Caracterización de un extrusor enfriado por aire para impresión 3D mediante simulación computacional y pruebas experimentales

Abstract

El presente proyecto de titulación tiene como objetivo estudiar el comportamiento térmico del disipador de calor, una de las partes principales de las impresoras 3D y caracterizarlo de forma teórica–experimental. Para el desarrollo de este estudio, se utilizó un modelo de elementos finitos para determinar el perfil de temperatura teórico del disipador de calor en un régimen de trabajo en estado estacionario. Este modelo matemático fue luego validado con datos experimentales registrados con cuatro termistores fijados en el disipador de calor, mediante el uso de una plataforma de pruebas para la caracterización experimental de extrusores y una cámara termográfica, considerando únicamente al disipador de 12 aletas circulares BCNozzle para el análisis experimental y la adquisición de datos, combinando los resultados de las tres fases de análisis (cámara termográfica, prueba experimental y simulación computacional), finalmente se validará el rediseño del disipador de calor mediante simulación computacional. Para ello, se han realizado análisis computacionales de modelos geométricos diferentes de disipador de calor, para encontrar el más óptimo, es decir el que consiga disipar mayor cantidad de calor, para diferentes flujos de aire refrigerante proveniente de un ventilador. Es necesario determinar los parámetros de trabajo correctos para optimizar el proceso de impresión (FDM), asegurando una distribución de temperatura adecuada a lo largo del cuerpo del disipador de calor. Esta es la importancia de este estudio, a través del cual se obtiene un modelo para analizar los mecanismos de transferencia de calor, aplicables a otros regímenes de trabajo y otras extrusoras basadas en los mismos principios de funcionamiento.