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Proyecto de diseño de piezas modeladas con 
una impresora 3D para la realización de prácticas 
de laboratorio de las asignaturas de resistencia 
de materiales y estructuras en la ingeniería 
Grado en Ingeniería mecánica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Directora: Montserrat Sánchez Romero 
Codirector: Rafael Weyler Pérez 
Autor: Oscar Eduardo Peña Pérez 
Convocatoria de entrega: 30 de junio de 2020 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Me gustaría dar las gracias a mis padres por el esfuerzo que han 
dedicado para darme la mejor educación posible. 
También a los compañeros y amigos que han estado apoyándome 
durante estos 4 años. 
Y a mis profesores de carrera y tutores del proyecto, Montserrat Sánchez 
Romero y Rafael Weyler Pérez, por haber sido la guía y motivación de 
este trabajo de fin de grado. 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
 
 
Resumen 
 
 
Desde el inicio de la fabricación aditiva su progresión ha sido exponencial y su uso 
ha pasado de ser únicamente industrial, como importantes diseños en sectores 
del automóvil, construcción o biotecnología, a implementarse en hogares o 
pequeños comercios. Es por ello que la introducción de conocimientos básicos de 
esta tecnología en grados de ingeniería, o a ser posible antes, puede motivar al 
estudiante a seguir instruyéndose en un campo en el cual aún hay mucho por 
aprender. 
Este trabajo de fin de grado tiene la finalidad de cumplir dicho prometido e instruir 
a los estudiantes de Resistencia de materiales y Teoría de estructuras acerca de 
la fabricación aditiva a partir de un guion de prácticas de laboratorio en el cual 
ellos puedan escoger el material y el diseño de una probeta mecánica y 
comprueben sus propiedades a partir de ensayos mecánicos. 
 
Palabras clave: impresión 3D, fabricación aditiva, Resistencia de Materiales, 
Ensayo a tracción 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
 
 
 
Abstract 
 
 
Since the beginning of additive manufacturing, its progression has been 
exponential and its use has gone from being only industrial, as important designs 
in the automotive, construction or biotechnology sectors, to be implemented in 
homes or small businesses. Therefore, the introduction of basic knowledge of this 
technology in engineering degrees, or before if possible, can motivate the student 
to continue learning in a field in which there is still much to learn. 
This final degree project aims to fulfil this promise and instruct students of Materials 
Resistance and Structural Theory about additive manufacturing from a laboratory 
practice guide in which they can choose the material and design of a mechanical 
specimen and check its properties from mechanical tests. 
 
Key words: 3D print, additive manufacturing, Materials Resistance, tensile test 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
Índice 
 
