Los campos magnéticos afectan la alineación de las fibras en las piezas impresas en 3D

Investigadores del Instituto de Materiales de Alto Rendimiento de la Universidad Estatal de Florida y la Facultad de Ingeniería FAMU-FSU realizaron recientemente un estudio que muestra que el uso de campos magnéticos cerca de una impresora 3D puede cambiar La alineación de las fibras dentro de la pieza que se imprime. Un descubrimiento que podría permitir la producción de componentes mucho más resistentes: la adición de fibras de carbono, por ejemplo, a un polímero «clásico» aumenta la solidez de la parte final. Esto resulta ser un trabajo de investigación particularmente interesante para aplicaciones de ingeniería.

Desde hace algún tiempo, hemos escuchado mucho sobre la impresión 3D de composites, un método que hace posible crear piezas con materiales reforzados con fibra, a menudo carbono pero también vidrio o aramida. Agregamos a la matriz del material, a menudo un polímero como el PLA, por ejemplo, fibras de longitud variable para obtener propiedades mecánicas más interesantes. Mahuparna Roy, recientemente graduada con un doctorado en ingeniería, y Tarik Dickens, profesor asociado de ingeniería industrial y de fabricación, estudiaron esta cuestión y descubrieron que un campo magnético podría optimizar la colocación de fibras en la matriz y por lo tanto la resistencia final de la pieza.

Campos magnéticos e impresión 3D

Este proceso se ha denominado “impresión 3D asistida por magneto” los investigadores explican que aplicaron un campo magnético justo al lado de la boquilla de la impresora, lo que les permite crear partes con fibras orientadas perpendicularmente al flujo de La boquilla. Tradicionalmente, las fibras que se extruyen están orientadas paralelas a la extrusión. Mahuparna Roy agrega: “Los materiales impresos en 3D no son sólidos en sí mismos porque son solo capas de plástico. La deficiencia en el mundo de la investigación es mejorar las propiedades mecánicas. Con propiedades mecánicas mejoradas, puede crear soluciones para cualquier tipo de aplicación, dependiendo de lo que requiera esa aplicación en particular”.

Las diversas pruebas realizadas por los científicos también habrían analizado cómo la velocidad de impresión, la intensidad del campo magnético y la forma de las boquillas afectaron la capacidad de modificar la alineación de las fibras. Por lo general, cuanto más viscoso es el material de impresión 3D, más fuerte es el campo magnético requerido para realinear las fibras magnéticas. Otra consecuencia es que cuanto mayor es la velocidad de extrusión, menos se realinearán correctamente las fibras. Por lo tanto, esta velocidad debe controlarse para obtener un mejor resultado.

Mahuparna Roy concluye: “Todavía hay muchos vacíos que se deben llenar con respecto a los materiales que se pueden usar y las impresoras que se pueden usar junto con ellos. Por ejemplo, estamos considerando usar plásticos que contengan partículas metálicas. Queremos combinar dos grandes grupos de materiales de impresión 3D para crear un nuevo material que le brinde funcionalidad adicional para hacer cualquier parte”. Lo cierto es que los materiales compuestos son más populares en el sector de fabricación aditiva, lo que abre las posibilidades para todos los fabricantes. Puedes encontrar más información aquí.

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