Search

Aquest treball pretén demostrar quins efectes existeixen quan s’aplica l’operació de brunyit en peces polimèriques impreses amb la tècnica d’extrusió de material (MEX). Així doncs, es vol analitzar si el grau d’emplenament de les peces condiciona la rugositat superficial abans i després de ser mecanitzades. Els sòlids d’aquest estudi han estat fabricats amb àcid polilàctic (PLA) i han estat processats amb la tècnica de brunyit amb bola assistida amb i sense vibracions (VABB i NVABB). Les dades resultants mostren una millora significativa de la rugositat superficial a mesura que s’augmenta el grau percentual d’emplenament de les peces. Finalment, s’observa com de manera anterior i posterior al brunyit, el grau d’emplenament dels sòlids influencia notablement l’acabatsuperficial., Este trabajo pretende demostrar qué efectos existen cuando se aplica la operación de bruñido en piezas poliméricas impresas con la técnica de extrusión de material (MEX). Por lo tanto, se pretende analizar si el grado de relleno de las piezas condiciona la rugosidad superficial antes y después de ser mecanizadas. Los sólidos de este estudio han sido fabricados con ácido poliláctico (PLA) y han sido procesados con la técnica de bruñido con bola asistida con y sin vibraciones (VABB y NVABB). Los datos resultantes muestran una mejora significativa de la rugosidad superficial a medida que se aumenta el grado porcentual de llenado de las piezas. Finalmente, se observa cómo de manera anterior y posterior al bruñido, el grado de relleno de los sólidos influye notablemente en el acabado superficial., This paper aims to demonstrate the effects that occur when the burnishing operation is applied to polymeric parts printed with the Material Extrusion (MEX) technique. Therefore, it is intended to analyse whether the infill degree of the parts will impact the surface roughness before and after being machined. The solids in this study have been manufactured with Polylactic Acid (PLA) and have been processed with the ball burnishing technique assisted with and without vibrations (VABB and NVABB). The resulting data show a significant improvement in surface roughness as the percentage infill degree of the parts is increased. Finally, it is observed how both before and after burnishing, the infill degree of the solids significantly influences the surface finish.

Esta tesis tiene como objetivo analizar las propiedades superficiales y mecánicas de piezas impresas en 3D después de diversas técnicas de post-procesamiento. Inicialmente, se revisan técnicas avanzadas de fabricación aditiva y sus aplicaciones en materiales poliméricos para establecer una base teórica. La investigación luego se centra en los detalles de los polímeros HP Multi Jet Fusion (MJF) y su caracterización. Se diseñaron y fabricaron especímenes de prueba según normas establecidas. El estudio se divide en dos partes principales: el ensayo de flexión de cuatro puntos, que mide características mecánicas, y la evaluación de parámetros de rugosidad superficial. Los resultados muestran correlaciones significativas entre las técnicas de post-procesamiento y tanto la calidad superficial como las propiedades mecánicas de las piezas impresas en 3D por MJF. Esta investigación destaca el papel crítico del post-procesamiento en la optimización del rendimiento de las piezas impresas en 3D por MJF. Los hallazgos ofrecen ideas valiosas para las industrias que buscan aprovechar la tecnología MJF para aplicaciones de alto rendimiento, proporcionando una base para seleccionar métodos de post-procesamiento adecuados para lograr resultados deseados tanto en calidad superficial como en robustez mecánica., This thesis aims to analyze the surface and mechanical properties of 3D printed parts after various post-processing techniques. Initially, advanced additive manufacturing techniques and their applications to polymer materials are reviewed to establish a theoretical foundation. The research then focuses on the specifics of HP Multi Jet Fusion (MJF) polymers and their characterization. Test specimens were designed and fabricated according to established standards. The study is divided into two main parts: the four-point bending test, which measures mechanical characteristics, and the evaluation of surface roughness parameters. The results show significant correlations between post-processing techniques and both surface quality and mechanical properties of MJF 3D printed parts. This research highlights the critical role of post-processing in optimizing the performance of MJF 3D printed parts. The findings offer valuable insights for industries seeking to leverage MJF technology for high-performance applications, providing a basis for selecting appropriate post-processing methods to achieve desired outcomes in both surface quality and mechanical robustness., Aquesta tesi té com a objectiu analitzar les propietats superficials i mecàniques de les peces impreses en 3D després de l’aplicació de diverses tècniques de post-processament. En primer lloc, es revisen tècniques avançades de fabricació additiva i les seves aplicacions en materials polimèrics per establir una base teòrica sòlida. A continuació, la investigació se centra en els polímers de HP Multi Jet Fusion (MJF) i la seva caracterització específica. Es van dissenyar i fabricar espècimens de prova segons els estàndards establerts. L’estudi es divideix en dues parts principals: la prova de flexió en quatre punts, que mesura les característiques mecàniques, i l’avaluació dels paràmetres de rugositat superficial. Els resultats mostren correlacions significatives entre les tècniques de post-processament i la qualitat superficial, així com les propietats mecàniques de les peces impreses en 3D mitjançant MJF. Aquesta investigació ressalta el paper crucial del post-processament en l’optimització del rendiment de les peces impreses en 3D amb MJF. Les troballes proporcionen perspectives valuoses per a les indústries que busquen aprofitar la tecnologia MJF per a aplicacions d’alt rendiment, oferint una base per a la selecció de mètodes de post-processament adequats per aconseguir els resultats desitjats en termes de qualitat superficial i robustesa mecànica.