1. Introducción ................................................................................................... 5 
1.1 Objetivo ................................................................................................ 5 
1.2 Alcance................................................................................................. 5 
1.3 Requerimientos ................................................................................... 5 
2. Estado del arte ............................................................................................... 6 
2.1 Historia de la impresión 3D ..................................................................... 6 
2.2 Proceso de impresión .............................................................................. 8 
2.3 Las tres tecnologías principales de la impresión 3D ............................. 9 
2.3.1 Modelado por deposición fundida (FDM) ..................................... 9 
2.3.2 Sinterizado selectivo láser (SLS)................................................ 10 
2.3.3 Estereolitografía (SLA) ................................................................ 11 
2.4 Materiales................................................................................................ 12 
2.4.1 Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) ...................................... 12 
2.4.2 Ácido Poliláctico (PLA) ............................................................... 12 
2.4.3 Nylon ............................................................................................ 13 
2.4.4 Policarbonato (PC) ...................................................................... 14 
2.5 Sectores de la impresión 3D.................................................................. 14 
2.5.1 Automovilística ............................................................................ 15 
2.5.2 Estructuras .................................................................................. 15 
2.5.3 Aeronáutica y aeroespacial ........................................................ 16 
2.5.4 Gastronomía ................................................................................ 16 
2.6 Variables de impresión .......................................................................... 17 
2.6.1 Altura de las capas ...................................................................... 17 
2.6.2 Densidad de relleno..................................................................... 18 
2.6.3 Patrón de relleno ......................................................................... 18 
3. Ensayos mecánicos ..................................................................................... 19 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
3.1 Ensayos destructivos ............................................................................ 19 
3.1.1 Ensayo de dureza ........................................................................ 19 
3.1.2 Ensayo de resistencia al impacto ............................................... 20 
3.1.3 Ensayo a tracción ........................................................................ 20 
3.1.4 Ensayo de compresión ............................................................... 20 
3.1.5 Ensayos de flexión y torsión ...................................................... 21 
3.2 Ensayos no destructivos ....................................................................... 21 
3.2.1 Radiografía industrial .................................................................. 21 
3.2.2 Partículas magnéticas ................................................................. 21 
3.3.3 Ultrasonidos ................................................................................ 22 
3.3.4 Líquidos penetrantes .................................................................. 22 
3.3.5 Elementos finitos ......................................................................... 22 
4. Estructura de la práctica ............................................................................. 23 
5. Guion de prácticas....................................................................................... 24 
6. Comprobación del guion de prácticas ....................................................... 34 
6.1 Resultados .............................................................................................. 36 
6.1.1 Probeta 1 ...................................................................................... 36 
6.1.2 Probeta 2 ...................................................................................... 37 
6.1.3 Probeta 3 ...................................................................................... 37 
6.2 Conclusiones del ensayo ...................................................................... 38 
7. Presupuesto ................................................................................................ 39 
7.1 Presupuestofinal ................................................................................... 39 
8. Conclusiones y recomendaciones ............................................................. 40 
9. Bibliografía ................................................................................................... 41 
9.1 Ilustraciones ........................................................................................... 41 
9.2 Otra bibliografía consultada .................................................................. 42 
9.3 Bibliografía del presupuesto ................................................................. 47 
10. Anexos ........................................................................................................ 48 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
 
Índice de tablas 
 
Tabla 1 Resultados para la probeta 1. Fuente propia ........................................ 36 
Tabla 2 Resultados de la probeta 2. Fuente propia ............................................ 37 
Tabla 3 Resultados para la probeta 3. Fuente propia ........................................ 37 
Tabla 4 Presupuesto mano de obra. Fuente propia ........................................... 39 
Tabla 5 Presupuesto material y software. Fuente propia ................................... 39 
Tabla 6 Presupuesto final. Fuente propia .......................................................... 39 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
 
Índice de ilustraciones 
 
Ilustración 1. Esquema de los diferentes métodos de fabricación aditiva. Fuente 
propia .................................................................................................................. 7 
Ilustración 2. FDM [1] ........................................................................................... 9 
Ilustración 3. SLS [2] .......................................................................................... 10 
Ilustración 4. Estereolitografía [3] ....................................................................... 11 
Ilustración 5. Automóvil hecho mediante fabricación aditiva [4] .......................... 15 
Ilustración 6. Dron del ejército de los EE. UU. hecho mediante 3D [5] ............... 16 
Ilustración 7. Comida impresa en 3D [6] ............................................................ 16 
Ilustración 8. Resoluciones de impresión 3D [7] ................................................ 17 
Ilustración 9. Porcentajes de densidad de relleno [8] ......................................... 18 
Ilustración 10. Patrones de relleno [8] ................................................................ 18 
Ilustración 11. Péndulo Charpy [9] ..................................................................... 20 
Ilustración 12. Esfuerzo de tracción [10] ............................................................ 20 
Ilustración 13. Esfuerzo de compresión [10] ...................................................... 20 
Ilustración 14. Esfuerzos de flexión y torsión [10] .............................................. 21 
Ilustración 15. Diseño de la Probeta A. Fuente propia ....................................... 34 
Ilustración 16. Diseño de la probeta B. Fuente propia ........................................ 35 
Ilustración 17. Distribución de las fuerzas en la probeta. Fuente propia ............. 35 
Ilustración 18. Factor de seguridad de la probeta 1. Fuente propia .................... 36 
Ilustración 19. Factor de seguridad de la probeta 2. Fuente propia .................... 37 
Ilustración 20. Factor de seguridad de la probeta 3. Fuente propia .................... 37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
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1. Introducción 
 
