Manufactura de estructuras 3D en bronce utilizando fabricación por filamento fundido y sinterizado
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Resumen en español
RESUMEN: en el presente estudio se investigaron los efectos de la temperatura y el tiempo de sinterización en las propiedades mecánicas básicas y microestructura de piezas de bronce fabricadas mediante el proceso de fabricación por fusión de filamento fundido y sinterizado (FFFS). Se realizó un diseño de experimentos para establecer las variables esenciales del proceso de sinterización y un análisis del cambio volumétrico para definir los parámetros de fabricación. Se realizaron mediciones y análisis de las propiedades mecánicas. De igual manera, se llevó a cabo una caracterización de la microestructura con el propósito de identificar morfológicamente las fases resultantes del proceso de sinterizado. Los resultados mostraron que a medida que se incrementaba el tiempo de sinterización, tanto el esfuerzo de fluencia como el esfuerzo máximo mejoraron. De esta manera, es el tiempo de sinterización una variable controlable para optimizar las propiedades mecánicas del material. Por lo anterior, se sugieren procesos de sinterización prolongados que pueden resultar en una estructura de bronce con mejor desempeño mecánico. Por otro lado, los ensayos de tracción mostraron una fractura dúctil, debido a las características intrínsecas del material utilizado. En conclusión, este estudio brinda una comprensión más profunda de los efectos del tiempo y temperatura de sinterización en las propiedades mecánicas de bronce fabricado mediante FFFS. Estos resultados tienen importantes implicaciones para la industria de materiales, ya que permiten optimizar el proceso de sinterización y obtener materiales más resistentes y duraderos.
Resumen en inglés
ABSTRACT: the present study investigated the effects of temperature and sintering time on the basic mechanical properties and microstructure of bronze parts produced by fused filament fabrication and sintering (FFFS) process. To achieve this, an experimental design was conducted to establish the essential variables of the sintering process and a volumetric change analysis to define the manufacturing parameters. Subsequently, measurements and analyses of the mechanical properties were carried out, focusing on deformation resistance and maximum load capacity. Furthermore, microstructural characterization was performed to morphologically identify the phases resulting from the sintering process. The results showed that both yield strength and maximum stress improved with increasing sintering time. Thus, the sintering time serves as a controllable variable to optimize the mechanical properties of the material. It is suggested that prolonged sintering processes can result in a bronze structure with enhanced mechanical performance. Additionally, the tensile tests exhibited a ductile fracture, attributed to the intrinsic characteristics of the material used. In conclusion, this study provides a deeper understanding of the effects of sintering time and temperature on the mechanical properties of bronze produced by FFFS. These findings have significant implications for the materials industry, enabling the optimization of the sintering process and the production of more robust and durable materials.