Resumen
Procedure and device for calculating parameters for 3D injection printing of materials with time-varying rheological properties. The procedure comprises: obtaining storage shear modules (G') and loss (G'') of a polymeric material; calculation of a printing window (4) limited inferiorly by the time in which the modules intersect in storage shear (G') and loss (G'') at a low shear rate and superiorly by the time in which the material goes from liquid to solid behavior (G'=G'') at a high shear rate; definition of a pressure profile (5) that guarantees a constant flow through an extruder (9) of a 3D printer over time, and combination of printing window (4), rheological properties and pressure profile (5), with geometric properties of the extruder (9), obtaining printing parameters (6). (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
Reivindicaciones
1. REIVINDICACIONES 1. - Procedimiento de cálculo de parámetros de impresión 3D por inyección de materiales poliméricos con propiedades Teológicas variables en el tiempo, que proporciona un flujo de extrusión constante y fidelidad en la forma de un filamento extruido, estando el procedimiento caracterizado porque comprende las etapas de: - caracterización reológica (1) de un material pre-curado con propiedades Teológicas variables a lo largo del tiempo a diferentes velocidades de deformación, para obtener unos módulos en cizalla de almacenamiento (G') y de pérdida (G”), - obtención de una ventana de impresión (4) que comprende un límite inferior definido por el tiempo en el que se cruzan los módulos en cizalla de almacenamiento (G') y de pérdida (G”) a una velocidad de cizalla baja de hasta 0,05 rad/s, y un límite superior definido por el tiempo en el que el material pasa de un comportamiento tipo líquido a un comportamiento tipo sólido (G'>G”) a alta velocidad de cizalla comprendida en un rango de 30-300 rad/s, - obtención de unas propiedades Teológicas del material que comprenden la evolución de la viscosidad del material (4) y su dependencia con la velocidad de cizalla a lo largo del tiempo en la ventana de impresión (4), - definición de un perfil de presión (5) para el material, dentro de la ventana de impresión (4), que garantiza un caudal constante del material a través de un extrusor (9) de una impresora 3D por inyección a lo largo del tiempo, y - combinación en un modelo teórico (3) de las propiedades Teológicas del material a lo largo del tiempo durante la ventana de impresión (4) y el perfil de presión (5), con unas propiedades geométricas características del extrusor (9), que permite una estimación de la distribución espacial de velocidades de cizalla en el extrusor (9) y proporciona una estimación de las tensiones de cizalla generadas, - resolución del modelo teórico (3) para obtener unos parámetros de impresión (6) de la evolución de la presión aplicada en el extrusor (9), según las velocidades de extrusión deseadas, durante la ventana de impresión (4) necesaria para proporcionar un flujo de material constante que una vez depositado mantiene una fidelidad de forma. 2. - El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende una etapa adicional de envío de los parámetros variables de impresión (6) a una impresora 3D. 3. - El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende una etapa adicional en la que el límite inferior de la ventana de impresión (4) se define por un valor umbral mínimo de viscosidad compleja del material. 4. - El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la caracterización reológica (1) del material se realiza con un reómetro trabajando en condiciones isotérmicas oscilantes y a dos velocidades de cizalla diferentes. 5. - El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa de definición de un perfil de presión (5) se realiza utilizando un dispositivo equivalente al extrusor (9) de la impresora 3D acoplado a una máquina universal de ensayos. 6. - El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la etapa de definición de un perfil de presión (5) se realiza generando un modelo teórico de un proceso de impresión 3D que tiene en cuenta la geometría del extrusor (9) y unos ensayos Teológicos del material que proporcionan unos datos de dependencia de la viscosidad y del esfuerzo de cizalla del material con respecto a la velocidad de cizalla en diferentes puntos temporales. 7. - El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el límite inferior de la ventana de impresión (4) se define por el tiempo en el que se cruzan los módulos en cizalla de almacenamiento (G') y de pérdida (G”) a una velocidad de cizalla baja de 0,03 rad/s. 8. - El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la obtención del límite superior de la ventana de impresión (4) se define por el tiempo en el que el material pasa de un comportamiento tipo líquido a un comportamiento tipo sólido (G'>G”) a una velocidad de cizalla alta de 30 rad/s. 9. - Programa de ordenador configurado para ejecutar las etapas del procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8. 10. - Unidad de almacenamiento configurada para almacenar el programa de ordenador de acuerdo con la reivindicación 9. 11. - Dispositivo de impresión 3D por inyección de materiales con propiedades Teológicas variables en el tiempo, que comprende: - un pórtico (7), - una plataforma calefactable (8), vinculada al pórtico (7), para la deposición de uno o más materiales, - uno o más extrusores (9), para el modelado y la deposición de los materiales sobre la plataforma calefactable (8), estando el dispositivo caracterizado porque comprende adicionalmente: - uno o más controladores de presión (10) independientes, conectados a cada uno de los extrusores (9), - un procesador (11), conectado a los controladores de presión (10), en el que se ejecuta el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, de manera que se regula la presión y el tiempo de dispensación de los materiales.
