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Updated: Jan 29, 2026

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Published on: January 25, 2019

Comportamiento de Transición en la Fabricación Aditiva a Gran Escala de Materiales Mezclados

James Brackett¹, Elijah Charles², Matthew Charles²

¹The Bredesen Center for Interdisciplinary Research, University of Tennessee, Knoxville, TN 37996, USA.

|January 28, 2026

Resumen

La Fabricación Aditiva a Gran Escala (LFAM) ahora puede crear transiciones de materiales graduados utilizando un novedoso sistema de doble tolva en la plataforma Big Area Additive Manufacturing (BAAM). Este avance mejora la impresión 3D de compuestos al mejorar los límites de los materiales y reducir las fallas por delaminación.

Área de la Ciencia:

Ciencia de Materiales
Ingeniería de Fabricación
Fabricación Aditiva

Sus antecedentes:

La fabricación aditiva a gran escala (LFAM) permite la impresión 3D a escala de varios metros de compuestos utilizando material de alimentación peletizado.
Las técnicas multimaterial (MM) existentes en LFAM a menudo conducen a límites de material débiles y delaminación.
El sistema Big Area Additive Manufacturing (BAAM) es una plataforma clave de LFAM para aplicaciones industriales.

Objetivo del estudio:

Desarrollar e investigar una novedosa configuración de doble tolva para el sistema BAAM para permitir el cambio de material in situ.
Estudiar la influencia de los parámetros de extrusión y las propiedades del material en el comportamiento de la transición entre diferentes materiales.
Crear regiones de transición graduadas en piezas impresas en 3D, mitigando los puntos débiles encontrados en la fabricación aditiva multimaterial a gran escala (MM-LFAM) tradicional.

Principales métodos:

Se integró una configuración de doble tolva en la plataforma BAAM para un cambio de material sin interrupciones.
Se analizaron las transiciones de materiales utilizando análisis composicional correlacionado con el volumen extruido.
El comportamiento de la transición se modeló utilizando una función de distribución acumulativa (CDF) de Weibull.
Los factores investigados incluyeron la velocidad del tornillo de extrusión, el diseño del componente, la dirección de la transición y la viscosidad del material.

Principales resultados:

La velocidad del tornillo de extrusión tuvo un impacto insignificante en el comportamiento de la transición.
Los diseños de componentes destinados a mejorar la mezcla de materiales dieron como resultado regiones más grandes de material mezclado.
La diferencia relativa y el cambio en la viscosidad compleja influyeron significativamente en el tamaño de la región de transición de material mezclado.
Las transiciones de materiales se modelaron con éxito utilizando la CDF de Weibull.

Conclusiones:

El novedoso sistema de doble tolva crea eficazmente transiciones de materiales graduados en LFAM.
Se pueden lograr transiciones de materiales y propiedades sintonizables optimizando la selección de materiales compuestos y modificando las viscosidades complejas.
Este enfoque ofrece una vía para superar los problemas de delaminación en la fabricación aditiva multimaterial a gran escala (LFAM), mejorando la integridad estructural.

Palabras clave:

Fabricación Aditiva gran formato multimaterial compuestos termoplásticos

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