Diseño y construcción de un dispositivo extrusor de probetas para estudios de concretos aptos para la impresión 3D

Abstract

La tecnología de impresión 3D en los últimos años ha tomado un notable impulso, abarcando un amplio espectro de rubros. En particular, esta memoria se concentra en la aplicación de esta tecnología en el área de la construcción, específicamente en la impresión 3D por extrusión de hormigón. Debido a la complejidad inherente en la tecnología, esta memoria se adscribe a la iniciativa Beauchef Proyecta de financiar proyectos multidisciplinarios innovadores y desafiantes. Particularmente este proyecto comprende la inclusión de alumnos de Ingeniería Civil y Computación. Este proyecto comprende el diseño y construcción de un prototipo de impresora 3D de hormigón, con el fin de realizar las probetas requeridas para el estudio y ensayos de concretos aptos para la impresión 3D. Se decidió realizar un prototipo para preparación de probetas, debido a que el estudio de las propiedades de los concretos aptos para impresión 3D a mayor escala se encuentra aún en desarrollo. La impresora 3D diseñada, bautizada Hefesto 3D, corresponde a un modelo cuyo desplazamiento es del tipo cartesiano, el cual posee un extrusor para concreto en su cabezal principal, que está compuesto por un tornillo de Arquímedes. Esta configuración fue seleccionada por su facilidad de construcción y robustez requerida para la deposición del concreto. La impresora tiene un volumen útil de 800x800x600mm con el cual se pueden preparar distintas figuras de probetas para el estudio de concreto idóneos para impresión 3D. Como prototipo se logró un diseño que cumple con el requerimiento funcional planteado inicialmente, se realizaron algunas dos pruebas de impresión 3D de concreto. Estas pruebas determinaron que la funcionalidad de la impresora se logra, sin embargo se encontraron varios resultados para la optimización y mejoras de la impresora 3D, discutidos en este reporte. Se realizan pruebas de funcionamiento con una sola fórmula de concreto. Finalmente, cabe señalar que esta impresora es sólo un punto de partida para una serie de proyectos de investigación tanto en la disciplina civil, mecánica y computación. Desde el área civil, se pueden investigar una serie de parámetros del concreto. En la disciplina mecánica, investigar mejoras de diseño, componentes, materiales y creación de nuevos equipos de apoyo a la impresora 3D, como el bombeo del material.