Optimización Del Proceso De Manufactura De Un Filamento Biocompatible De Bajo Costo Para Impresión 3D.

El presente proyecto de investigación busca generar alternativas de bajo costo para la fabricación de biopartes por medio de la optimización del proceso de manufactura de un filamento biocompatible para impresión 3D, a través de un exhaustivo proceso de limpieza del que se obtuvo tres tamaños de pol...

Full description

Autores:
Urrego Lopez, Juan Pablo
Guevara Reyes, Valentina
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/15493
Acceso en línea:
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Palabra clave:
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description El presente proyecto de investigación busca generar alternativas de bajo costo para la fabricación de biopartes por medio de la optimización del proceso de manufactura de un filamento biocompatible para impresión 3D, a través de un exhaustivo proceso de limpieza del que se obtuvo tres tamaños de polvo de hueso diferentes: Fino 125 µm, Medio 250 µm y Grueso 600 µm. Seguido de un análisis de transferencia de calor de sistemas concentrados, con el cual, se determinaron los puntos óptimos de operación de la extrusora para unos filamentos con mejores características y, a su vez, una mejor incorporación del elemento reforzante con el uso de acetato de polivinilo como agente compatibilizante. Se elaboraron un total de 19 tipos de filamentos, variando su porcentaje en peso 10%, 20% y 30%, junto con el tamaño del polvo de hueso; estos se caracterizaron mecánicamente a tracción bajo la norma ASTM D638. Se obtuvo que el porcentaje en peso óptimo de polvo de hueso es del 10% y que el tamaño con mejores propiedades mecánicas es el de tamaño medio (250 µm), siendo así el filamento M10CC aquel que presenta una mejora significativa respecto a los demás, con un aumento del 25% en el módulo de elasticidad, un 23% en el esfuerzo de fluencia y un 12% en el esfuerzo máximo a la tracción.
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Seguido de un análisis de transferencia de calor de sistemas concentrados, con el cual, se determinaron los puntos óptimos de operación de la extrusora para unos filamentos con mejores características y, a su vez, una mejor incorporación del elemento reforzante con el uso de acetato de polivinilo como agente compatibilizante. Se elaboraron un total de 19 tipos de filamentos, variando su porcentaje en peso 10%, 20% y 30%, junto con el tamaño del polvo de hueso; estos se caracterizaron mecánicamente a tracción bajo la norma ASTM D638. Se obtuvo que el porcentaje en peso óptimo de polvo de hueso es del 10% y que el tamaño con mejores propiedades mecánicas es el de tamaño medio (250 µm), siendo así el filamento M10CC aquel que presenta una mejora significativa respecto a los demás, con un aumento del 25% en el módulo de elasticidad, un 23% en el esfuerzo de fluencia y un 12% en el esfuerzo máximo a la tracción.PregradoIngeniero MecánicoThis research project aims to generate low-cost alternatives for the manufacturing of bioparts through the optimization of the manufacturing process of a biocompatible filament for 3D printing. This involves a thorough cleaning process that resulted in three different sizes of bone powder: Fine 125 µm, Medium 250 µm, and Coarse 600 µm. Followed by an analysis of heat transfer from concentrated systems, determining the optimal operating points for the extruder to produce filaments with improved characteristics and enhanced incorporation of the reinforcing element through the use of polyvinyl acetate as a compatibilizing agent. A total of 19 filament types were produced, varying in weight percentage (10%, 20%, and 30%) along with the bone powder size. These filaments were mechanically characterized in tension according to ASTM D638 standards. It was determined that the optimal weight percentage of bone powder is 10%, and the size with the best mechanical properties is the medium size (250 µm). Therefore, the M10CC filament showed a significant improvement compared to others, with a 25% increase in the modulus of elasticity, a 23% increase in yield strength, and a 12% increase in maximum tensile strength.application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingeníerias FisicomecánicasIngeniería MecánicaEscuela de Ingeniería MecánicaFilamento BiocompatibleBiopolímeroPLAHuesoCerdoPVABiocompatible FilamentBiopolymerPLABonePorkPVAOptimización Del Proceso De Manufactura De Un Filamento Biocompatible De Bajo Costo Para Impresión 3D.Optimization of the Manufacturing Process of a Low-Cost Biocompatible Filament for 3D PrintingTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bccehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fORIGINALCarta de autorizacion.pdfCarta de autorizacion.pdfapplication/pdf218443https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/563374ee-27c1-4a65-8064-9b7ba7bdfc70/download18b3ec030b096c5715f47386b7f46f2aMD52Nota de proyecto.pdfNota de proyecto.pdfapplication/pdf261103https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/9d6e5faa-0a7b-46d9-86eb-dd029ba0983b/downloadb8280c12ae292b1f43fd26cee6cc49acMD54Carta autorizacion.pdfCarta autorizacion.pdfapplication/pdf180127https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/3470fee3-43f6-44aa-8418-fc9c58ede187/download46308b3586f809f1db0d690031c7ba9aMD56Documento.pdfDocumento.pdfapplication/pdf922323https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/60a7d870-807d-4d73-8a8b-b63bf488f7dc/download880734d5190a172a8e91ce70b0e4e8dfMD57LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82237https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/3bc6e6dd-8f66-417f-828d-96bab5e39dc7/downloadd6298274a8378d319ac744759540b71bMD5520.500.14071/15493oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/154932023-11-17 16:36:25.715http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessembargohttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.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