Propagación de grietas en materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras e impresos por deposición fundida

Abstract

El estudio presenta la apertura y propagación de grietas en materiales compuestos impresos en 3D. El material tiene una matriz de nailon con fibra de carbono corta incrustada y está reforzado con fibras continuas de Kevlar. Se realizaron ensayos de flexión en tres puntos a 5 probetas con diferentes espesores. Los ensayos fueron grabados digitalmente para obtener fotografías instantáneas y extraer, mediante técnicas de tratamiento de imágenes, los datos de carga, apertura y longitud de fisura. No existen estándares para el análisis de propagación de grietas asociados con los materiales compuestos fabricados mediante impresión 3D. Por lo tanto, se utilizó como guía la norma ASTM E-399, utilizada en materiales sólidos isotrópicos, y se eligió el tipo de espécimen SENT. El límite de crecimiento de fisura se estimó en 8,5 N/mm y la apertura de fisura en 10 N/mm. Además, el análisis de microscopía identificó la fractografía del material según las zonas de los especímenes (inicio de grieta, transición y ruptura final). Los mecanismos de falla observados fueron el agrietamiento de la matriz, el desprendimiento de fibras-matriz y rotura de fibras.