Diseño y validación de una máquina para ensayos a tracción de probetas de resinas poliméricas impresas en 3D

Resumen

El presente proyecto técnico tuvo como objetivo presentar el diseño y validación de una máquina para ensayos a tracción de probetas de resinas poliméricas impresas en 3D. El compendio de material bibliográfico permitió presentar los principales parámetros de diseño, con una capacidad máxima establecida de 10 kN y un desplazamiento de 305 mm. Se empleó la metodología del diseño concurrente ocasionando la descomposición de cada una de las posibles alternativas mediante la aplicación que pertenece al procedimiento de despliegue de la función de calidad QFD. El sistema de sujeción de probetas mediante la selección de mordazas manuales tipo cuña con capacidad de 5 kN. El sistema de conversión de carga con buena precisión y repetibilidad de tipo Xforce HP Load Cell. La medición de cuanto varia la extensión de las probetas sometidas a prueba mediante el dispositivo Clip on Extensometer 5025-1. La pantalla de un computador donde permite la visualización de resultados. Los componentes mecánicos se diseñaron mediante cálculo analítico por resistencia mecánica y rigidez, integrando la modelación en el programa SolidWorks y la aplicación del método de elementos finitos en el programa ANSYS, el cuál facilitó la validación de los valores obtenidos en el cómputo de diseño. Se realizaron cinco ensayos sobre las probetas de resina ingenieril con la geometría que establece la norma ASTM D 638 para la determinación de las principales propiedades de tracción en materiales poliméricos con un esfuerzo ultimo de tracción equivalente a 48,561 MPa. El análisis del tipo de fractura corrobora si el material presenta un comportamiento frágil o dúctil. La simulación estática de la máquina permitió verificar que es un diseño funcional y confiable.