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

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 d...

Full description

Autores:: Molano Pachón, Paula A.
Fernández Fonseca, Andrés J.
Julio Padilla, Andrea C.
Quimbayo Camargo, Mauricio

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2025

Institución:: Universidad Tecnológica de Bolívar

Repositorio:: Repositorio Institucional UTB

Idioma:: spa

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description	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.
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dc.format.extent.none.fl_str_mv	68 páginas El sistema desarrollado consiste en una máquina de ensayos de tracción diseñada para caracterizar plásticos impresos en 3D (PLA, PLA+, ABS y PETG) conforme a la norma ASTM D638. Su estructura principal está compuesta por un marco robusto de doble columna fabricado con perfiles IPE 120 de acero, que garantizan estabilidad y resistencia ante las fuerzas generadas durante las pruebas. La máquina integra un travesaño móvil accionado por un sistema de tornillo sin fin, impulsado por un motor AC con reductor y controlador de velocidad US52. Este travesaño sostiene una mordaza de acción de cuña, complementada por una mordaza fija, entre las cuales se coloca la probeta. El sistema permite un desplazamiento vertical de hasta 20 cm. En términos de instrumentación, cuenta con una celda de carga tipo S (500 kg) para medir la fuerza aplicada y un sensor láser VL53L0X para determinar la deformación. Un microcontrolador ESP32 procesa los datos y gestiona la operación mediante una interfaz táctil TFT de 2.8”, ubicada ergonómicamente al costado del marco. El conjunto se complementa con sensores de temperatura y humedad (DHT22), finales de carrera, módulo de relé, botón de emergencia, y sistema de transmisión por cadena y ruedas dentadas. Su altura total es de 120 cm y su ancho de 102 cm. Todos los componentes están montados sobre una base con rodachines, facilitando su movilidad dentro del laboratorio.
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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.Universidad Tecnológica de BolivarIngeniero MecatrónicoPregrado68 páginasEl sistema desarrollado consiste en una máquina de ensayos de tracción diseñada para caracterizar plásticos impresos en 3D (PLA, PLA+, ABS y PETG) conforme a la norma ASTM D638. Su estructura principal está compuesta por un marco robusto de doble columna fabricado con perfiles IPE 120 de acero, que garantizan estabilidad y resistencia ante las fuerzas generadas durante las pruebas. La máquina integra un travesaño móvil accionado por un sistema de tornillo sin fin, impulsado por un motor AC con reductor y controlador de velocidad US52. Este travesaño sostiene una mordaza de acción de cuña, complementada por una mordaza fija, entre las cuales se coloca la probeta. El sistema permite un desplazamiento vertical de hasta 20 cm. En términos de instrumentación, cuenta con una celda de carga tipo S (500 kg) para medir la fuerza aplicada y un sensor láser VL53L0X para determinar la deformación. Un microcontrolador ESP32 procesa los datos y gestiona la operación mediante una interfaz táctil TFT de 2.8”, ubicada ergonómicamente al costado del marco. El conjunto se complementa con sensores de temperatura y humedad (DHT22), finales de carrera, módulo de relé, botón de emergencia, y sistema de transmisión por cadena y ruedas dentadas. Su altura total es de 120 cm y su ancho de 102 cm. Todos los componentes están montados sobre una base con rodachines, facilitando su movilidad dentro del laboratorio.Recurso electrónicoapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de Bolívar UTBalma:57UTB_INST/bibs/collections/8114505180005731info:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial 4.0 InternacionalAutorizo (autorizamos) a la Biblioteca de la Institución para que incluya una copia, indexe y divulgue en el Repositorio Institucional, la obra mencionada con el fin de facilitar los procesos de visibilidad e impacto de la misma, conforme a los derechos patrimoniales que me(nos) corresponde(n) y que incluyen: la reproducción, comunicación pública, distribución al público, transformación, de conformidad con la normatividad vigente sobre derechos de autor y derechos conexos referidos en art. 2, 12, 30 (modificado por el art 5 de la ley 1520/2012), y 72 de la ley 23 de de 1982, Ley 44 de 1993, art. 4 y 11 Decisión Andina 351 de 1993 art. 11, Decreto 460 de 1995, Circular No 06/2002 de la Dirección Nacional de Derechos de autor, art. 15 Ley 1520 de 2012, la Ley 1915 de 2018 y demás normas sobre la materia. Al respecto como Autor(es) manifestamos conocer que: La autorización es de carácter no exclusiva y limitada, esto implica que la licencia tiene una vigencia, que no es perpetua y que el autor puede publicar o difundir su obra en cualquier otro medio, así como llevar a cabo cualquier tipo de acción sobre el documento. La autorización tendrá una vigencia de cinco años a partir del momento de la inclusión de la obra en el repositorio, prorrogable indefinidamente por el tiempo de duración de los derechos patrimoniales del autor y podrá darse por terminada una vez el autor lo manifieste por escrito a la institución, con la salvedad de que la obra es difundida globalmente y cosechada por diferentes buscadores y/o repositorios en Internet lo que no garantiza que la obra pueda ser retirada de manera inmediata de otros sistemas de información en los que se haya indexado, diferentes al repositorio institucional de la Institución, de manera que el autor(res) tendrán que solicitar la retirada de su obra directamente a otros sistemas de información distintos al de la Institución si desea que su obra sea retirada de inmediato. La autorización de publicación comprende el formato original de la obra y todos los demás que se requiera para su publicación en el repositorio. 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Con la autorización, la institución puede difundir la obra en índices, buscadores y otros sistemas de información que favorezcan su visibilidad.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de un sistema mecatrónico para ensayo de tensión en plásticos de impresión 3D bajo la norma ASTM D638info:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Sistemas mecatrónicosEnsayos de materialesImpresión 3DMateriales termoplásticosNormas ASTMDiseño de máquinasDesarrollo de prototiposPúblico generalPublicationeae8301f-82a3-4f79-a14a-f61d5f73086bvirtual::6617-1eae8301f-82a3-4f79-a14a-f61d5f73086bvirtual::6617-120.500.12585/14122oai:repositorio.utb.edu.co:20.500.12585/141222025-09-08 14:59:43.509http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/metadata.onlyhttps://repositorio.utb.edu.coRepositorio Digital Universidad Tecnológica de Bolívarbdigital@metabiblioteca.com

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