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CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS COMPARATIVO DE FATIGA ROTATIVA EN PROBETAS DE NYLON FABRICADAS POR FFF REFORZADAS CON RESINA.


Enviado por   •  5 de Diciembre de 2021  •  Tesis  •  5.567 Palabras (23 Páginas)  •  100 Visitas

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[pic 1]

CÓDIGO: FOR-DO-054

VERSIÓN: 01

FECHA: 06/09/2017

FORMATO PRESENTACIÓN DE ANTEPROYECTO DE OPCIÓN DE GRADO FACULTAD DE INGENIERÍA

Número de Referencia

(Asignado por el Programa Académico)

INFORMACIÓN GENERAL

Fecha de la solicitud:

Día

11

Mes

09

Año

2018

Programa Académico:

Ing. Industrial

Ing. Mecánica

x

Ing. Química

Ing. Agroindustrial

Opción de grado:

Trabajo de Grado

x

Nacional

x

Internacional

Práctica Profesional

Nacional

Internacional

Asistencia en Investigación

Nacional

Internacional

Título del Anteproyecto:

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS COMPARATIVO DE FATIGA ROTATIVA EN PROBETAS DE NYLON FABRICADAS POR FFF REFORZADAS CON RESINA.

Área disciplinar o de investigación:  

DISEÑO MECÁNICO Y MAFUFACTURA.

Para Práctica Profesional:

(Anexar copia de Cámara de Comercio, Carta de aceptación de la empresa con visto bueno del Coordinador Misional de Extensión y Proyección Social de la Facultad de Ingeniería.)

Razón social de la empresa:

Nit:

Actividad económica:

Dirección:

Teléfonos:

Nombre del contacto:

Cargo:

Correo electrónico:

 Para Asistencia en Investigación:

(Anexar carta de aval del Investigador o Director del Centro de Investigación al cual se prestará el servicio)

Nombre de la convocatoria o convenio:

Grupo de Investigación:

Categoría del grupo:

Línea de investigación:

Institución:

Estudiante:

Nombre completo:

Oliver David Hernández Fontalvo

N° de Identificación:

1.042.453.692

Teléfonos

3173855427

Correo electrónico:

odhernandez@mail.uniatlantico.edu.co

Estudiante:

(Si es requerido agregar otro estudiante, favor adicionar filas)

Nombre completo:

José Manuel López Pérez

N° de Identificación:

1.042.450.060

Teléfonos

3046585997

Correo electrónico:

josemlopez@mail.uniatlantico.edu.co

Director:

Nombre completo:

Luis Lisandro López Taborda

Identificación:

C.C.

x

C. Ext.

Número

72.284.508

Teléfonos:

3002935227

Correo electrónico:

luislopeztaborda@mail.uniatlantico.edu.co

Firma:

Codirector:

Nombre completo:

Javier Alfonso Vargas Duque

Identificación:

C.C.

x

C. Ext.

Número

1.140.815.784

Teléfonos:

319 2565601

Correo electrónico:

sr11jvargas@gmail.com

Firma:

ESPACIO RESERVADO PARA EL COMITÉ DE GRADO DEL PROGRAMA ACADÉMICO

Fecha de reunión:

Día

Mes

Año

N° de Acta:

Concepto:

Aprobado

Aplazado

Reprobado

El Comité designó como evaluadores a los profesionales mencionados a continuación, quienes deberán presentar su concepto hasta el día ________________________.

Evaluador 1

Nombre completo:

Teléfonos:

Correo electrónico:

Facultad o Institución:

Evaluador 2

Nombre completo:

Teléfonos:

Correo electrónico:

Facultad o Institución:


ANTEPROYECTO (No deberá exceder las 20 páginas sin incluir la bibliografía)

TÍTULO

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS COMPARATIVO DE FATIGA ROTATIVA EN PROBETAS DE NYLON FABRICADAS POR FFF REFORZADAS CON RESINA.

ÁREA DISCIPLINAR O DE INVESTIGACIÓN

DISEÑO MECÁNICO Y MANUFACTURA.

ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN

La investigación acerca del fenómeno de fatiga de los materiales despertó un gran interés por parte de los investigadores por sobre todo en los materiales metálicos desde principios del siglo 19.

