Análisis de Modelo Hiperelástico No Lineal y Validación Numérica de Material PLA+ Impreso en 3D Incorporando Diversas Densidades de Relleno
Autores: Bhuiyan, Md Zisanul Haque; Khanafer, Khalil; Rafi, Ehasanul Islam; Shihab, Md Shadman
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis de Modelo Hiperelástico No Lineal y Validación Numérica de Material PLA+ Impreso en 3D Incorporando Diversas Densidades de Relleno
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Fabricación aditiva
Tecnología de impresión 3D
Modelado de materiales
Densidades de relleno
Modelo hiperelástico
Material PLA+
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
La fabricación aditiva (AM) o la tecnología de impresión 3D crea un objeto tangible al agregar capas sucesivas de materiales. Hoy en día, la impresión 3D se utiliza para desarrollar productos tanto metálicos como no metálicos. En el avance de la tecnología de impresión 3D, el diseño, modificación y prueba de muestras de material se vuelve muy simple, especialmente para materiales no metálicos, como materiales hiperelásticos, termoplásticos o similares al caucho. Sin embargo, se requiere un modelado y validación adecuados del material para el análisis de estos tipos de materiales. En este estudio, se analiza numéricamente el comportamiento del material de ácido poliláctico (PLA+) impreso en 3D para su validación en comparación con el análisis experimental para evaluar su comportamiento en ambos casos. La muestra fue diseñada en SolidWorks siguiendo las normas de dimensiones ASTM D638 con densidades de relleno adecuadas y un ángulo de raster o ángulo de orientación de relleno. Estas densidades de capas de relleno y ángulos de orientación juegan un papel importante en el comportamiento mecánico de la muestra. Este documento tiene como objetivo presentar una validación numérica de cinco densidades de relleno (20%, 40%, 60%, 80% y 100%) para un ángulo de orientación de relleno de +/-45 grados incorporando un modelo hiperelástico no lineal. Los resultados indican que las densidades de relleno afectan el comportamiento mecánico del material PLA+. El resultado también sugiere que los modelos de material hiperelástico neo-hookeano y Mooney-Rivlin son los que mejor se ajustan a estas cinco densidades de relleno lineales separadas. Sin embargo, el neo-hookeano es más fácil de analizar, ya que tiene solo un parámetro y se desarrolla una nueva ecuación en este estudio para determinar el parámetro para diferentes densidades de relleno.
Descripción
La fabricación aditiva (AM) o la tecnología de impresión 3D crea un objeto tangible al agregar capas sucesivas de materiales. Hoy en día, la impresión 3D se utiliza para desarrollar productos tanto metálicos como no metálicos. En el avance de la tecnología de impresión 3D, el diseño, modificación y prueba de muestras de material se vuelve muy simple, especialmente para materiales no metálicos, como materiales hiperelásticos, termoplásticos o similares al caucho. Sin embargo, se requiere un modelado y validación adecuados del material para el análisis de estos tipos de materiales. En este estudio, se analiza numéricamente el comportamiento del material de ácido poliláctico (PLA+) impreso en 3D para su validación en comparación con el análisis experimental para evaluar su comportamiento en ambos casos. La muestra fue diseñada en SolidWorks siguiendo las normas de dimensiones ASTM D638 con densidades de relleno adecuadas y un ángulo de raster o ángulo de orientación de relleno. Estas densidades de capas de relleno y ángulos de orientación juegan un papel importante en el comportamiento mecánico de la muestra. Este documento tiene como objetivo presentar una validación numérica de cinco densidades de relleno (20%, 40%, 60%, 80% y 100%) para un ángulo de orientación de relleno de +/-45 grados incorporando un modelo hiperelástico no lineal. Los resultados indican que las densidades de relleno afectan el comportamiento mecánico del material PLA+. El resultado también sugiere que los modelos de material hiperelástico neo-hookeano y Mooney-Rivlin son los que mejor se ajustan a estas cinco densidades de relleno lineales separadas. Sin embargo, el neo-hookeano es más fácil de analizar, ya que tiene solo un parámetro y se desarrolla una nueva ecuación en este estudio para determinar el parámetro para diferentes densidades de relleno.