Aquest estudi s'enfoca a millorar les propietats del titani pur de grau 2 per al seu ús en implants ossis. Es va utilitzar la tècnica d'impressió 3D Direct Ink Writing (DIW) per a fabricar mostres, les quals van ser tractades amb plata i calci per a estimular l'osteointegració i millorar la resistència antibacteriana. Posteriorment, es van esterilitzar mitjançant autoclau, radiació gamma i òxid etilè i es van comparar amb mostres que no van ser esterilitzades, per a avaluar l'efecte del procés d'esterilització en les propietats del material. Per a estudiar l'efecte de l'esterilització, es va realitzar una caracterització superficial mitjançant microscòpia electrònica de rastreig (SEM) i espectroscopía de fotoelectrons de raigs X (XPS), assegurant així que es genera l'estructura esperada. Es van realitzar assajos d'alliberament d'ions, proves microbiològiques i assajos d'adhesió cel·lular amb la finalitat d'avaluar la capacitat antimicrobiana i biocompatibilitat de les provetes. Addicionalment s'analitzen i s'estudien les diferents propietats mecàniques del titani, per a així justificar la selecció d'aquest material i del patró Honeycomb (HC). Els resultats van destacar una certa influència de la tècnica d'impressió 3D, però els tractaments termoquímics van ser els que van repercutir més en les propietats de les mostres. Encara que es va observar un cert impacte del mètode d'esterilització, les diferències principals entre les mostres esterilitzades i no esterilitzades estaven relacionades amb processos previs. Se suggereix millorar la precisió de la impressió 3D i realitzar controls mitjançant la tècnica SEM, en diferents etapes dels tractaments termoquímics. Això ajudaria a determinar les diferents propietats i milloraria la qualitat dels empelts ossis., Este estudio se enfoca en mejorar las propiedades del titanio puro de grado 2 para su uso en implantes óseos. Se utilizó la técnica de impresión 3D “Direct Ink Writing” (DIW) para fabricar muestras, las cuales fueron tratadas con plata y calcio para estimular la osteointegración y mejorar la resistencia antibacteriana. Posteriormente, se esterilizaron mediante autoclave, radiación gamma y óxido etileno y se compararon con muestras que no fueron esterilizadas, para evaluar el efecto del proceso de esterilización en las propiedades del material. Para estudiar el efecto de la esterilización, se realizó una caracterización superficial mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS), asegurando así que se genera la estructura esperada. Se realizaron ensayos de liberación de iones, pruebas microbiológicas y ensayos de adhesión celular con el fin de evaluar la capacidad antimicrobiana y biocompatibilidad de las probetas. Adicionalmente se analizan y se estudian las distintas propiedades mecánicas del titanio, para así justificar la selección de este material y del patrón Honeycomb (HC). Los resultados destacaron cierta influencia de la técnica de impresión 3D, pero los tratamientos termoquímicos fueron los que repercutieron más en las propiedades de las muestras. Aunque se observó cierto impacto del método de esterilización, las diferencias principales entre las muestras esterilizadas y no esterilizadas estaban relacionadas con procesos previos. Se sugiere mejorar la precisión de la impresión 3D y realizar controles mediante la técnica SEM, en distintas etapas de los tratamientos termoquímicos. Esto ayudaría a determinar las distintas propiedades y mejoraría la calidad de los injertos óseos., This study focuses on improving the properties of pure grade 2 titanium for use in bone implants. The Direct Ink Writing (DIW) 3D printing technique was used to produce samples treated with silver and calcium, to promote osseointegration and improve antibacterial resistance. The samples were then sterilised by autoclaving, gamma irradiation and ethylene oxide and compared with unsterilised samples to evaluate the effect of the sterilisation process on material properties. To investigate the effect of sterilisation, surface characterisation was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to ensure that the expected structure was produced. Ion release test, microbiological tests and cell adhesion tests were performed to evaluate the antimicrobial capacity and biocompatibility of the samples. In addition, the different mechanical properties of titanium were analysed and studied to justify the choice of this material and the Honeycomb (HC) pattern. The results showed some influence of the 3D printing technique, but it was the thermochemical treatments that had the biggest effect on the properties of the samples. Although some effect of the sterilisation method was observed, the main differences between sterilised and non-sterilised samples were related to the previous processes. It is suggested that the accuracy of 3D printing be improved, and SEM controls be carried out at different stages of the thermochemical treatments. This would help to determine the different properties and improve the quality of the bone grafts., Aquest estudi s'enfoca a millorar les propietats del titani pur de grau 2 per al seu ús en implants ossis. Es va utilitzar la tècnica d'impressió 3D Direct Ink Writing (DIW) per a fabricar mostres, les quals van ser tractades amb plata i calci per a estimular l'osteointegració i millorar la resistència antibacteriana. Posteriorment, es van esterilitzar mitjançant autoclau, radiació gamma i òxid etilè i es van comparar amb mostres que no van ser esterilitzades, per a avaluar l'efecte del procés d'esterilització en les propietats del material. Per a estudiar l'efecte de l'esterilització, es va realitzar una caracterització superficial mitjançant microscòpia electrònica de rastreig (SEM) i espectroscopía de fotoelectrons de raigs X (XPS), assegurant així que es genera l'estructura esperada. Es van realitzar assajos d'alliberament d'ions, proves microbiològiques i assajos d'adhesió cel·lular amb la finalitat d'avaluar la capacitat antimicrobiana i biocompatibilitat de les provetes. Addicionalment s'analitzen i s'estudien les diferents propietats mecàniques del titani, per a així justificar la selecció d'aquest material i del patró Honeycomb (HC). Els resultats van destacar una certa influència de la tècnica d'impressió 3D, però els tractaments termoquímics van ser els que van repercutir més en les propietats de les mostres. Encara que es va observar un cert impacte del mètode d'esterilització, les diferències principals entre les mostres esterilitzades i no esterilitzades estaven relacionades amb processos previs. Se suggereix millorar la precisió de la impressió 3D i realitzar controls mitjançant la tècnica SEM, en diferents etapes dels tractaments termoquímics. Això ajudaria a determinar les diferents propietats i milloraria la qualitat dels empelts ossis.

L’objectiu principal d’aquest projecte és fabricar un recipient alimentari personalitzat per a persones adultes que tenen dificultats a l’hora de menjar. Per crear aquest prototip s’ha escollit el material TPU per la seva alta flexibilitat, elasticitat i viscositat. La realització d’aquest projecte s’ha dividit en quatre fases, que s’expliquen a continuació. La primera fase consisteix a crear els dissenys en 3D amb un software CAD. La segona fase es basa en la impressió en 3D amb el material PLA dels dissenys creats, per tal de verificar els dissenys i escollir quin serà el disseny definitiu per fabricar-lo amb el material TPU. La tercera fase consisteix a fabricar tot el prototip amb aquest material. Com aquest és un material nou per impressió 3D de la tècnica MEX, els seus paràmetres de fabricació òptims encara no estan definits, conseqüentment, s’ha hagut de fer un disseny d’experiments (DoE) que consisteix a variar tres paràmetres crítics i observar quina influència tenen aquests a les impressions. Les influències es veuen qualitativament als recipients (per exemple, a partir de mal acabats), o quantitativament amb proves mecàniques, les quals es realitzen a la quarta fase. A més a més, durant aquesta fase s’ha analitzat que la geometria també té una relació amb el material, per tal d’estudiar aquesta relació i quina influència té al recipient s’ha fet un altre DoE. La quarta i última fase, que tracta de fer una anàlisi quantitativa del prototip creat fabricant provetes segons norma ASTM D638 tipus IV, aquestes provetes tenien les mateixes característiques (orientació, gruix i velocitat d’impressió) que el prototip final. Per fer aquesta anàlisi s’han assajat les provetes a tracció amb la màquina d’assaig universal per tal d’assolir els resultats de les propietats mecàniques., El objetivo principal de este proyecto es fabricar un recipiente alimenticio personalizado para personas adultas que tienen dificultades a la hora de comer. Para crear este prototipo se ha escogido el material TPU por su alta flexibilidad, elasticidad y viscosidad. La realización de este proyecto se ha dividido en cuatro fases, que se explican a continuación. La primera fase consiste en crear los diseños en 3D con un software CAD. La segunda fase se basa en la impresión en 3D con el material PLA de los diseños creados, a fin de verificar los diseños y escoger cuál será el diseño definitivo para fabricarlo con el material TPU. La tercera fase consiste en fabricar todo el prototipo con ese material. Como éste es un material nuevo por impresión 3D de la técnica MEX, sus parámetros de fabricación óptimos aún no están definidos, consecuentemente, se ha tenido que hacer un diseño de experimentos (DoE) que consiste en variar tres parámetros críticos y observar qué influencia tienen éstos en las impresiones. Las influencias se ven cualitativamente en los recipientes (por ejemplo, a partir de mal terminados), o cuantitativamente con pruebas mecánicas, que se realizan en la cuarta fase. Además, durante esta fase se ha analizado que la geometría también tiene una relación con el material, a fin de estudiar esta relación y qué influencia tiene en el recipiente se ha hecho otro DoE. La cuarta y última fase, que trata de realizar un análisis cuantitativo del prototipo creado fabricando probetas según norma ASTM D638 tipo IV, estas probetas tenían las mismas características (orientación, espesor y velocidad de impresión) que el prototipo final. Para realizar este análisis se han ensayado las probetas a tracción con la máquina de ensayo universal para conseguir los resultados de las propiedades mecánicas., The main objective of this project is to manufacture a personalised food container for adults who have difficulty eating. To create this prototype, TPU material has been chosen for its high flexibility, elasticity, and viscosity. The implementation of this project has been divided into four phases, which are explained below. The first phase consists of creating the 3D designs with CAD software. The second phase is based on 3D printing the created designs with the PLA material, to verify the designs and choose the final design to be manufactured with the TPU material. The third phase consists of manufacturing the entire prototype with the TPU material. As this is a new material for 3D printing in the MEX technique, its optimal manufacturing parameters are not yet defined. Consequently, a design of experiments (DoE) has had to be carried out, which consists of varying three critical parameters and observing what influence these have on the prints. The influences are seen qualitatively on the containers (e.g. from poorly finished ones), or quantitatively with mechanical tests, which are carried out in the fourth phase. Furthermore, during this phase it has been analysed that the geometry also has a relation to the material, to study this relation and what influence it has on the vessel another DoE has been done. The fourth and last phase, which deals with carrying out a quantitative analysis of the prototype created by manufacturing specimens according to ASTM D638 type IV standard, these specimens had the same characteristics (orientation, thickness, and printing speed) as the final prototype. To carry out this analysis, the specimens were tested in traction with the universal testing machine to obtain the results of the mechanical properties.

