Comportamiento en fricción y desgaste de ácido poliláctico (PLA) con distintos patrones y densidades de relleno

Abstract

En los últimos años las piezas construidas por técnicas de modelado por deposición fundida (FDM) con ácido poliláctico (PLA) han sido ampliamente utilizadas para diversas aplicaciones. En tecnologías del transporte, este material y técnicas se emplean para la elaboración de componentes estructurales y mecánicos de prototipos vehiculares a escala. Las propiedades tribológicas de las piezas manufacturadas por estas técnicas no solo dependen del material, sino también del tipo de densidad y patrón de relleno. El presente trabajo tiene como objetivo comparar las características en desgaste y fricción de pines de PLA con dos patrones y tres diferentes densidades de rellenos sobre discos abrasivos en ensayos Pin-on-Disk. Los ensayos se realizaron a velocidad de 0,033 m/s con carga de 40 N durante 1800 s. Se ha observado que la densidad de deposición tiene mayor influencia en parámetros tribológicos que el patrón de relleno. Se observa una clara tendencia de reducción de la tasa de desgaste con el aumento de la densidad de relleno. Los pines con densidad de relleno de 100% presentan una reducción de la tasa de desgaste de un 44% respecto de los pines con un 50% de densidad de relleno en ensayos con papel abrasivo (grit 150). En los ensayos con papeles abrasivos más finos (grit 600) también se observa una reducción del desgaste con el aumento de la densidad de relleno. El comportamiento en fricción permanece prácticamente estable indistintamente de patrón y densidad de relleno para un mismo papel abrasivo en la contraparte, mostrando un coeficiente de fricción promedio en el periodo estable de 0,6.

In recent years, parts built by fused deposition modeling (FDM) techniques with polylactic acid (PLA) have been widely used for various applications. In transportation technologies, these materials and techniques are used to produce structural and mechanical components of scale vehicle prototypes. The tribological properties of parts manufactured by these techniques not only depend on the material but also on the type of density and filling pattern. The objective of this work is to compare the wear and friction characteristics of PLA pins with two patterns and three different filler densities on abrasive discs in Pin-on-Disk tests. The tests were carried out at a speed of 0.033 m/s with a load of 40 N for 1800 s. It has been observed that the deposition density has a greater influence on tribological parameters than the filling pattern. A clear trend of reduced wear rate is observed with increasing filling density. Pins with 100% filling density show a reduction in wear rate of 44% compared to pins with 50% filling density in tests with abrasive paper (grit 150). In tests with finer abrasive papers (grit 600), a reduction in wear is also observed with increasing filler density. The friction behavior remains practically stable regardless of pattern and filling density for the same abrasive paper on the counterpart, showing an average friction coefficient in the stable period of 0.6.