1.1 Objetivo 
 
El objetivo de este proyecto es introducir a los alumnos de la clase de Resistencia 
de materiales y Estructuras conocimientos básicos sobre la impresión 3D a través 
de un guion de prácticas de laboratorio donde puedan experimentar cómo afectan 
diferentes variables, como es el caso del diseño o del material, a las propiedades 
mecánicas. 
1.2 Alcance 
 
El proyecto se enfocará en realizar un guion de prácticas para el laboratorio de 
Resistencia de materiales y Estructuras el cual permita la ejecución de diferentes 
ensayos mecánicos. Para ello resulta necesario la elaboración de un guion de 
prácticas, la resolución de dicho guion, los planos necesarios para la probeta no 
normalizada utilizada en los ensayos, un presupuesto y los distintos documentos 
para entender la fabricación aditiva, así como algunos materiales que se pueden 
usar o el método de impresión. 
1.3 Requerimientos 
 
Los principales requerimientos del proyecto son: 
- Enfoque a ensayos mecánicos, no químicos ni físicos, entre otros, que puedan 
realizarse en el laboratorio de Resistencia de Materiales de la UPC. 
- El guion de prácticas de laboratorio debe poder realizarse con herramientas a 
disposición del alumnado y de la universidad como es el caso del software CAD, 
el software de impresión y los materiales de impresión. 
- El guion de prácticas debe ser conciso con la finalidad de que el alumnado pueda 
entenderlo y ejecutarlo sin dificultades. 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
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2. Estado del arte 
 
En la actualidad la impresión 3D se encuentra en boga, no obstante, los métodos 
de impresión existentes son menos conocidos, así como su origen o las 
diferencias entre cada uno de ellos. Como consecuencia de ello, a continuación, 
se procederá a realizar una breve introducción a esta novedosa tecnología. 
2.1 Historia de la impresión 3D 
 
Las ideas principales de la impresión 3D surgen desde la idea de fotografiar a una 
persona desde diferentes posiciones simultáneamente hasta la invención de la 
impresora por inyección de tinta. Sin embargo, esta idea no toma importancia 
hasta los años 80, época en la que en Japón el Dr. Hideo Kodama y en Francia 
los investigadores Jean-Claude André, Olivier de Witte y Alain le Méhauté intentan 
patentar sus propias ideas, tales como el curado de resina o monómeros mediante 
rayo láser, pero sin presupuesto y/o apoyo no pudieron alcanzar los diferentes 
objetivos que se habían propuesto. 
Varios años más tarde, más concretamente en 1984, Charles “Chuck” Hull solicita 
la patente de la estereolitografía (cuyo acrónimo SLA procede del inglés Stereo 
Litography Apparatus), método de impresión caracterizado por la elaboración de 
objetos capa a capa mediante la solidificación de polímeros líquidos con rayos 
ultravioletas. A diferencia de los anteriores, Charles cuenta con el apoyo de la 
fábrica donde trabaja, la cual le concede un pequeño laboratorio en el que puede 
hacer pruebas. En 1986 se le otorga la patente y crea su propia empresa 3D 
systems. 
En 1987, el inventor americano Carl Deckard llevó a cabo la creación de un 
método alternativo a las resinas líquidas, el cual convierte polvo suelto en un sólido 
a partir de un láser. Este método es conocido como sinterizado selectivo por 
láser (SLS). 
En 1989 S. Scott Crump y su mujer, Lisa Crump, patenta un nuevo método que 
consiste en fundir filamentos de polímeros termoplásticos y depositarlos capa a 
capa. Este es conocido como modelado por deposición fundida (cuyo acrónimo 
FDM proviene del inglés Fused Deposition Modelin) emplea dos polímeros 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
7 
 
distintos, el primero cuya función es de base/soporte y el segundo, como material 
de construcción. 
Estos tres métodos son los principales en el sector de la impresión 3D los cuales 
han ido evolucionando hasta conseguir resultados más eficientes e introducirse 
en el sector metalúrgico. Algunos de los ejemplos de ello son el caso de la fusión 
por haz de electrones la cual mejora el rendimiento cambiando el láser por unhaz 
de electrones extraídos de un filamento de tungsteno al vacío y permite usar 
materiales metálicos, muy útil en el sector aeronáutico, pero, sobre todo, en el 
sector biotecnológico y la creación de implantes. 
En el siguiente esquema se puede ver los diferentes métodos de fabricación 
aditiva según la deposición del material: 
 