Incoming

Tesi amb menció internacional, (English) The mechanical characterization of new materials used in the Material Extrusion technique (MEX) in 3D printing is essential. The use of this technique is growing and with it the possible applications of printed polymeric parts. Thermoplastic elastomers (TPE) are MEX processable materials because they have the typical properties of thermoplastics but also have the flexible properties typical of elastomers. As they are new materials in the world of MEX, there is a lack of knowledge about their behavior when they are extruded, and, therefore, their potential use for advanced applications, particularly in the biomedical industry.This dissertation presents a mechanical study of TPEs that have been processed through MEX. The materials have different polymer bases and Shore hardnesses: TPU 98A (polyurethane-based), PEBA 90 A (polyether amide-based), TPO 90A, and TPO 96A (both olefin-based). A thermo-analytical characterization was performed before the mechanical testing. The lack of specific standards addressing this characterization for TPE materials posed one of the main challenges of the work. It was composed of a thermo-gravimetric analysis (TGA) and a differential scanning calorimetry (DSC). Once the critical temperatures of each material were detected, a qualitative study of the inter- and intra-layer bonds of the four TPEs was carried out. From this study, the extrusion temperature, the printing speed, and the optimal layer height for each material were obtained. The mechanical study consisted of three types of tests. The first one was a tensile characterization. The specimens were manufactured according to the ASTM D638 standard and based on a full factorial design of experiments (DoE). In this test, the influences of two printing parameters (layer height and filling percentage) on the tensile responses (Young's modulus and yield strength) were studied with the help of an analysis of variance (ANOVA). The second test was a study of the viscoelastic proper, (Español) La caracterització mecànica de nous materials utilitzats per fabricar peces mitjançant la tècnica d'Extrusió de Material (MEX) en impressió 3D, és essencial. L'ús d'aquesta tècnica està creixent i amb ella creixen les possibles aplicacions de peces polimèriques impreses. Els termoplàstics elastòmers (TPE) són materials processables per MEX perquè tenen les propietats típiques dels termoplàstics però també tenen propietats flexibles pròpies dels elastòmers. Al ser materials nous dins el món de MEX, hi ha una manca de coneixement sobre el comportament quan són extruïts, i conseqüentment, en el seu potencial per a usos d'aplicacions avançades, particularment en la indústria biomèdica. Aquesta dissertació presenta un estudi mecànic de TPEs que han estat processats per MEX. Els materials tenen bases polimèriques i dureses Shore diferents: TPU 98A (a base de poliuretà), PEBA 90 A (a base de polièter amida), TPO 90A i TPO 96A (tots dos basats en olefina). Es va realitzar una caracterització termo-analítica prèvia als assajos mecànics. La falta de normes específiques que tracten la caracterització per a materials TPE, ha estat un dels majors reptes per a la realització d'aquesta tesi. Aquesta es compon per un anàlisis termo-gravimètric (TGA) i una calorimetria diferencial d'escombratge (DSC). Una vegada detectades les temperatures crítiques de cada material, es procedeix a fer un estudi qualitatiu de les unions inter- i intra-capa dels quatre TPEs. D'aquest estudi s'obtenen la temperatura d'extrusió, la velocitat d'impressió i l'alçada de capa òptima per a cada material. L'estudi mecànic es compon de tres tipus d'assajos. El primer és un assaig de tracció. Les provetes es van fabricar segons l'estàndard ASTM D638 i a partir d'un disseny d'experiments (DoE) factorial complet. En aquest assaig es van estudiar les influències de dos paràmetres d'impressió (alçada de capa i percentatge d'emplenament) sobre les respostes obtingudes a tracció (mòdul de Young i límit elà, Postprint (published version)

Thermoplastic elastomeric materials are processable through 3D printing. These materials demonstrate excellent mechanical properties, along with good flexibility. A better understanding of the creation of bonds between the filaments of these copolymers is still needed. When extruded, these materials have shown to have a different behavior compared to commonly known thermoplastic materials. The methodology hereby presented relies on the tensile tests of 3D-printed samples of two thermoplastic elastomers based on olefin: TPO 90A and TPO 96A. In order to study the effect of printing parameters on the mechanical behavior of the samples, these have been manufactured following a full factorial design of experiments. Statistical influences were evaluated with an Analysis of Variance. Layer height and fill density were the variable parameters. Eventually, these two parameters were shown to have a significant effect on the mechanical properties studied (Young's modulus and Yield Strength). Once all the results were analyzed, the presented methodology was applied to another set of specimens. These had been manufactured with a different printer and with the same material but colored. The Analysis of Variance showed that, although the mechanical properties were affected by the color pigments, the trends of this analysis and the recommended manufacturing values, did not vary. The results showed that when working with thermoplastic elastomers, and in order to maximize Young's modulus and Yield Strength, a 0.3 mm layer height and a 75% fill density should be selected., Peer Reviewed, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura, Postprint (published version)

Aquest projecte té com a objectiu principal, l'estudi de la influència del percentatge de densitat i l'orientació sobre el comportament mecànic de provetes fabricades mitjançant la tècnica d'impressió MEX (Extrusió de Material) i assajades a tracció, compostes del material Timberfill de Fillamentum. Per fer-ho, s'estudien 4 respostes mecàniques que són el mòdul de Young, el límit elàstic, la tensió màxima i la deformació a la tensió màxima. Per a la realització de la metrologia de les provetes s'ha seguit la norma ASTM D638. Un cop imprimides les provetes, seguint un DoE (Disseny d'experiments) factorial complet, s'han sotmès a un assaig a tracció, on posteriorment s'han processat les dades per caracteritzar mecànicament el Timberfill. A més, s'ha realitzat un ANOVA (Anàlisi de Variança) per estudiar estadísticament les influències dels paràmetres de fabricació als resultats obtinguts. D'aquesta manera, s'ha obtingut la millor combinació de paràmetres per al material Timberfill per obtenir les millors propietats a tracció. Per acabar, s'ha realitzat un estudi de la densitat real respecte la densitat teòrica de les provetes., La realización de este proyecto tiene como objetivo principal, el estudio de la influencia del porcentaje de densidad y la orientación sobre el comportamiento mecánico de probetas fabricadas mediante la técnica de impresión MEX (Extrusión de Material) y ensayadas a tracción, compuestas del material Timberfill de Fillamentum. Para ello, se estudian 4 respuestas mecánicas que son el módulo de Young, el límite elástico, la tensión máxima y la deformación a la tensión máxima. Para la realización de la metrología de las probetas se ha seguido la norma ASTM D638. Una vez imprimidas las probetas, siguiendo un DoE (Diseño de experimentos) factorial completo, se han sometido a un ensayo a tracción, donde posteriormente se han procesado lo datos para caracterizar mecánicamente el Timberfill. Además, se ha realizado un ANOVA (Análisis de Varianza) para estudiar estadísticamente las influencias de los parámetros de fabricación en los resultados obtenidos. De esta manera, se ha obtenido la mejor combinación de parámetros para el material Timberfill con el objetivo de obtener las mejores propiedades a tracción. Por último, se ha realizado un estudio de la densidad real respecto la densidad teórica de las probetas., The main objective of this project is to study the influence of density percentage and orientation on the mechanical behavior of specimens manufactured using the MEX (Material Extrusion) printing technique and tensile tested, made up of the Timberfill material of Fillamentum. To do this, four mechanical responses are studied, which are Young's modulus, elastic limit, maximum stress and deformation at maximum stress. For the realization of the metrology of the specimens, the ASTM D638 standard has been followed. Once the specimens have been printed, following a full factorial DoE (Design of Experiments), they have been subjected to a tensile test, where the data has subsequently been processed to mechanically characterize the Timberfill. In addition, an ANOVA (Analysis of Variance) has been carried out to statistically study the influences of manufacturing parameters on the results obtained. In this way, the best combination of parameters for the Timberfill material has been obtained in order to obtain the best tensile properties. Finally, a study of the real density with respect to the theoretical density of the specimens has been carried out.