Las interpretaciones de los mecanismos de fatiga basadas en la vieja teoría de la cristalización se hicieron descansar por el trabajo pionero de Ewing & Rosenhain (1900) y Ewing & Humfrey (1903) [1]. Estos investigadores examinaron la fatiga del hierro sueco y publicaron micrografías ópticas de daño cíclico en la superficie de la muestra. Se demostró de manera convincente que las bandas de deslizamiento se desarrollaron en muchos granos del material policristalino. Estas bandas de deslizamiento se ampliaron con la progresión de la deformación por fatiga y llevaron a la formación de grietas. [1]

Con el paso del tiempo, el auge tecnológico ha provocado la necesidad de encontrar mejores materiales para uso ingenieril de tal manera que sean lo más resistentes, pero a su vez más livianos posibles cuya necesidad abarca desde el campo de la industria aeronáutica hasta incluso en el campo de la medicina.

Los polímeros se utilizan ampliamente debido a sus cualidades más representativas como lo son un bajo peso específico y facilidad de producción, en comparación con la inclinación respecto de sus propiedades mecánicas que con los de otros materiales de módulos de mayor resistencia como el acero. Por ello, Una forma de mejorar sus

propiedades mecánicas es reforzar polímeros con fibras, bigotes, plaquetas o partículas [20]

Debido a la alta resistencia a la tracción que posee el Nylon en cuanto a polímeros, es de las poliamidas sintéticas  más utilizadas en el sector clínico, más específicamente en el área de instrumentos de suturación; Como ejemplo de ello, Copolímeros de bloques de poliamida de nylon 11 y nylon 12 se utilizan con frecuencia como la capa externa para el globo de los catéteres para angioplastia debido a su alta resistencia a la tracción, éste es combinado o modificado usualmente con capas blandas de poliuretano con el fin de combinar la flexibilidad de los poliuretanos con la fuerza del nylon. [19]

Por su parte, B. Van Hooreweder, D. Moens, R. Boonen, J. Kruth y P. Sas [24] realizaron una caracterización de fatiga de una muestra de probetas de Nylon 12 sinterizadas con láser (SLS) y por moldeo por inyección (IM) e hicieron la correlación de las probetas con y sin muescas, La geometría de las muestras del ensayo se tomaron de acuerdo con la norma ISO1352 (barra giratoria de flexión de ensayo de fatiga) como se aprecia en la figura 1. Las probetas sin muesca se realizaron con dos tipos de orientación de las capas como se ve en la figura 2.

[pic 2]

Figura 1. Geometría de las probetas de ensayo cilíndrica con muescas y sin muescas. Tomado de [24]

[pic 3]

 

Figura 2. dirección de escaneado para las muestras de SLS, SLS-x (A) y SLS-z (B). Tomado de [24]

Los resultados de los experimentos se presentan en la fatiga La Fig. 3 como siete curvas-SN en una escala semilogarítmica.  Se presentan las cuatro curvas de Wöhler de las muestras sin muescas (ONU), Además se muestra una línea de referencia de resultados previos de los mismos autores (UN Ref.). La variación entre estas líneas es limitada, lo que indica la vida a la fatiga similar de los especímenes SLSx, SLSz e IM en amplitud de tensión dado. Es decir, esto muestra que las partes de SLS tienen igual resistencia a la fatiga entre capas, y que las pequeñas diferencias en la estructura cristalina, la cristalinidad, rugosidad de la superficie y la densidad entre SLS e imparte no afecta el fallo por fatiga de las muestras sin muescas. Las curvas S-N también convergen a un límite de resistencia claro alrededor de 18 MPa.[24]

[pic 4]

Figura 3. curvas de fatiga SN para probetas con entalladura (N) y especímenes no entallados (ONU) SLS e IM dentada. Tomado de [24]

Por otro lado, J. Munguia y K. Dalgarno [5] informaron los resultados de un estudio sobre el comportamiento de la fatiga de muestras de Nylon 12 sinterizadas con láser en flexión en rotación, Los resultados no mostraron una variación significativa en el comportamiento de fatiga entre las dos orientaciones de fabricación de las probetas de ensayo, es decir, la principal observación es que no hay solapamiento significante entre el plano XY/Y y YZ/Z.[5] Los resultados se pueden apreciar en la figura 4.