Ilustración 1. Esquema de los diferentes métodos de fabricación aditiva. Fuente propia 
Impresión 3D
Inyección
MJM
(Modelado de chorro multiple)
Extrusión
FDM
(Modelado por deposición fundida)
Granulado/Polvo
SLS
(Sinterizado selectivo por láser)
SHS
(Sinterizado selectivo por calor)
DMLS
(Sinterizado directo de metal por 
láser)
EBM
(Fusión por haz de electrones)
Laminado
LOM
(Laminado por capas)
Fotoquímicos
SLA
(Estereolitografía)
CLIP
(Producción continua de interfaz 
líquida)
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
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 2.2 Proceso de impresión 
 
Para llevar a cabo una impresión en 3D todas las tecnologías deben seguir 
mínimamente el siguiente proceso: 
1. Diseño y estudio: A partir de un programa de Computer-aided Design 
(CAD) tales como SolidWorks, Catia. etc. se diseña la pieza y se estudia 
el material con las propiedades deseadas. Otra posibilidad es a partir de 
un escáner como, por ejemplo, 3D Scanner 1.0 A, Matter form V2, etc. 
2. Exportación a formato Stereolithography (STL): Tras el diseño 3D se 
transfiere el archivo CAD a formato STL, usado en programas específicos 
para impresión 3D. La gran diferencia entre estos dos formatos se basa en 
que el formato STL define únicamente la geometría excluyendo 
propiedades, texturas y color. 
3. Definición de parámetros: A partir de un programa laminador como son 
Cura, Slic3r, etc. se especifican los parámetros de impresión, entre los que 
destaca la altura de las capas, densidad del relleno, temperatura de 
impresión o posición de la pieza a la hora de imprimir. 
4. Exportación a G-code: El archivo resultante se transfiere a formato de 
texto en lenguaje G-code, uno de los lenguajes de control numérico 
empleado con mayor frecuencia en impresión 3D. 
5. Impresión: tras preparar la máquina según la tecnología de impresión y el 
material deseado, comienza el proceso que plasma la idea en un objeto 
tridimensional. 
6. Acabados: Finalmente, si es necesario, se limpian los materiales de apoyo 
con jabón y se regulan las imperfecciones a partir de baños de vapor de 
acetona o de lijado. 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
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2.3 Las tres tecnologías principales de la impresión 3D 
 
En este apartado se describe las tres tecnologías base del sector (FDM, SLS y 
SLA) citadas con anterioridad. No obstante, se debe tener en cuenta que han 
surgido variables con mejoras significativas que han abierto un mundo de 
posibilidades además del uso de materiales metálicos, como la gastronomía o la 
construcción, aún en desarrollo y con mucho margen de mejora por delante. 
2.3.1 Modelado por deposición fundida (FDM) 
 
Esta tecnología, tal como indica su nombre, 
consiste en abocar material fundido capa a 
capa hasta conseguir la pieza deseada. 
Este se encuentra almacenado en rollos y 
se deposita tras calentar la boquilla por 
encima de la temperatura de fusión. 
Seguidamente, se enfría y solidifica 
consiguiendo una pieza de alta durabilidad 
y resistencia al calor. Como se puede 
observar en la ilustración 2 se necesita de 
dos hilos de material, uno descartable con 
la función de soporte y fácilmente extraíble 
mediante químicos posteriores y uno constructivo con las propiedades deseadas. 
Para la deposición del material, las boquillas se mueven en los ejes X e Y para 
dar la forma de la pieza capa a capa y la base se mueve en el eje Z para dar el 
volumen. Los tres movimientos se hacen de forma automática gracias a 
servomotores y a la estructura del archivo STL, que divide el archivo en capas y 
se definen las trayectorias que la boquilla debe seguir. 
Como ventajas principales se pueden destacar la facilidad de su uso, la gran 
cantidad de materiales que pueden usarse (ABS, PLA, chocolate, etc.), la 
obtención de modelos flexibles y funcionales, la rentabilidad a la hora de producir 
prototipos o pequeños productos y el escaso mantenimiento de la máquina. Y 
como desventajas, su menor precisión dimensional respecto otras tecnologías y 
su dificultad a la hora de hacer geometrías complejas o pequeños detalles. 
Ilustración 2. FDM [1] 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
10 
 