3D printing is emerging in the healthcare field. Being able to reproduce organ models with low-cost and sustainable technology is generating a big impact on professionals working in the medical industry. This work aims to illustrate the potential of the material extrusion technique by replicating 3D models used for helping surgeons in pre-operative planning. The properties of a standard thermoplastic PLA for 3D printing are compared with other thermoplastics with elastomeric properties whose application is arising nowadays in this field, namely PEBA, TPO, and TPU. This research covers three real cases of study: a pulmonary fistula, a bone tumor, and a replication of the spinal column. The cases helped anticipate potential problems during surgery and achieve good quality in educating and training new professionals. Finally, an optimal printing configuration is presented. The settings of the printing parameters selected are the ones that maximize the inter and intra-layer bonding, which is important to achieve good shape results and consistency of the models. Although the printed parts are not meant to support a big mechanical effort, it is important to relate the selection of the printing parameters to the adhesion of filaments in order to reduce the quantity of material deposited during the manufacturing process, and consequently, reduce the printing time. Also, to achieve a realistic model that can be of effective help for the medical faculty when preparing their interventions and during their diagnostic process., The first author gratefully acknowledges the Universitat Politècnica de Catalunya for the financial support of her predoctoral grant FPU-UPC, with the collaboration of Banco de Santander., Peer Reviewed, Postprint (published version)

The use of the Material Extrusion technique with Thermoplastic Elastomers is currently growing because of the large number of benefits of this family of materials. They are processable materials with high flexibility, which makes them very useful, for example, in biomedical applications that require flexible objects with complex geometries. This study aims to characterize a specific polymer, namely polyether-block-amide-based polymer (PEBA), by analyzing its anisotropic behavior in printed samples and investigating the mechanical properties based on different printing orientations. Three orientations (X, Y, and Z) were used to relate the printing orientation to the type of bonds formed in the samples: intra-layer bonds, inter-layer bonds, and the deposited filament. Tensile tests following ASTM D638 were conducted to measure sample rigidity, while Acoustic Emission, an advanced Non-Destructive Technique, was employed to examine the trend of the failure process. The presence of voids was also observed to assess printing quality, which is influenced by the printing orientation and alters the quality of bonds. The results revealed that samples printed horizontally exhibited higher Young’s Modulus values and fewer voids in the inner parts. Vertically printed samples displayed inferior mechanical properties and a greater number of voids. Consequently, the intra-layer yielded better bond formation and minimized voids. Acoustic Emission analysis corroborated these findings by demonstrating distinct energy distribution patterns among the different printing orientations. Hits were concentrated at maximum stresses, primarily observed in the vertically printed samples, which experienced macroscopic failure. Furthermore, this particular specimen exhibited a vertical asymptote near the maximum stress level. The analysis of the energy of Acoustic Emission hits demonstrated a reasonably good fit with the Gutenberg-Richter (GBR) law based on the printing direction., The first author gratefully acknowledges the Universitat Politècnica de Catalunya for the financial support- of her predoctoral grant FPU-UPC, with the collaboration of Banco de Santander. The second author acknowledges the Ministerio de Universidades of Spain for her Margarita Salas Grant., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Actualment, la impressió 3D és una realitat que ha guanyat molt terreny i sobretot molta importància en els últims anys. És una tecnologia de fabricació que està en constant millora des de la seva implementació i cada vegada el seu ús resulta més econòmic, fàcil, i sobretot més ràpid. S’analitzarà el principi físic de la impressió 3D a partir del Material Extrusion (en anglès MEX) o la Fabricació per Filament Fos (FFF) que ha tingut avenços molt importants durant els últims temps. L’objectiu principal d’aquest projecte és fer l’estudi de les propietats mecàniques a compressió del material NonOilen que és un material utilitzat per fer impressions 3D per filaments. És un material que es caracteritza per tenir resistència a alta temperatura, és fàcil d’imprimir, i és reciclable. Aquest estudi ajudarà a conèixer més sobre aquest material i les seves característiques més destacades per així poder fer-lo servir en les impressions 3D. Es farà un estudi de les propietats mecàniques tenint en compte els diferents paràmetres que hi afecten i intervenen. A partir de models de mostres impreses a 3D amb filaments de NonOilen es faran assajos a compressió segons la norma ASTM-D695. S'extreuen dades dels assajos fets per fer una anàlisi de les mateixes per obtenir resultats per discutir i poder treure conclusions., Actualmente, la impresión 3D es una realidad que ha ganado mucho terreno y sobre todo mucha importancia en los últimos años. Es una tecnología de fabricación que está en constante mejora desde su implementación y cada vez su uso resulta más económico, fácil y sobre todo más rápido. Se analizará el principio físico de la impresión 3D a partir del Material Extrusión (en inglés MEX) o la Fabricación por Filamento Fundido (FFF) que ha tenido avances muy importantes durante los últimos tiempos. El objetivo principal de este proyecto es realizar el estudio de las propiedades mecánicas a compresión del material NonOilen que es un material utilizado para realizar impresiones 3D por filamentos. Es un material que se caracteriza por tener resistencia a alta temperatura, es fácil de imprimir y es reciclable. Este estudio ayudará a conocer más sobre este material y sus características más importantes para poder utilizarlo en las impresiones 3D. Se realizará un estudio de las propiedades mecánicas teniendo en cuenta los diferentes parámetros que afectan e intervienen. A partir de modelos de muestras impresas a 3D con filamentos de NonOilen se realizarán ensayos a compresión según la norma ASTM-D695. Se extraen datos de los ensayos realizados para realizar un análisis de los mismos para obtener resultados para discutir y poder sacar conclusiones., Currently, 3D printing is a reality that has gained a lot of ground and, above all, a lot of importance in recent years. It is a manufacturing technology that has been constantly improving since its implementation and its use is becoming cheaper, easier and, above all, faster. The physical principle of 3D printing from Material Extrusion (MEX) or Fused Filament Fabrication (FFF) will be analyzed, which has had very important advances in recent times. The main objective of this project is to study the mechanical compression properties of the NonOilen material, which is a material used to make 3D prints by filaments. It is a material that is characterized by its resistance to high temperatures, it is easy to print and it is recyclable. This study will help to learn more about this material and its most important characteristics in order to use it in 3D printing. A study of the mechanical properties will be carried out taking into account the different parameters that affect and intervene. From models of 3D printed samples with NonOilen filaments, compression tests will be carried out according to the ASTM-D695 standard. Data from the tests carried out are extracted to carry out an analysis of them to obtain results to discuss and be able to get conclusions.