[pic 5]

Figura 4. Curvas S / N Resultado de la fatiga en flexión en probetas giratorias construidas en los ejes XY / Y e YZ / Z y probadas a 30 Hz. Tomado del artículo [5].

Los ensayos de J. Munguia y K. Dalgarno [5] fueron realizados con una máquina como la que se detalla en la figura 5.

[pic 6]

Figura 5. Esquema de la plantilla de prueba de fatiga giratoria y sus elementos. Tomado del artículo [5]  

Se concluye adicionalmente en el experimento que los datos de prueba de fatiga a los 30 y 50 Hz para un material similar son ampliamente equivalentes.

Una de las grandes ventajas es que la impresión 3D no requiere costes de preforma o de herramientas y es capaz de fabricar directamente piezas únicas. Frente a los procesos convencionales (mecanizado, estampación, inyección o fundición, entre otros) que se han utilizado tradicionalmente para la fabricación en serie de piezas, y que implican una inversión significativa en útiles y herramientas, permiten una complejidad limitada e incluso pequeños cambios en el diseño pueden resultar demasiado costosos, estas novedosas técnicas de fabricación reportan beneficios tales como la facilidad de creación de prototipos, una mayor complejidad geométrica y una extrema versatilidad de diseño. [24]

La tecnología FFF (Fused Filament Fabrication) se utiliza principalmente para la creación rápida de prototipos de piezas de polímero (RP). La elección del material depende del tipo de aplicación y de las propiedades deseadas. [6,7]

En este proceso se funde un filamento de material. En una boquilla calentada y depositada sobre una plataforma de construcción. Al utilizar un sistema de movimiento de 3 ejes, esta boquilla se mueve en el plano XY imprimiendo una capa del prototipo. Cuando se termina esta capa, la plataforma de construcción se mueve hacia abajo un paso (conocido como grosor de corte) en la dirección Z y el ciclo se repite para la siguiente capa hasta que se construye el modelo completo. [6] este proceso de fabricación es de los procesos más utilizados para la creación de prototipos de polímeros puesto que las máquinas de impresión 3D están disponibles comercialmente para la creación de modelos de tamaños variables, y con ajustes diversos de los parámetros de impresión, brindándole al usuario toda la libertad de poder escoger y tomar las mejores decisiones para su proceso.

Por ello, es sumamente necesario conocer las interacciones entre los diferentes parámetros de fabricación y cómo afectan a la resistencia final de las piezas. Puesto que las piezas impresas por FFF no solo se usan para funciones de prototipado y estéticas, sino que cada vez más se usan para piezas finales, que están trabajando bajo cargas estáticas o dinámicas. [13]

Estudios anteriores han revelado que la dirección de fabricación es el principal parámetro que afecta al comportamiento de las piezas.  [14,15] En un experimento realizado por Anoop K. S., R.K. Ohdar b y S.S. Mahapatra [14] Como material de ensayo se utilizó acrilonitrilo butadieno estireno (P400 ABS), Se midió la resistencia a la tracción a la rotura y se determinó de acuerdo con la norma ISO R527: 1966 (Plásticos: Determinación de las propiedades de tracción). Se logró determinar que la resistencia a la tracción aumenta a medida que espesor de la capa aumenta. La débil unión intercapa es responsable de la disminución de la fuerza porque se produce la distorsión debida a un gradiente de temperatura alta hacia las capas inferiores. Por otra parte, el aumento en el número de capas también aumenta el número de ciclos de calentamiento y enfriamiento y aumentos de acumulación de esfuerzos residuales. Esto puede resultar en distorsión, agrietamiento de la capa intermedia y delaminación. Del mismo modo, el número de capas aumenta con la orientación y, por lo tanto, el fenómeno de distorsión domina resultando en disminución de la resistencia. Por otro lado, ángulos de trama pequeños producen que los filamentos estén inclinados a lo largo de la dirección de carga y ofrecerán más resistencia de este modo la resistencia va a mejorar.

