinidad (pH ~13), que podría afectar las propiedades del material. Este estudio analiza el rendimiento de probetas de PLA impresas en 3D, evaluando la estabilidad dimensional y la resistencia mecánica bajo condiciones de degradación acelerada. Se emplean cuatro tipos de filamentos de PLA con distintas composiciones y métodos de fabricación: (1) filamento extruido en laboratorio a partir de pellets de PLA virgen; (2) filamento de PLA comercial producido mediante extrusión industrial, enfriado en agua y probablemente con plastificantes añadidos; (3) filamento de PLA con polvo de metal, extruido en laboratorio mediante mezcla directa de pellets y un 50% en peso de polvo metálico con aceite; y (4) filamento de PLA con un 50% en peso de polvo metálico encapsulado en píldoras de PLA. Las probetas rectangulares se fabricaron según la norma ISO-167, utilizando una impresora Artillery Sidewinder X1. La mitad de las probetas fueron sometidas a degradación por exposición a rayos UVA y simulación de lluvia, mientras que la otra mitad fue sumergida en una solución de sosa (pH 13). Se realizarán cinco extracciones en intervalos regulares para evaluar la evolución de la degradación, midiendo las dimensiones y la resistencia a flexión tras cada extracción. Este análisis permitirá determinar la viabilidad de estos filamentos en aplicaciones de moldes reutilizables y seleccionará la composición de filamento más adecuada según su resistencia a condiciones de uso exigentes.