Aquest Treball Final de Màster fa una anàlisi comparativa del comportament de dos materials utilitzats en la tecnologia de Fabricació Additiva d’Extrusió de Material, el CPE i el TPU, en la rugositat superficial i les toleràncies geomètriques. L’experiment s’ha dissenyat segons la tècnica de Disseny d’Experiments de Superfície de Resposta, avaluant l’alçada de capa (H), el nombre de parets que conformen la superfície de la peça (N) i el percentatge d’infill utilitzat (I), a més de diverses característiques geomètriques i del procés de fabricació: la màquina utilitzada (E), l’angle que la superfície avaluada forma amb el pla horitzontal (A), l’orientació de la peça dins el volum d’impressió (X), i el gruix de diversos elements geomètrics de la proveta (G). Finalment, també s’han considerat les diferències entre ambdós materials mitjançant el paràmetre M. En total s’han fabricat 80 provetes. Per tal de quantificar la rugositat s’han pres mesures de Ra i Rz, i l’anàlisi de les toleràncies geomètriques ha avaluat la circularitat, regularitat, concentricitat, paral·lelisme, perpendicularitat, planitud i angularitat. Els resultats d’aquest estudi mostren que la rugositat depèn, en ambdós materials, de l’angle de la paret (A), l’alçada de capa (H) i del nombre de parets (N). En el cas del TPU, a més, apareix una correlació amb el percentatge d’infill (I). S’han pogut avaluar amb confiança estadística les toleràncies geomètriques de circularitat, perpendicularitat i angularitat. En aquests casos la correlació apareix entre aquests tres paràmetres i el nombre de parets (N), la màquina utilitzada (E) i l’orientació de la peça (X)., Este Trabajo Fin de Máster hace un análisis comparativo del comportamiento de dos materiales utilizados en la tecnología de Fabricación Aditiva de Extrusión e Material, el CPE y el TPU, en la rugosidad superficial y las tolerancias geométricas. El experimento ha sido diseñado según la técnica de Diseño de Experimentos de Superficie de Respuesta, evaluando la altura de capa (H), el número de paredes que componen la superficie de la pieza (N) y el porcentaje de infill utilizado (I), además de varias características geométricas y del proceso de fabricación: la máquina usada (E), el ángulo que la superficie evaluada forma con el plano horizontal (A), la orientación de la pieza dentro del volumen de impresión (X), y el grosor de varios elementos geométricos de la probeta (G). Finalmente, también se han considerado las diferencias entre ambos materiales mediante el parámetro M. En total se han fabricado 80 probetas. Para cuantificar la rugosidad se han tomado medidas de Ra y Rz, y el análisis de las tolerancias geométricas ha evaluado la circularidad, regularidad, concentricidad, paralelismo, perpendicularidad, planitud y angularidad. Los resultados de este estudio muestran que la rugosidad depende, en ambos materiales, del ángulo de la pared (A), la altura de capa (H) y el número de paredes (N). En el caso del TPU, además, aparece una correlación con el porcentaje de infill (I). Se han podido avaluar con confianza estadística las tolerancias geométricas de circularidad, perpendicularidad y angularidad. En estos casos la correlación aparece entre dichos parámetros y el número de paredes (N), la máquina usada (E) y la orientación de la pieza (X)., This Master’s Degree Project does a comparative analysis of the behaviour of two materials used in the Additive Manufacturing technique Material Extrusion, CPE and TPU, in surface roughness and geometric tolerances. The experiment has been designed according to the Design of Experiments Surface Response technique, evaluating the layer height (H), the number of walls that form the surface of the piece (N), and the percentage of infill used (I), as well as various geometric and manufacturing characteristics: the machine used (E), the angle between the evaluated surface and the horizontal plane (A), the orientation of the piece within the build volume (X), and the thickness of some geometrical elements of the test sample (G). Finally, the differences between the two materials have also been considered, through the use of the parameter M. In total, 80 test samples have been built. To quantify the surface roughness, measurements of Ra and Rz have been taken, and the analysis of the geometric tolerances has evaluated the circularity, regularity, concentricity, parallelism, perpendicularity, flatness, and angularity, The results of this study show that the surface roughness depends, in both materials, on the angle of the wall (A), the layer thickness (H), and the number of walls (N). In the case of TPU, additionally, a correlation has been detected with the infill percentage (I). The geometric tolerances of circularity, perpendicularity and angularity could be evaluated with statistical confidence. In these cases, the correlation appears between said three parameters and the number of walls (N), the machine used for manufacturing (E), and the piece orientation (X).

Un avanç molt important de les tecnologies de fabricació additiva en els últims anys ha sigut la impressió 3D perquè és una tecnologia molt més eficient, barata, ràpida i sobretot més fàcil d’utilitzar que altres tècniques de fabricació additiva. Aquest projecte es realitza amb l’objectiu d’analitzar el comportament mecànic de les peces fabricades per impressió 3D. Es farà un estudi de les propietats mecàniques a fatiga de peces fabricades per impressió 3D a partir de la tècnica del Material Extrusion (MEX) amb el material NonOilen. Aquest material és revolucionari conegut per les seves bones propietats i dissenyat per tenir menys impacte ambiental que altres materials. Es faran assaigs experimentals a fatiga a partir de les mostres d’estudi per obtenir les dades experimentals que després, serviran per treure conclusions passant per una discussió d’aquests resultats. La fabricació de provetes es farà seguint les indicacions del fabricant del material i de la màquina utilitzada. S’imprimeixen les mostres experimentals segons els paràmetres fixats per posteriorment fer l’esforç a fatiga fins que es trenquin per així obtenir els resultats per avaluar i treure conclusions. D’aquesta manera s’hauran pogut estudiar les propietats mecàniques a fatiga del material que estem estudiant, NonOilen, que servirà per conèixer el límit d’esforç a fatiga que és capaç de resistir aquest material., Un avance muy importante de las tecnologías de fabricación aditiva en los últimos años ha sido la impresión 3D por ser una tecnología mucho más eficiente, barata, rápida y sobre todo más fácil de utilizar que otras técnicas de fabricación aditiva. Este proyecto se realiza con el objetivo de analizar el comportamiento mecánico de las piezas fabricadas por impresión 3D. Se realizará un estudio de las propiedades mecánicas a fatiga de piezas fabricadas por impresión 3D a partir de la técnica del Material Extrusion (MEX) con el material NonOilen. Este material es revolucionario conocido por sus buenas propiedades y diseñado por tener menos impacto ambiental que otros materiales. Se realizarán ensayos experimentales a fatiga a partir de las muestras de estudio para obtener los datos experimentales que después, servirán para sacar conclusiones pasando por una discusión de estos resultados. La fabricación de probetas se realizará siguiendo las indicaciones del fabricante del material y de la máquina utilizada. Se imprimen las muestras experimentales según los parámetros fijados para posteriormente realizar el esfuerzo a fatiga hasta que se rompan para así obtener los resultados para evaluar y sacar conclusiones. De esta forma se habrán podido estudiar las propiedades mecánicas a fatiga del material que estamos estudiando, NonOilen, que servirá para conocer el límite de esfuerzo a fatiga que es capaz de resistir este material., A very important advance in additive manufacturing technologies in recent years has been 3D printing because it is a technology that is much more efficient, cheap, fast and above all easier to use than other additive manufacturing techniques. This project is carried out with the objective of analyzing the mechanical behavior of the parts manufactured by 3D printing. A study of the fatigue mechanical properties of parts manufactured by 3D printing based on the Material Extrusion (MEX) technique with NonOilen material will be carried out. This material is revolutionary known for its good properties and designed to have less environmental impact than other materials. Experimental fatigue tests will be carried out based on the study samples to obtain the experimental data that will later be used to draw conclusions through a discussion of these results. The manufacture of test tubes will be done following the instructions of the manufacturer of the material and of the machine used. The experimental samples are printed according to the set parameters to subsequently make the fatigue effort until they break in order to obtain the results to evaluate and draw conclusions. In this way, it will have been possible to study the fatigue mechanical properties of the material we are studying, NonOilen, which will be used to find out the fatigue stress limit that this material is able to withstand.

