Desarrollo de un sistema mecatrónico para ensayo de tensión en plásticos de impresión 3D bajo la norma ASTM D638

Abstract

This report presents the development of a mechatronic system that will carry out tensile tests on 3D printing plastics like PLA, PLA+, ABS, and PETG, according to the international ASTM D638 standard [1]. The project is intended for the Mechatronic Engineering Laboratory at Universidad Tecnológica de Bolívar, to fill the gap in availability of specialized equipment for characterization of the mechanical properties of these materials in an educational and research environment. The detailed design for ensuring stability and robustness includes a dual-column frame with various carefully chosen components that provide precision and durability. The system comes with wedge grips for tensile testing, a system of force actuation, transmission, sensors for correct measurement of force and deformation, and an intuitive software platform that controls and monitors the test. Features included ensure reliable test repeatability, operational safety, and compliance with the parameters and restrictions set 7 by the ASTM D638 standard for this type of test. It serves academic, research, and collaborative needs and significantly contributes to continuous improvement in the practical formation of students and encourages their involvement in innovative projects. Even though conceptual design and necessary calculations for the functioning of the machine were already realized, the implementation is pending because of the lack of key components that have to be installed, and testing of the final design.

Este informe presenta el desarrollo de un sistema mecatrónico que realizará ensayos de tracción en plásticos de impresión 3D, como PLA, PLA+, ABS y PETG, de acuerdo con la norma internacional ASTM D638 [1]. El proyecto está destinado al Laboratorio de Ingeniería Mecatrónica de la Universidad Tecnológica de Bolívar, para suplir la falta de equipos especializados en la caracterización de las propiedades mecánicas de estos materiales en un entorno educativo e investigativo. El diseño detallado para garantizar estabilidad y robustez incluye un marco de doble columna junto con varios componentes cuidadosamente seleccionados que brindan precisión y durabilidad. El sistema cuenta con mordazas de cuña para los ensayos de tracción, un sistema de accionamiento y transmisión de fuerzas, sensores para la correcta medición de fuerza y deformación, y una plataforma de software intuitiva que controla y supervisa los ensayos. Las características incluidas aseguran la repetibilidad confiable de los ensayos, la seguridad operativa y el cumplimiento de los parámetros y restricciones establecidos por la norma ASTM D638 para este tipo de ensayos. Este sistema satisface las necesidades académicas, investigativas y colaborativas, contribuyendo significativamente a la mejora continua de la formación práctica de los estudiantes y fomentando su participación en proyectos innovadores. Convirtiendose así en un gran aporte academico que impulsa la investigacion para el desarrollo de proyectos similares, generando un impacto significativo en dicho ambito academico.