Aproximación a la caracterización reológica y mecánica de materiales en fresco de base cemento para fabricación aditiva

Abstract

Resumen

El presente trabajo tiene como objetivo caracterizar las principales propiedades mecánicas de materiales de base cemento en fresco para fabricación aditiva. Las características especiales de dosificación del material de base cemento para que se considere imprimible, hace necesario el desarrollo de nuevos procedimientos de ensayo. Estos procedimientos, alternativos a los descritos en las normas existentes, deben permitir una caracterización rápida y completa del material. Mediante los ensayos mecánicos a compresión simple, asistidos mediante métodos de correlación de imágenes, se puede obtener una caracterización completa en las etapas tempranas del material en fresco. Alternativamente, es de gran interés la búsqueda de correlaciones con otros ensayos de caracterización que sean fácilmente implementables en el control de calidad del proceso de impresión. Estas propiedades mecánicas, junto con las propiedades reológicas del material en fresco son utilizadas para el calibrado de un modelo mecánico de evolución del comportamiento de material frente al fallo plástico. De esta forma, se obtiene el modelo mecánico del material necesario para simular el proceso de impresión 3D, que permite evaluar la imprimabilidad de las piezas objeto de estudio.

Abstract

The aim of this work is to characterise the main mechanical properties of fresh cement- based materials for additive manufacturing. The special dosage characteristics of the cement-based material to be considered printable make it necessary to develop new test procedures. These procedures, as an alternative to those described in the existing standards, should allow a rapid and complete characterisation of the material. By means of simple mechanical compression tests and digital image correlation methods, a complete characterisation can be obtained in the early stages of the fresh material. Alternatively, it is of great interest to search for correlations with other characterisation tests that can be easily implemented in the quality control of the printing process. These mechanical properties, with the rheological properties of the fresh material, are used to calibrate a mechanical model of the evolution of the plastic failure of the material. In this way, the mechanical model of the material necessary to simulate the 3D printing process is obtained, which allows to evaluate the printability of an object.

Laburpena

Lan honen helburua da fabrikazio gehigarrirako zementu-oinarri freskoko materialen propietate mekaniko nagusiak ezaugarritzea. Inprimagarritzat jotzeko zementu-oinarriko materialaren dosifikazioaren ezaugarri bereziak direla eta, saiakuntza-prozedura berriak garatu behar dira. Prozedura horiek, dauden arauetan deskribatutakoen alternatiboak, materialaren karakterizazio azkar eta osoa ahalbidetu behar dute. Konpresio sinpleko saiakuntza mekanikoen bidez, irudien korrelazio-metodoen bidez lagunduta, karakterizazio osoa lor daiteke material freskoaren etapa goiztiarretan. Txandaka, oso interesgarria da inprimaketa-prozesuaren kalitate-kontrolean erraz inplementatu daitezkeen beste karakterizazio-saiakuntza batzuekin korrelazioak bilatzea. Propietate mekaniko horiek, freskoan dagoen materialaren propietate erreologikoekin batera, materialak akats plastikoaren aurrean duen portaeraren eboluzio-eredu mekaniko bat kalibratzeko erabiltzen dira. Horrela, materialaren eredu mekanikoa lortzen da, 3D inprimaketa-prozesua simulatzeko beharrezkoa dena, aztergai diren piezen inprimagarritasuna zehazteko helburuarekin.