La impressió 3D cada cop més va agafant més popularitat. Aquest fet, fa que la fabricació per FFF (Fabricació per Filament Fos) o, com es diu actualment MEX (Extrusió de Material, Material Extrusion en anglès), arribi a molts àmbits i molt variats, es poden fer des de peces per la indústria fins a la investigació biomèdica com poden ser òrgans humans. En aquest TFG es vol arribar a trobar quin material (PEBA o TPU) i quins paràmetres són els més adients per poder imprimir un òrgan amb la tècnica MEX. S’imprimiran provetes amb els dos materials i s’analitzaran de manera qualitativa. Un cop analitzats es compararan amb un estudi paral·lel fet al grup de recerca TECNOFAB-DEFAM, que estudia la resistència a la tracció d’aquests materials. Es farà la comparació i analitzant els resultats es dirà quin és el millor material per imprimir un òrgan, quin dels dos deixa més buit entre filaments i els paràmetres més adients per imprimir un òrgan de la manera més ràpida, eficaç i intentant que hi hagi el mínim número d’errors possibles., La impresión 3D a lo largo de los años va adquiriendo mayor popularidad. Este dato da a la fabricación FFF (Fabricación por Filamento Fundido) ó, como se conoce actualmente MEX (Extrusión de Material, Material Extrusion en inglés), se use para distintos ámbitos i muy variados, desde fabricar piezas para la industria hasta fabricar en lo que se centra este trabajo, órganos del cuerpo humano. En este TFG se quiere encontrar que material (PEBA o TPU) i que parámetros de impresión son los más adecuados para llegar a imprimir un órgano con la técnica MEX. Se imprimirán probetas con los dos materiales y se analizarán de manera cualitativa. Cuando estén analizados se compararán con un estudio paralelo hecho en el grupo de investigación TECNOFAB-DEFAM, que estudia la resistencia a la tracción de estos materiales. Se compararán todos los resultados obtenidos, y se dirá cual de los dos materiales es el mejor para imprimir un órgano, cual deja más espacio de vacío entre filamentos y los parámetros más adecuados para imprimir un órgano de la manera más rápida, eficaz y intentado minimizar errores., 3D printing has become more popular over the last years. This data gives to the manufacture FFF (Manufacturing by Molten Filament) or, as it is currently known MEX (Material Extrusion), is used for different areas, from manufacturing parts for the industry to manufacturing organs of the human body, which is the main topic of this project. This project, wants to find what material (PEBA or TPU) and which printing parameters are the most appropriate to get to print an organ with the technique MEX. Specimens will be printed with the two materials and analysed qualitatively. When they are analysed, they will be compared with a parallel study carried out in the TECNOFABDEFAM research group, which studies the tensile strength of these materials. All the results obtained will be compared, and it will be said which of the two materials is the best to print an organ, which leaves more vacuum space between filaments and the most suitable parameters for printing an organ in the fastest, most effective way and trying to minimize errors.

En el projecte següent es detallaran cinc casos quirúrgics. En cada cas es cercarà optimitzar els fitxers STL originals i trobar una configuració de paràmetres d'impressió que permeti imprimir els prototips estalviant la major quantitat de temps i material. Els materials que es faran servir seran PLA i ABS. Materials molt diferents entre si. L'ABS és més delicat i susceptible a la diferència de temperatura ambiental. El motiu és trobar òptims paràmetres d'impressió per a tots dos materials. Addicionalment, es plantejaran solucions per als diferents problemes d'impressió que puguin sorgir per la complexitat de cada cas clínic. També es faran servir dos models d'impressores. Ja que es requereix extrusió doble i extrusió amb un sol extrusor. D'aquesta manera s'obtindran valors i paràmetres recomanats segons el material amb què voleu imprimir. Tot seguit es farà una anàlisi de l'abast que tenen els prototips fabricats en els casos quirúrgics. Posteriorment s'elaborarà l'anàlisi econòmica de cada peça, la factibilitat mediambiental del projecte i finalment les conclusions., En el siguiente proyecto se detallarán cinco casos quirúrgicos. En cada caso se buscará optimizar los archivos STL originales y hallar una configuración de parámetros de impresión que permita imprimir los prototipos ahorrando la mayor cantidad de tiempo y material. Los materiales que se utilizarán serán PLA y ABS. Materiales muy distintos entre sí. Siendo el ABS más delicado y susceptible a la diferencia de temperatura ambiental. El motivo es encontrar parámetros de impresión óptimos para ambos materiales. Adicionalmente se plantearán soluciones para los distintos problemas de impresión que puedan surgir por la complejidad de cada caso clínico. También se usarán dos modelos de impresoras. Ya que se requiere extrusión doble y extrusión con un solo extrusor. Se obtendrán, de este modo, valores y parámetros recomendados según el material con el que se desee imprimir. Seguidamente se hará un análisis del alcance que tienen los prototipos fabricados en los casos quirúrgicos. Posteriormente se elaborará el análisis económico de cada pieza, la factibilidad medioambiental del proyecto y finalmente las conclusiones., In the following project, five surgical cases will be detailed. In each case, the original STL files will be optimized and configuration of printing parameters that allows printing the prototypes saving the greatest amount of time and material will be find. The materials to be used will be PLA and ABS. Which are very different materials. ABS being more delicate and susceptible to the difference in environmental temperature. The reason is to find optimal printing parameters for both materials. Additionally, solutions will be proposed for the different printing problems that may arise due to the complexity of each clinical case. Two models of printers will also be used. As double extrusion might be required in some of the cases. In this way, recommended values and parameters will be obtained according to the material with which the user wants to print. Next, an analysis will be made of the scope of the prototypes manufactured in surgical cases. Subsequently, the economic analysis of each piece, the environmental feasibility of the project and finally the conclusions will be elaborated.

3D printing is a layer-by-layer manufacturing process with great potential in a large number of areas, for instance in technological and biomedical fields. Specifically, the Material Extrusion (MEX) technique, also known as Fused Filament Fabrication (FFF), has generated interest in industry and research due to its capabilities for manufacturing complex geometries. The purpose of this investigation is the characterization of inter and intra layer bondings created in four elastomeric thermoplastics of different polymer bases used in MEX. These copolymers are of great utility due to their good mechanical behavior and deformation ability. In this study, three manufacturing parameters have been considered: layer height, extrusion speed and temperature. The results show differences in behavior between copolymers and a strong influence of these manufacturing parameters: there is an existing relationship between printing velocity and extruding temperature. The presented methodology has proven to be an effective tool to identify the effects of parameters on filament bonding., Postprint (published version)