Esto conlleva que sea una tecnología pueda emplearse tanto en pequeños 
comercios que quieran destacar con productos propios hasta en grandes 
empresas que necesiten un prototipo de una pieza antes de fabricarla en serie. 
2.3.2 Sinterizado selectivo láser (SLS) 
Esta tecnología parte de una base en polvo de materiales elastómeros extendida 
en una superficie móvil (área de construcción) y que se une tras ser expuesto a 
un rayo láser. Este rayo láser traza las secciones transversales de la pieza cada 
vez que la superficie donde se sitúa el polvo baja y, posteriormente, añade una 
nueva capa de polvo. A diferencia de la tecnología FDM, no se necesita de un 
material de soporte que pueda dañar la superficie, sino que es la misma base de 
polvo la que permite realizar voladizos. 
Esta tecnología presenta como ventajas la creación de prototipos funcionales con 
propiedades elásticas y de geometrías complejas y buena resistencia química. 
Una de las fabricaciones más significativas es poder construir piezas dentro de 
piezas sin necesidad de que estén sujetas entre sí. En cuanto a las desventajas 
se destaca la difícil limpieza de la impresora debido al polvo, haciendo necesario 
también el uso de mascarilla para no inhalarlo. Además, resulta de gran 
importancia saber que el resultado es una pieza porosa que necesita sellado 
posterior para hacerlas impermeables, así como que el polvo que rodea la pieza 
es parcialmente reutilizable, limitando la rentabilidad para piezas pequeñas, o que 
la mayoría de los materiales empleados tienen propiedades similares a las del 
Nylon, aunque se pueden añadir fibras de carbono o vidrio que mejora las 
propiedades. 
Ilustración 3. SLS [2] 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
11 
 
Por su complejidad y costes es una tecnología utilizada mayoritariamente en la 
industria profesional, pero desde que su patente fue liberada en 2014 se ha 
aumentado su uso en diferentes sectores y se ha abaratado el precio de las 
impresoras. 
2.3.3 Estereolitografía (SLA) 
 
Esta tecnología consiste en 
solidificar un polímero líquido 
fotosensible o una resina a partir 
de un rayo láser ultravioleta. La 
dirección de este rayo es 
controlada mediante espejos y, 
como resultado, solidifica las 
secciones transversales de la 
pieza. Seguidamente, la 
plataforma baja y se repite el 
proceso hasta conseguir la pieza 
final. Finalmente, se hace un baño químico a la pieza para retirar los excesos de 
resina y un curado en un horno de luz ultravioleta. Otro método utilizado es la 
adición de resina cada vez que baja la plataforma donde se sitúa la pieza. También 
se destaca en esta tecnología el uso de soportes fácilmente retirables para realizar 
formas complejas. 
Como ventajas en esta tecnología destaca la rapidez de impresión, un acabado 
superficial aceptable en comparación con SLS, una dureza adecuada para ser 
mecanizado y que las piezas producidas no son porosas, por lo que se evita un 
tratamiento de sellado posterior a la impresión. Por otro lado, las desventajas de 
esta tecnología son el elevado precio de las impresoras en comparación con otros 
métodos de impresión y que las propiedades varían a medida que pasa el tiempo 
debido a la luz ultravioleta, humedad y temperatura ambiental. 
Este método es empleado con elevada frecuencia para la realización de moldes 
deinyección en el ámbito de la joyería y odontología, así como para modelos de 
fundición a la cera perdida, entre otros. 
 