Por su parte, Daniel P.M. [13] realizó un experimento para comprobar la resistencia a la fatiga de probetas rotativas fabricadas con Ácido poliláctico (PLA) mediante FFF, donde se informa que se ha visto que las piezas fabricadas respecto al eje Z tienen una resistencia destacablemente inferior, tanto como para descartarlas del estudio por no ser comparables a las fabricadas respecto del eje X. En ellas se da una rotura frágil en una cantidad de ciclos muy pequeña, prácticamente sin deformación, e incluso a veces por puntos diferentes a la zona diseñada de rotura (radio de acuerdo). Daniel P.M. [13] afirma que “este comportamiento frágil se debe a que las capas de material están aplicadas una sobre otra, pero durante el tiempo que se está fabricando una capa da tiempo suficiente a que la misma se enfríe. Este enfriamiento es lo suficientemente importante como para que al fabricar la siguiente capa encima, la primera no tenga suficiente energía térmica como para soldarse bien con la siguiente capa, y no haya un intercambio de cadenas de polímeros entre ellas.”

Esto es motivo suficiente para orientar la dirección de fabricación perpendicular a la dirección de las fuerzas que sufrirá la pieza [17-18].

Po otro lado, En estudios realizados anteriormente, se ha comprobado que la unión entre capas es más débil que la unión entre hilos de una misma capa. [16]

La altura de capa tiene un efecto muy positivo en el comportamiento a fatiga a pesar de que no aumenta la cantidad de material de la pieza, por tanto, no es el aumento de fibras lo que concluye en un aumento de resistencia. En este caso, lo que se desea conseguir son hilos más gruesos, y una menor cantidad de capas necesarias para completar la pieza. [13]

Los procesos de fabricación aditiva tienen diferencias sustanciales respecto de los tradicionales, lo que provoca que las piezas presenten distintas propiedades mecánicas frente a piezas macizas y que los procedimientos de ensayo tradicionales no siempre sean adecuados para determinar su comportamiento mecánico. Una de las diferencias de los procesos FFF respecto al procesamiento tradicional de polímeros radica en que no todo el material se funde y se homogeniza; al fabricarse por capas, se generan piezas con propiedades anisótropas y con tensiones residuales.[25]

Como un método alternativo para intentar para mitigar la fractura mecánica por fatiga, se ha optado por reforzar los polímeros.

Como un ejemplo de ello, L. H. HSU y G. F. HUANG [12] pusieron en marcha un proyecto de investigación que consistió en el diseño y fabricación de un zócalo transtibial compuesto de una capa interior fabricada por medio de una máquina de prototipos rápidos (RP) por medio de una máquina de fabricación con filamento fundido (FFF) y una capa exterior recubierta con resina de poliéster insaturado. Donde se midió a través de sensores la distribución de presión entre el zócalo de la prótesis y el miembro inferior de las personas a quienes se le realizaron las pruebas y el modelo resultó óptimo reteniendo el miembro de manera segura y cómoda para el paciente, también se concluyó que la resistencia a la flexión necesita ser validada por un proceso de prueba tales como la prueba del método de tres puntos. Es decir, realizar un experimento para determinar los parámetros adecuados (que pueden incluir material de RP, espesor de la capa RP, la orientación de formación de la toma de RP preliminar, espesor de recubrimiento de la capa de resina UPR) para la construcción de encajes protésicos reforzados con resina a flexión. [12]

Análogamente, La incorporación de termoplásticos en matrices epoxi se considera un método altamente efectivo para mejorar algunas propiedades mecánicas de las resinas epóxicas, especialmente la tenacidad a la fractura.[22]

P. Huang, S. Zheng, J. Huang y Q. Guo realizaron un experimento para comparar las propiedades mecánicas de la mezcla entre resina epoxi y polisulfona (PSF) con el fin de verificar si existe mejora en las propiedades mecánicas de la resina. Se utilizó resina epóxica DGEBA y se midieron los esfuerzos a tracción, flexión y a la rotura en función del porcentaje de PSF en la mezcla. Los resultados mostraron que las mezclas ER / PSF curadas con DDM obtenidas fueron homogéneas. Tanto las propiedades de tracción como las de flexión de las mezclas ER / PSF curadas con DDM mejoraron ligeramente en comparación con las de las ER curadas con DDM puro. [23]

Si las muestras obtenidas en el experimento de P. Huang, S. Zheng, J. Huang y Q. Guo [23] mejoraron algunas propiedades mecánicas con el refuerzo de PSF en la matriz de resina, se esperaría que, si el experimento se hiciera de manera contraria reforzando PSF con resina, las propiedades mecánicas también deberían verse afectadas positivamente. El objetivo de esta investigación se centra en verificar si la resistencia a la fatiga en el nylon mejora con la incorporación o refuerzo de una capa de resina epóxica variando, adicionalmente la anisotropía de las probetas fabricadas por FFF.