Objective. We aim to characterize the viscoelastic behavior of Polyether-Block-Amide (PEBA 90A), provide reference values for the parameters of a constitutive model for the simulation of mechanical behaviors, and paying attention to the influence of the manufacturing conditions. Methods. Uniaxial relaxation tests of filaments of PEBA were used to determine the values of the parameters of a Prony series for a Quasi-Linear Visco-Elastic (QLVE) model. Additional, fast cyclic loading tests were used to corroborate the adequacy of the model under different test criteria in a second test situation. Results. The QLVE model predicts the results of the relaxation tests very accurately. In addition, the behavior inferred from this model fits very well with the measurements of fast cyclic loading tests. The viscoelastic behavior of PEBA under small strain polymer fits very well to a six-parameter QLVE model., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Additive manufacturing (AM) has increased its field of application, not only for prototypes but also for final parts. Therefore, the need of study new materials is currently growing. This paper aims to study the effect of the printing parameters used in two different thermoplastic elasto-mers (PEBA 90A and TPU 98A) subjected to tensile tests, evaluating a competent alternative to the most used 3D printed materials now. To achieve it, a full factorial design of experiment is applied to analyze the influence on the tensile responses of two printing parameters: the layer height and the fill density. Besides, an analysis of variance (ANOVA) is used to describe the rela-tions among the parameters and the mechanical responses obtained. Moreover, assessment of damping properties have been done. Results show that each thermoplastic elastomer should be studied separately, although the proposed methodology can be used for each material inde-pendently of their nature. Finally, a correlation between the printing parameters and the me-chanical behavior of TPU 98A and PEBA 90A has been found, resulting the layer height and the infill statistically influent parameters for both materials., Peer Reviewed, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura, Postprint (published version)

La fabricació additiva i la impressió 3D són cada dia més populars amb els desenvolupaments, les invencions i els estudis en tecnologies de disseny, materials i processos. A mesura que es fan més populars, les nostres vides canvien a favor nostre. No obstant això, encara hi ha àrees per desenvolupar més i optimitzar. Un dels mètodes d'impressió 3D més populars és l'estereolitografia, també conegut com SLA. Aquest procés es basa en l'enduriment d'una resina fotopolímera líquida per fonts de llum ultraviolada. Les capes es produeixen a mesura que la llum ultraviolada es projecta selectivament mitjançant diferents tècniques. L'escaneig làser és una d'aquestes tècniques que proporciona impressions detallades. Tanmateix, el mètode d'escaneig làser és més lent que altres tècniques, ja que il·lumina només un punt a la vegada i utilitza un petit punt làser. L'ús de mides de punt làser dinàmics o diferents pot proporcionar grans detalls alhora que redueix els temps d'impressió. El projecte té com a objectiu desenvolupar una impressora 3D SLA amb dos punts làser diferents i mostrar que amb diferents punts làser amb diferents diàmetres es poden imprimir peces de qualitat més ràpidament que les impressores 3D SLA tradicionals que utilitzen tècniques d'escaneig làser., La fabricación aditiva y la impresión 3D son cada vez más populares con los desarrollos, inventos y estudios en tecnologías de diseño, materiales y procesos cada día. A medida que se vuelven más populares, nuestras vidas cambian a nuestro favor. Sin embargo, todavía hay áreas para desarrollar más y optimizar. Uno de los métodos de impresión 3D más populares es la estereolitografía, también conocida como SLA. Este proceso se basa en el endurecimiento de una resina de fotopolímero líquido por fuentes de luz ultravioleta. Las capas se producen a medida que la luz ultravioleta se proyecta selectivamente utilizando diferentes técnicas. El escaneo láser es una de estas técnicas que proporciona impresiones detalladas. Sin embargo, el método de escaneo láser es más lento que otras técnicas, ya que ilumina solo un punto a la vez y utiliza un punto láser diminuto. El uso de tamaños de punto de láser dinámicos o diferentes puede proporcionar grandes detalles y reducir los tiempos de impresión. El proyecto tiene como objetivo desarrollar una impresora 3D SLA con dos puntos láser distintos y mostrar que el uso de diferentes puntos láser con diferentes diámetros puede imprimir piezas de calidad más rápido que las impresoras 3D SLA tradicionales que utilizan técnicas de escaneo láser., Additive manufacturing and 3D Printing are getting more popular with the developments, inventions, and studies in design, material, and process technologies every day. As they get more popular, our lives change in our favor. However, there are still areas to be developed more and optimized. One of the most popular 3D printing methods is Stereolithography, a.k.a. SLA. This process relies on the hardening of a liquid photopolymer resin by ultraviolet light sources. The layers are produced as the ultraviolet light is selectively projected using different techniques. Laser scanning is one of these technics which provides detailed prints. However, the laser scanning method is slower than other technics since it illuminates just one point at a time and uses a tiny laser spot. Using dynamic or different laser spot sizes can provide great details while reducing printing times. The project aims to develop an SLA 3D printer with two distinct laser spots and show using different laser spots with different diameters can print quality parts faster than traditional SLA 3D printers that use laser scanning techniques.

Durant els últims anys la impressió 3D ha guanyat rellevància. Aquest motiu ha fet que la fabricació per Filament Fos (FFF), la qual actualment rep el nom de Material Extrusion, en anglès (MEX), s’adapti en diferents àmbits, des del món industrial fins a la investigació biomèdica. L’objectiu d’aquest projecte és la caracterització i l’estudi del material termoplàstic amb propietats elastòmeres, en concret el material Flexfill PEBA 90A, per estudiar la viabilitat de fabricar plantilles de sabates amb aquest material. Sent el PEBA un material nou, flexible, amb aplicacions en l’àmbit de la biomèdica, de la indústria i en general de pràcticament qualsevol àmbit de l’enginyeria. Considerant-se una projecció del futur del materials per la impressió 3D. Es treballarà amb els diferents paràmetres que afecten a les propietats mecàniques, com els paràmetres d’emplenament i l’ús de capes externes durant la impressió, per a posteriorment poder assajar-les a compressió segons la norma ASTM-D695. Paral·lelament s’analitzaran els resultats amb la finalitat de poder caracteritzar una plantilla personalitzada en 3D havent utilitzat un escàner 3D per a poder-ho modelitzar en CAD. A partir dels paràmetres d’impressió variables, es pretén trobar l’òptim resultat., Durante los últimos años la impresión 3D ha ganado relevancia. Este motivo ha hecho que la Fabricación por Filamento Fundido (FFF), la cual actualmente recibe el nombre de Material Extrusion, en inglés (MEX), se adapte en diferentes ámbitos, desde el mundo industrial hasta la investigación biomédica. El objetivo de este proyecto es la caracterización i el estudio del material termoplástico con propiedades elastómeras, en concreto el material Flexfill PEBA 90A, para estudiar la viabilidad de fabricar plantillas de zapatos con este material. Siendo el PEBA un material nuevo, flexible, con aplicaciones en el ámbito de la biomédica, de la industria y en general de prácticamente cualquier ámbito de la ingeniería. Considerándose una proyección de futuro de los materiales por la impresión 3D. Se trabajará con los diferentes parámetros que afectan a las propiedades mecánicas, como los parámetros de relleno y el uso de capas externas durante la impresión, para posteriormente poder ensayarlas a compresión según la norma ASTM-D695. Paralelamente se analizarán los resultados con el fin de caracterizar una plantilla personalizada en 3D habiendo utilizado un escáner 3D para poderlo modelizar en CAD. A partir de los parámetros de impresión variables, se pretende encontrar el óptimo resultado., Over recent years, 3D printing has gained prominence. This is why fused filament fabrication (FFF), now called the Material Extrusion (MEX), is adapted in different areas, from the industrial world to biomedical research. The aim of this project is the characterization and study of the thermoplastic material with elastomer properties, specifically the Flexfilll PEBA 90A material. PEBA is a new flexible material, with applications in the field of biomedical, industry and in general in practically any field of engineering. Considering a projection of the future of materials for 3D printing. Will be working with the different parameters affecting mechanical properties, such as fill parameters and the use of external layers during printing, tested under the ASTM-D695 standard. At the same time, the results will be analysed in order to be able to characterize a customized 3D shoe insole having used a 3D scanner to model it on CAD. Intending to found the best result from variable printing parameters.

