Effect of scanning direction, atmospheric oxygen and laser power on mechanical properties of selective laser sintering (SLS) of aluminium-filled polyamide monolayers
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Date
2018
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Abstract
Los parámetros de impresión utilizados en el sintetizado láser selectivo (SLS) tienen un alto impacto en la calidad y propiedades mecánicas de los productos fabricados por este método. Por lo tanto, los propósitos de esta tesis son 1) estudiar el efecto del nivel de oxígeno, ángulo de escaneo y potencia del láser en cinco respuestas: resistencia última (UTS), elongación de fractura, densidad, porosidad y espesor de capa, y 2) investigar la morfología y mecanismos de adhesión de monocapas de aluminio y poliamida 12 (EOS Alumide) sintetizadas por láser. El ángulo de escaneo, nivel de oxígeno y potencia del láser fueron los factores en un diseño experimental (DOE) con tres réplicas. Para caracterizar las probetas fueron utilizados ensayos de tracción, medición de densidades y dimensiones, un microscopio electrónico (SEM), un espectrómetro de rayos X de energía dispersiva y un micro CT. Los resultados revelan un significativo aumento en UTS, elongación y espesor de capa para un ángulo de escaneo más amplio y mayor potencia del láser. Sin embargo, el nivel de oxígeno solamente causa un pequeño efecto en las propiedades cuando es combinado con la potencial del láser o el ángulo de escaneo. No se observaron efectos significativos en la morfología y estructura interna entre los diferentes parámetros. El análisis reveló una estructura compuesta formada por partículas de aluminio sumergidas en una matriz de poliamida fundida, donde la fractura ocurre en la poliamida. Dos mecanismos de fractura fueron observados: fractura dúctil en las zonas donde las partículas están bien mezcladas, debido a que las partículas de aluminio obstruyen las propagaciones de grietas, y fractura frágil cuando la cantidad de partículas de aluminio es escasa. En conclusión, las piezas fabricadas por SLS son altamente influenciadas por el láser. La trayectoria del láser genera piezas con anisótropa y densidad energética tiene un efecto significativo en las propiedades mecánicas. Adicionalmente, la oxidación y degradación del material solo tiene un pequeño efecto en la elongación hasta la fractura de las probetas.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2018