Ilustración 4. Estereolitografía [3] 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
12 
 
2.4 Materiales 
 
Realizada la introducción en estos tipos de tecnologías, es importante conocer 
algunos de los materiales más utilizados y qué propiedades poseen. 
2.4.1 Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) 
 
El ABS es un polímero termoplástico muy frecuente en la industria de la impresión 
3D debido a su alta resistencia a bajas temperaturas y su bajo peso. Sus 
propiedades pueden variar según el porcentaje de cada componente, donde el 
butadieno ofrece la resistencia al impacto y propiedades a baja temperatura, el 
estireno le da rigidez y la tonalidad brillante y el acrilonitrilo, la resistencia química 
y estabilidad a altas temperaturas. 
A continuación, se destacan sus propiedades más significativas: 
- Temperatura de fusión de 200ºC  Temperatura de impresión entre 230 y 
260ºC. 
- Necesita una bandeja calefactada entre 80 y 130ºC para evitar grandes 
deformaciones. 
- No es tóxico una vez impreso, ideal para uso en juguetes, pero emite gases 
nocivos durante la impresión. 
- Poco inflamable, aunque mantiene la combustión. 
- Posible aleación con otros plásticos. 
- Puede soldarse químicamente con acetona. 
- Poco proceso posterior. 
- Debe mantenerse en un lugar seco para no dificultar la impresión debido a 
que absorbe notablemente la humedad. 
- El ABS sobrante se puede reutilizar. 
- Tiene un precio entre 15 y 60 €/kg. 
- Uso principal en FDM, pero se puede encontrar resina tipo ABS para SLA. 
2.4.2 Ácido Poliláctico (PLA) 
 
El PLA es el siguiente material más empleado en la industria del 3D debido a que 
es más fácil de imprimir que el ABS (temperatura de impresión: 180-230ºC) y su 
amplio rango de colores y transparencias. 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
13 
 
Sus propiedades y ventajas o desventajas no comentadas respecto el ABS son: 
- Bandeja calefactada no obligatoria, aunque recomendable entre 20 y 60ºC. 
- No emite gases nocivos durante la impresión. 
- Biodegradable, hecho a partir almidón de maíz. 
- Puede atascarse el cabezal debido a que se expande y se vuelve pegajoso 
cuando se funde. 
- Baja resistencia a altas temperaturas debido a que se empieza a 
descomponer a 50-60ºC. 
- Es necesario su almacenamiento en un lugar seco. 
- Mayor fragilidad y menor dureza que el ABS. 
- No admite acetona en el post procesamiento. 
2.4.3 Nylon 
 
Este termoplástico suele usarse tanto en polvo como en filamentos y se 
caracteriza por su gran elasticidad. En este caso destaca el uso de distintos nylon 
para las tecnologías donde se suele usar Nylon PA6 para filamentos con unas 
propiedades cercanas al ABS y de similar mantenimiento y los PA11y PA12 para 
SLS por sus altas propiedades mecánicas y térmicas y resistencia a diversos 
productos térmicos. 
 
Propiedades características del nylon: 
- Temperatura de impresión entre 260 y 280ºC. 
- Es necesario una base precalentada a aproximadamente 75ºC. 
- Alta flexibilidad, dureza, rigidez a bajas temperaturas y resistencia a 
productos químicos. 
- Los PA11 y PA12 absorben poco la humedad y tienen un fácil postproceso 
permitiendo pinturas, tinta textil, etc. El PA6 por lo contrario absorbe 
bastante la humedad y se recomienda hornearlo antes de su uso. 
- Es biocompatible. 
- El Nylon FDA 680 cumple con la normativa para su uso en gastronomía. 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
14 
 
2.4.4 Policarbonato (PC) 
 
Este material es característico por su gran resistencia al impacto, muy utilizado en 
cascos de protección o cristales antibalas, y a su transparencia. Por otro lado, 
también es conocido por la liberación de partículas perjudiciales para la salud. 
Se caracteriza por: 
- Alta transparencia y densidad menor a la del vidrio. 
- Muy sensible a los rayos ultravioleta. 
- Temperatura de impresión entre 260 y 310ºC. 
- Es necesario la bandeja precalentada entre 80 y 120ºC. 
- Precio entre 40 y 80 €/kg. 
- Se puede reforzar con fibras para mejorar la resistencia. 
- Problemas de humedad semejantes al ABS o el PLA. 
- Buena resistencia al fuego y a altas temperaturas. 
- libera partículas de Bisfenol A. 
Hay muchos más materiales que pueden ser utilizados en esta industria como es 
el caso de los polímeros de alto rendimiento (PEEK, PEKK, ULTEM), con 
características mecánicas por encima de la media pero que a la vez exigen 
impresoras con altas temperaturas de impresión, superior a los 350ºC, y los 
metales, fundamental para reducir costes y mejorar los diseños en el sector del 
automóvil o la aeronáutica. También hay materiales aún por perfeccionar y 
mejorar su rentabilidad para ser una solución viable y con mucho futuro por 
delante, como el hormigón. 
2.5 Sectores de la impresión 3D 
 