La tecnologia d'impressió 3D va adquirint popularitat amb el pas dels anys. En l'àmbit de la medicina s'està tenint molt en compte aquesta tècnica, en aquest cas la tècnica de fabricació per filament fos (FFF). El major interès en aquest àmbit són les planificacions quirúrgiques. S'estan formant unitats 3D als hospitals per a planejar les cirurgies amb maquetes reals abans de les operacions corresponents. L'objectiu del projecte és la impressió de l'evolució d'un càncer de pulmó diferenciat en 3 etapes: la seva detecció, després d'aplicar-li un tractament (quimioteràpia i radioteràpia) i el tumor un mes abans de la defunció del pacient, a més de la impressió del pulmó a grandària real amb el tumor en l'etapa de la detecció per a una possible planificació quirúrgica. Aquests models s'obtindran a través de Tomografies Axials Computeritzades (TACs) i amb l'ajuda del programa 3D Slicer. S'imprimiran partint prèviament d'una selecció de material entre TPE, TPU i PEBA, tots ells materials termoplàstics amb propietats elastòmeres, trobant també els paràmetres òptims del material seleccionat. Es comentaran els resultats obtinguts de la impressió del tumor en les diferents etapes, així com la impressió del pulmó amb el tumor a mida real. S'observarà també la possibilitat de realitzar una impressió del pulmó i el tumor simulant diferents teixits per a poder ecografiar l'òrgan imprès sense necessitat d’envair el cos humà amb la finalitat de fer un diagnòstic., La tecnología de impresión 3D va adquiriendo popularidad con el paso de los años. En el ámbito de la medicina se está teniendo mucho en cuenta esta técnica, en este caso la técnica de fabricación por filamento fundido (FFF). El mayor interés en este ámbito son las planificaciones quirúrgicas. Se están formando unidades 3D en los hospitales para planear las cirugías con maquetas reales antes de las operaciones correspondientes. El objetivo del proyecto es la impresión de la evolución de un cáncer de pulmón diferenciado en 3 etapas: su detección, después de aplicarle un tratamiento (quimioterapia y radioterapia) y el tumor un mes antes del fallecimiento del paciente, además de la impresión del pulmón a tamaño real con el tumor en la etapa de la detección para una posible planificación quirúrgica. Estos modelos se obtendrán a través de Tomografías Axiales Computarizadas (TACs) y con la ayuda del programa 3D Slicer. Se imprimirán partiendo previamente de una selección de material entre TPE, TPU y PEBA, todos ellos materiales termoplásticos con propiedades elastómeras, encontrando también los parámetros óptimos del material seleccionado. Se comentarán los resultados obtenidos de la impresión del tumor en las diferentes etapas, así como la impresión del pulmón con el tumor a tamaño real. Se observará también la posibilidad de realizar una impresión del pulmón y el tumor simulando distintos tejidos para poder ecografiar el órgano impreso sin necesidad de invadir el cuerpo humano con la finalidad de hacer un diagnóstico., The technique of 3D printing, the Fused Filament Fabrication (FFF), is being widely used in medicine field. The most interesting application in this field is surgical planning. 3D units are being set up in hospitals to plan surgeries with real organ models prior to the corresponding operations. The aim of this project is the printing of the evolution of a differentiated lung cancer in 3 stages: detection, after treatment (chemotherapy and radiotherapy) and the tumor one month before the patient's death, as well as the printing of the lung in real size with the tumor in the detection stage for possible surgical planning. These models are obtained through Computed Axial Tomography (CT) scans and with the help of the 3D Slicer program. They will be printed with a thermoplastic elastomeric material. A prior selection of the filament will be done, selecting a TPE, TPU or PEBA. The optimal parameters of the selected material will be also found. The results obtained from the printing of the tumor in the different stages will be discussed, as well as the printing of the lung with the tumor in real size. The possibility of making a printing of the lung and the tumor simulating different tissues in order to be able to ultrasound the printed organ without the need to invade the human body for diagnostic purposes will also be discussed., Objectius de Desenvolupament Sostenible::3 - Salut i Benestar

The use of 3D printing is a technology in increasing expansion in the area of the medical sciences. We describe it the technical characteristics of 3D printing and a protocol of obtaining of models three dimensional as a complement to the imaging studies for the approach of complex injuries. 3D printing of five areas of interest corresponding to vascular lesions, spinal, renal and pulmonary by additive manufacturing technique. 1.75mm extrafill polylactic acid was used, following the imaging method DICOM medical, 3D reconstruction in format STL and Gcode of each structure, being carried out Ender-3 computer printing. They were printed structures at a scale of 50-75% of the real volume, with average processing time of 32.4 min. This technology allows you to individualize care of patients with complex injuries, raising the quality of medical services, techers and decreasing the direct costs of care per hospital stay., Postprint (published version)

Accés restringit a part del contingut per motius de confidencialitat., La tecnologia d'impressió 3D, en concret la tècnica de fabricació per filament fos (FFF), es troba en procés de creixement en l'àmbit industrial i particular. A causa del gran nombre d'aplicacions possibles de peces fabricades a partir d'aquesta tècnica, sorgeix la necessitat d'estudiar nous materials. L’objectiu d’aquest projecte és la caracterització de dos materials termoplàstics amb propietats elastòmeres, en concret el material Flexfill TPU 98A i Flexfill TPE 96A. El Flexfill és un material flexible que, entre d’altres, pot tenir aplicacions en l'àmbit de la biomèdica. Per estudiar el material, es defineixen els seus paràmetres característics, relacionant les propietats mecàniques amb els paràmetres d'impressió prèviament definits, i s'aplica un disseny d'experiments factorial per optimitzar el procés. S'estudiaran tres paràmetres en concret: el patró d’emplenament, l'alçada de capa i la porositat de les peces a assajar. Les provetes fabricades segons la norma ASTM D638, seran sotmeses a un assaig de tracció amb l'objectiu d'estudiar el seu comportament. Finalment, s'analitzaran els resultats mitjançant un test d'anàlisi de la variància (ANOVA). S'obtindran, per tant, els valors recomanats per a la impressió 3D del material per tal d'obtenir les millors propietats mecàniques a tracció.

L’objectiu d’aquest projecte és l’estudi de la influència dels paràmetres de fabricació sobre l’estudi mecànic d’esforços a fatiga per a mostres impreses a partir de la tècnica FDM (Fused Deposition Material), també anomenada FFF (Fused Filament Fabrication) amb el material Timberfill. S’estudiarà la influència de la velocitat d’impressió, la densitat d’emplenament, diàmetre de l’extrusor i l’alçada de capa. Totes les mostres estudiades tindran un emplenament de Honeycombi estaran impreses respecte l’eix X. Les mesures de lesprovetes estan basades amb la normativa ASTM, específicament, per la norma ASTM D7774. Una vegada es tenen totes les mostres fabricades segons els paràmetres anomenats, s’exposen aquestes mostres a l’esforç a fatiga fins que rompin a fi d’avaluar els resultats. Per a fer aquest estudi òptim, s’utilitza l’estadística de Taguchi per a reduir el nombre de mostres impreses i assajades. Per a obtenir els resultats i la influència dels factors, s’utilitzarà ANOVA (Analysis of Variance). Al final de l’estudi es conclourà quina és la combinació de paràmetres variats més efectiva a fi de trobar la vida òptima de les mostres a partir de la corba de Wöhler. D’aquesta manera s’hauran estudiat les propietats mecàniques del Timberfillsotmès a fatiga.