CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE MATERIALES POLIMÉRICOS FABRICADOS MEDIANTE TECNOLOGÍAS FDM Y DLP PARA APLICACIONES AEROESPACIALES

Abstract

La fabricación aditiva se consolida actualmente como una alternativa real para la producción de componentes funcionales en el sector aeroespacial. Sin embargo, su implementación en estructuras de responsabilidad mecánica sigue condicionada por la falta de datos experimentales. Las propiedades finales de una pieza impresa no dependen únicamente del material base, sino de la estrategia de manufactura adoptada, una relación que aún no se encuentra suficientemente documentada para los polímeros técnicos de altas prestaciones.

Este trabajo aborda dicho vacío mediante la caracterización experimental del comportamiento mecánico de cuatro materiales con potencial aeroespacial: dos filamentos termoplásticos reforzados con fibra de carbono para la tecnología FDM (PPA-CF y PA12-CF) y dos resinas técnicas para la tecnología DLP (Rigid 3K y Tough 2K). Para ello, se fabricaron y ensayaron probetas normalizadas bajo los estándares ASTM D638, ISO 527-2, ASTM D790, ISO 178 y ASTM D695-23 en una máquina universal Instron 8801, registrando de forma continua los diagramas de esfuerzo-deformación para determinar los módulos elásticos, las resistencias máximas, los límites de rotura y sus deformaciones asociadas. Mediante esta campaña experimental, se evaluó el impacto de la orientación de construcción (_Upright_, _Flat_ y _On Edge_) y, según la tecnología, de la altura de capa o del tiempo de postcurado ultravioleta.

Los resultados demuestran que la orientación de construcción es el parámetro más crítico en la tecnología FDM, donde la resistencia última varía significativamente según la disposición de la pieza en la bandeja, mientras que en las resinas DLP este efecto anisotrópico se manifiesta de forma muy atenuada. Asimismo, se constata la inexistencia de una orientación óptima universal: la disposición que maximiza el rendimiento a tracción y flexión resulta contraproducente ante solicitaciones de compresión axial, lo que obliga a adaptar la estrategia de fabricación al estado de cargas en servicio. Por último, la altura de capa y el tiempo de curado exhiben una influencia secundaria pero notable; destaca la identificación de un fenómeno de sobrecurado en las resinas DLP que fragiliza la matriz polimérica y reduce de forma prematura su resistencia mecánica, un hallazgo de gran relevancia para el control de calidad en entornos de producción reales.

En conclusión, este estudio aporta una base de datos experimental contrastada sobre materiales de manufactura aditiva escasamente documentados en la literatura técnica actual, constituyendo una guía práctica de ingeniería para la selección de parámetros de proceso en el desarrollo de componentes del sector aeroespacial.