Unfried Silgado, JimyRivero Romero, Oswaldo2023-02-282023-02-282023-02-27https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/7251Los residuos provenientes de cultivos agroindustriales han mostrado ser fuentes interesantes de materia prima potencial para la obtención de materiales compuestos novedosos, ya sea como refuerzos de fibra o de partículas, lo que puede facilitar la posibilidad de mejorar a nivel socioeconómico la cadena de valor agroindustrial. Por tanto, el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto que tiene la variación del contenido y la orientación de fibra en las propiedades mecánicas de un material compuesto de matriz polimérica y refuerzo de fibra del pseudotallo del plátano aplicando la técnica de impresión 3D por fabricación de filamento fundido (FFF) con impregnación in-situ. Para ello, fueron evaluados parámetros de impresión para establecer una adecuada deposición del material compuesto, donde se encontró una la relación existente entre las velocidades de impresión y la velocidad de extrusión, minimizando así daños en la integridad física de la fibra, y generando volúmenes 3D de material termoplástico impregnado con fibra continua de plátano. Los resultados mostraron una tendencia a la disminución de la resistencia a tensión y flexión del material obtenido al variar el contenido y la orientación fibra, que respaldados con el análisis de varianza ANOVA mostraron un efecto significativo. Esto fue atribuido a las condiciones en la intercara entre los materiales, y a las características morfológicas del material de refuerzo utilizado.RESUMEN ................................................................................................................ 1ABSTRACT .............................................................................................................. 21. Capítulo I. Descripción del trabajo de investigación ..................................... 11.1. Introducción ....................................................................................................................... 11.2. Objetivos ............................................................................................................................ 51.2.1. Objetivo general .................................................................................................................... 51.2.2. Objetivos específicos ............................................................................................................. 51.3. Estructura de la tesis .......................................................................................................... 61.4. Revisión de literatura ......................................................................................................... 71.4.1. Materiales compuestos .......................................................................................................... 71.4.1.1. Matriz polimérica .......................................................................................................... 81.4.1.2. Ácido Poliláctico (PLA) ................................................................................................ 91.4.1.3. Fibras naturales como material de ingeniería ................................................................ 91.4.1.4. Fibras del pseudotallo del plátano ............................................................................... 101.4.1.5. Influencia del contenido de refuerzo en materiales compuestos ................................. 111.4.1.6. Orientación de las fibras en compuesto ....................................................................... 121.4.2. Fabricación de materiales compuestos con matriz polimérica a partir de impresión 3D .... 131.4.2.1. Fabricación por Filamento Fundido (FFF) .................................................................. 141.4.2.2. Fabricación por filamento fundido (FFF) con impregnación in-situ ........................... 151.4.2.3. Parámetros del proceso de fabricación del filamento fundido con impregnación in-situ... 161.5. Trabajos derivados ........................................................................................................... 192. Capítulo II. Diseño experimental ................................................................... 222.1. Hipótesis .......................................................................................................................... 222.2. Universo........................................................................................................................... 222.3. Variables .......................................................................................................................... 232.4. Recolección de datos ....................................................................................................... 252.5. Limitaciones y supuestos ................................................................................................. 273. Capítulo III. Fabricación de compuestos de matriz termoplástica reforzados con fibra de plátano mediante FFF con impregnación in-situ ....... 283.1. Introducción ..................................................................................................................... 283.2. Materiales y métodos ....................................................................................................... 293.2.1. Materiales ............................................................................................................................ 293.2.1.1. Fibra del pseudotallo del plátano ................................................................................. 293.2.1.2. Análisis morfológico de las fibras ............................................................................... 313.2.1.3. Análisis Termogravimétrico de las fibras .................................................................... 323.2.1.4. Matriz termoplástica .................................................................................................... 333.2.1.5. Calorimetría diferencial de barrido para la matriz ....................................................... 343.2.2. Elaboración del material compuesto ................................................................................... 353.2.2.1. Preparación del equipo de impresión 3D ..................................................................... 353.2.2.2. Pruebas preliminares para impresión in situ ................................................................ 363.2.2.3. Realización del Código G para el control de la pieza de impresión ............................ 