Es de suma importancia adquirir y brindar cada vez más conocimiento sobre los polímeros que abarcan cada día un mayor y variado sector de aplicación en el mercado y las propiedades mecánicas particulares que brindan y cómo es posible mejorarlas mediante el método científico.

 

DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DE PROBLEMAS (Este ítem aplica para la opción de grado Asistencia en Investigación)

Los avances en la ingeniería mecánica, la industria aeronáutica, el desarrollo de prótesis, y elementos mecánicos livianos, entre otros campos, han resultado en la necesidad de obtener cada vez materiales más ligeros y resistentes, y por supuesto más económicos y accesibles. El proceso de fabricación de piezas de polímero mediante FFF brinda una gran versatilidad y complejidad geométrica en cuanto al diseño de piezas, pero teniendo en cuenta a su vez, las implicaciones negativas que se adquieren en cuanto a resistencia mecánica. El Nylon caracterizado por su baja densidad y por lo tanto bajo peso en comparación con los metales ha sido una opción viable a tomar en cuenta. Por su naturaleza polimérica, se pretende reforzar alguna de sus propiedades mecánicas como lo es la resistencia a la fatiga por medio de la aplicación o recubrimiento de resina.

   

¿Tendrá una influencia significativa el recubrimiento con resina epóxica de las probetas de Nylon sometidas a esfuerzo de fatiga rotativa?

MARCO REFERENCIAL (Este ítem se excluye para la opción de grado Práctica Profesional)

Las poliamidas o nylons son productos de policondensación de diaminas y ácidos dicarboxílicos o de aminoácidos, así como productos de polimerización de lactamas.

La caprolactama es la amida cíclica del ácido aminocapronico, la lactama industrialmente más importante, que principalmente se usa para la obtención de nylon 6. En 1975 se produjeron en el mundo más de 2.2 millones de toneladas de caprolactama. El bloque oriental produjo en total unas 493000 (URSS 295000), el Japón 461000 y los EE. UU 324000. Son productores en Europa occidental la BASF, BAYER, DSM. La caprolactama Se emplea predominantemente para la obtención de nylon 6. El Nylon 6 es el producto de partida para la obtención de fibras con aplicaciones versátiles, por ejemplo, en el sector textil, sector clínico y el sector industrial. Solo una pequeña parte de la caprolactama se emplearía como producto intermedio para la obtención de lisina, uno de los aminoácidos, esenciales para el organismo humano y de los animales que no pueden sintetizar por sí solos. [8]  

Las poliamidas constituyen una familia de polímeros de amplio uso y de gran interés técnico debido a las excelentes prestaciones que poseen. Uno de los atractivos de este grupo de materiales está vinculado a la polaridad del grupo amida, que, en dependencia de la cantidad de grupos metilenos y de la estructura que presenten, puede generar un momento dipolar que derivaría en interesantes propiedades eléctricas de tipo activo en muestras convenientemente polarizadas. [9]   Hasta hace algunas décadas, las investigaciones de las poliamidas impar-impar se han centrado en la síntesis, la caracterización y el estudio de la estructura.  [10-11]  

Actualmente la fatiga se define como un término que se aplica a los cambios en las propiedades que pueden ocurrir en un material metálico debido a la aplicación repetida de tensiones o deformaciones, aunque generalmente este término se aplica especialmente a aquellos cambios que conducen al agrietamiento o falla. Esta descripción también es generalmente válida para la fatiga de materiales no metálicos [1].

El método FFF forma objetos tridimensionales a partir de modelos sólidos o de superficie generados por ordenador como en un proceso de RP típico. El método utiliza una pequeña extrusora que puede moverse en las 3 direcciones espaciales con una temperatura controlada para forzar la salida de un material de filamento termoplástico y depositar el polímero semi-fundido sobre una plataforma con la finalidad de obtener capas finas de material apiladas una sobre otra que vayan conformando las dimensiones del modelo tridimensional poco a poco. El camino de deposición y los parámetros para cada capa se designan en función del material utilizado, las condiciones de fabricación, las aplicaciones de la parte diseñada y las preferencias del diseñador.[21]

Las resinas epóxicas son polímeros termoestables que se comercializaron por primera vez en 1946 y actualmente se usan ampliamente en muchas aplicaciones como adhesivos, recubrimientos, construcción y matrices de polímeros de compuestos para las industrias aeroespacial, automotriz, eléctrica y electrónica. Esto se debe a sus buenas propiedades mecánicas y térmicas, excelente resistencia química y a la corrosión, excelentes propiedades de adhesión, buena estabilidad dimensional, procesamiento versátil y bajo costo. Sin embargo, su fragilidad inherente debido a su alta densidad de enlaces cruzados es un gran inconveniente y limita su uso en aplicaciones de alto rendimiento. [22]

 

OBJETIVOS

Objetivo general:

Caracterizar el nylon procesado mediante FFF con recubrimiento de resina y sometido a ensayo de fatiga, con el propósito de determinar cuántos ciclos de vida alcanza el material.

Objetivos específicos:

 

  • Diseñar el experimento adecuado de forma práctica y estadística con el fin de establecer las dimensiones de la probeta, el distribuidor del nylon que se usará para las impresiones, la resina que se aplicará en la superficie, la variación de carga y la cantidad de ensayos a realizar.

  • Fabricar las probetas de nylon, con y sin recubrimiento de resina a través de la técnica FFF con el fin de caracterizar el material.

  • Realizar ensayos de las probetas y analizar el comportamiento
  • Realizar un análisis estadístico de los datos obtenidos en los ensayos experimentales con el propósito de graficar la curva (S-N) del nylon y dimensionar el efecto de la aplicación de la resina.

METODOLOGÍA

Con la finalidad de lograr los objetivos específicos de manera apropiada, la asignación por parte del recurso humano y técnico comprometido en la ejecución de esta investigación será procedida con la siguiente planificación metodológica:

  1. Revisión bibliográfica: Se realizará una investigación exhaustiva de los antecedentes relevantes a la fatiga en el nylon y los métodos utilizados para reforzar propiedades mecánicas y para alargar la vida a fatiga del material. Se investigará de igual manera acerca del proceso de FFF y la influencia del proceso de fabricación en la resistencia a fatiga del nylon. Se efectuará una explicación de los conceptos más relevantes y se plasmarán en un marco referencial.

  1. Selección del experimento: Una vez llevada a cabo una investigación relevante, se determinará la forma adecuada de ejecutar el experimento; En primera instancia se determinará mediante un proceso estadístico de tamizado las variables que juegan un papel importante en la vida a la fatiga del material para seleccionar las configuraciones apropiadas de los ensayos, para esto se calculará la vida a fatiga rotativa de la probeta tanto con resina como sin resina teniendo en cuenta la orientación de las fibras de nylon por impresión en vertical y en horizontal. Consecuentemente se procederá a hacer un análisis estadístico del número de experimentos que se deberá realizar para cada configuración determinada para aumentar la confiabilidad del experimento y se utilizará posteriormente el método estadístico de 3 puntos para proceder a ejecutar la respectiva caracterización de la curva.
  1. Diseñar pieza en SolidWorks®: Se diseñará la geometría de las probetas utilizando el software de modelado 3d SolidWorks® en función de los esfuerzos cíclicos a los que se verán sometidas todas las muestras. Adicionalmente, se generarán los archivos STL que contendrán Las formas de cada capa del volumen del sólido controladas por la computadora.
  1. Generación del código G y simulación de impresión: Se tomará el archivo STL para generar el código G mediante el uso del Software Simplify3D® que contendrá la  descripción de las operaciones que deberá realizar la impresora por medio del control numérico; De tal manera que se podrán controlar y establecer las variables de ejecución del proceso de impresión 3D tales como el tiempo, temperatura del proceso, cantidad de material a utilizar, entre otros  y de ésta manera poder simular las condiciones requeridas para la correcta fabricación de las probetas.
  1. Compra de materia prima y equipos: Una vez determinado el número de probetas, se tendrá el cálculo de la cantidad de material a comprar, siempre procurando que sea del mismo proveedor y el mismo lote.
  1. Impresión de las probetas: Una vez comprado el material, se procede a realizar la impresión de cada una de las probetas a través de la empresa 3D ingeniería BQ.
  1. Aplicación de la resina: Antes de comenzar los ensayos de fatiga, se le aplica resina epóxica a la mitad de las probetas le Nylon impresas.
  1. Ensayos de fatiga: Se utilizará el equipo de ensayo de fatiga computarizado (EEFC) Edibon ubicado en el laboratorio de diseño aplicado de la Universidad del Atlántico para someter a fatiga rotativa las probetas impresas. El equipo consta de un motor eléctrico que tiene ajustado un acople en su eje con el fin de producir un agarre efectivo de las probetas y generar la velocidad angular deseada en el experimento, que está controlada por un sensor de rotación y un sistema de control que detiene el motor al detectar el rompimiento de la probeta.
  1. Tabulación de los datos: Se procede a tabular los datos de todos los ensayos para relacionar el esfuerzo de fatiga con los ciclos de vida a la falla.
  1. Análisis estadístico de resultados: Se realizará un análisis estadístico con el fin de verificar la influencia de las variables que representan un cambio significativo en la vida a fatiga del material. Posteriormente se realizará un análisis comparativo de la influencia de la resina en la resistencia a la fatiga y los ciclos a la falla de las probetas.
  1. Elaboración del documento final: Se procederá a realizar el documento final que muestre los resultados de los ensayos, los análisis de los resultados y las deducciones pertinentes a la investigación. posteriormente, se harán todos los procedimientos correspondientes a la sustentación ante el comité evaluador.
  1. Elaboración de un artículo científico: Será redactado un artículo científico que muestre los resultados y los análisis más importantes de la investigación, así como las respectivas anotaciones y conclusiones del experimento. Por supuesto, el artículo será revisado y publicado finalmente por una revista científica.
  1. Elaboración de un software: será creado un software con el objetivo de calcular el tiempo de vida de las probetas de nylon con y sin aplicación de resina.