373.2.2.4. Fabricación del material compuesto ............................................................................ 393.2.2.5. Determinación del contenido de fibra ......................................................................... 403.2.2.6. Caracterización del material compuesto ...................................................................... 403.2.2.7. Defectos microestructurales y parámetros de impresión ............................................. 413.3. Resultados ........................................................................................................................ 453.3.1. Caracterización morfológica de la fibra .............................................................................. 453.3.2. Análisis Termogravimétrico (TGA) y Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) ............ 473.3.3. Deposición del material termoplástico impregnado con fibra de plátano ........................... 513.3.4. Evaluación del contenido de fibra respecto la orientación .................................................. 553.3.5. Propiedades mecánicas ........................................................................................................ 573.3.6. Defectos microestructurales ................................................................................................ 593.3.6.1. Resultados experimentales .......................................................................................... 593.3.6.2. Efecto de parámetros del proceso en la excentricidad de la fibra ................................ 603.3.6.3. Efecto de parámetros del proceso en el nivel de porosidad ......................................... 613.3.6.4. Formación de poros en el material compuesto ............................................................ 643.4. Conclusiones .................................................................................................................... 664. Capítulo IV. Propiedades mecánicas de compuestos termoplásticos reforzado con fibra de plátano fabricado por FFF ............................................. 684.1. Introducción ..................................................................................................................... 684.2. Materiales y métodos ....................................................................................................... 694.2.1. Materiales ............................................................................................................................ 694.2.1.1. Caracterización del material de refuerzo ..................................................................... 704.2.2. Fabricación de las muestras para ensayos mecánicos ......................................................... 714.2.3. Caracterización mecánica del material compuesto .............................................................. 734.3. Resultados ........................................................................................................................ 754.3.1. Caracterización del material de refuerzo ............................................................................. 754.3.2. Propiedades mecánicas del material compuesto .................................................................. 794.3.2.1. Resistencia a tensión .......................................................................................................... 794.3.2.2. Resistencia a flexión .................................................................................................... 834.4. Conclusiones .................................................................................................................... 865. Capítulo V. Influencia de la variación del contenido y orientación de fibra en las propiedades mecánicas de compuesto termoplástico reforzado con fibra de plátano ................................................................................................................ 885.1. Introducción ..................................................................................................................... 885.2. Materiales y métodos. ...................................................................................................... 885.2.1. Diseño experimental ............................................................................................................ 885.3. Resultados ........................................................................................................................ 895.3.1. Resultados experimentales .................................................................................................. 895.3.2. Efecto del contenido y la orientación sobre la resistencia a tensión.................................... 905.3.3. Efecto del contenido y la orientación sobre la resistencia a flexión .................................... 945.4. Conclusiones .................................................................................................................... 966. Conclusiones Generales y futuros trabajos .................................................. 986.1. Objetivo específico I ........................................................................................................ 986.2. Objetivo específico II ...................................................................................................... 996.3. Objetivo específico III ..................................................................................................... 996.4. Futuros trabajos ............................................................................................................. 1007. Anexos ............................................................................................................. 1017.1. Impresión con fibra a partir de equipo FFF ................................................................... 1017.1.1. Junta de PLA en fibras del pseudotallo del plátano ........................................................... 1017.1.2. Adición de trayectorias en el código G para ingresar fibras .............................................. 1027.2. Método de análisis de imágenes para determinar el nivel de porosidad ....................... 1028. Bibliografía ..................................................................................................... 105application/pdfspaCopyright Universidad de Córdoba, 2023Trabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Fabricación de filamento fundido (FFF) con impregnación in-situFibras del pseudotallo del plátanoMateriales compuestosPropiedades mecánicasFused filament fabrication (FFF) with in-situ impregnationBanana pseudostem fibersComposite materialsMechanical properties