CRONOGRAMA

ACTIVIDAD

Junio

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

Sem 1-2

Sem 3-4

Sem 1-2

Sem 3-4

Sem 1-2

Sem 3-4

Sem 1-2

Sem 3-4

Sem 1-2

Sem 3-4

Sem 1-2

Sem 3-4

Revisión bibliográfica

Seleccionar el experimento

Diseñar pieza en SolidWorks®

Generación del código G simulación de impresión en Simplify 3D®

Compra de materia prima y equipos

Adecuación de equipos

Impresión de las probetas

Aplicación de resinas

Ensayos de fatiga

        

Tabulación de los datos

Análisis estadístico de resultados

Elaboración del documento final

Elaboración articulo científico

Elaboración articulo software

PRESUPUESTO

Ítem

Descripción

Fuente

Tipo

Total

Est.

UA

3D Ing BQ

Esp

Efec

Costo unitario

Costo total

1

Horas de asesoría director x48H

X

X

$ 25.000

$ 1.200.000

2

Horas codirector x24H

X

X

$ 34.000

$ 816.000

3

Horas de estudiantes (2 est.) (18 hrs/semana) x24 semanas

X

X

$ 15.000

$ 12.960.000

4

Computador

X

X

$2.000.000

$ 2.000.000

5

Licencia de software SolidWorks® x1

X

X

$ 2.000.000

$ 2.000.000

6

Licencia de Statgraphics® x1

X

X

$557.347

$557.347

7

Licencia de Simplify3d®

X

X

$465.750

$465.750

8

Impresión de las probetas x16

X

X

$4.200

$ 67.200

9

Resina Epoxica XTC-3D (24 oz)

X

X

$ 147.815

$147.815

10

Rollo filamentos Nylon (Esun) por 1Kg

X

X

$ 139.000

$ 139.000

11

Costos de la adecuación de la maquina

X

X

$ 831.000

$831.000

12

Ensayo de fatiga x16

X

X

$ 30.000

$ 480.000

13

Alquiler de maquina impresión 20%

X

X

$1.200.000

$1.200.000

14

Costo de impresión de manual Edibon y Tomos

X

X

$60.000

$60.000

                                                                                                                                                          SUBTOTAL

                                                                                                                                               IMPREVISTOS (10%)

                                                                                                                                                 TOTAL

$ 22.924.112

$2.292.411

$25.216.524

...

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