Su uso ha aumentado desde la liberación de las patentes y gracias a movimientos 
como REPRAP y su iniciativa de crear una impresora código abierto y 
autorreplicable, es decir, que ella misma pueda fabricar las piezas que necesita. 
Su crecimiento también ha permitido la formación de consultoras especializadas 
o la creación de softwares que faciliten su uso. A continuación, se comentarán 
algunos de los sectores donde ha aumentado su uso. 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
15 
 
2.5.1 Automovilística 
 
Es un sector en el que ha aumentado el uso de la impresión 3D debido a la 
fabricación de piezas funcionales como llantas, pinzas de freno, alerones, entre 
otras, con pesos inferiores a las fabricaciones tradicionales. Además, como se ha 
comentado en el apartado de materiales, ha sido importante el hecho de poder 
crear prototipos o piezas específicas rápidamente reduciendo costes de 
producción y transporte. Como se aprecia en la Ilustración 5 se destaca el hecho 
de que se haya podido construir un coche casi en su totalidad mediante esta 
tecnología en pocas horas y en menor número de piezas que un coche 
convencional. 
 
 
 
2.5.2 Estructuras 
 
Este sector tiene mucho por desarrollar todavía, pero ya hay empresas centradas 
en investigar y reducir los costes, residuos y la huella de carbono del sector de la 
construcción. De igual manera es importante la creatividad que se puede aplicar 
en los proyectos con diseños complejos y de misma funcionalidad que piezas 
hechas mediante métodos tradicionales. 
 
Ilustración 5. Automóvil hecho mediante fabricación aditiva [4] 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
16 
 
2.5.3 Aeronáutica y aeroespacial 
 
En estos sectores se caracteriza la 
tecnología por la baja densidad de 
las piezas conformadas y sus 
elevadas propiedades mecánicas. 
Esto ha permitido reducir 
notablemente el consumo de 
combustible, así como los costes 
de producción y la mejorar del 
rendimiento. Sus usos más destacados son la reducción del peso de los asientos 
de los aviones, mejora en las turbinas y motores, drones usados por el ejército de 
EE. UU. y réplicas de aviones a escala para probar su aerodinámica y el 
comportamiento de ciertas partes del avión. 
2.5.4 Gastronomía 
 
Se puede considerar que el 
inicio en este sector es gracias 
a la NASA y su interés por 
nutrir mejor a sus astronautas 
durante su estancia en el 
espacio, de manera que esta 
sea más agradable. Sus 
inicios no fueron muy 
agradables y se limitaban a 
una pasta de azúcar, pero con el desarrollo de la tecnología se ha podido imprimir 
una gran variedad de alimentos con diseños únicos. Un ejemplo es la impresión 
de la fruta, que aún no es posible imprimir la forma exacta, pero gracias a zumo 
de fruta y alginato de sodio en polvo se ha conseguido imprimir mediante técnicas 
de esferificación. 
 
 
 
Ilustración 6. Dron del ejército de los EE. UU. hecho 
mediante3D [5] 
Ilustración 7. Comida impresa en 3D [6] 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
17 
 
2.6 Variables de impresión 
 
A la hora de llevar a cabo una impresión 3D se deben tener presentes todas las 
variables y parámetros de impresión influidas por el material a utilizar 
(temperatura, Ø del filamento, velocidad de impresión, etc.) o las propiedades 
mecánicas requeridas (dureza, elasticidad, resistencia al impacto, etc.). En este 
apartado se detallan algunas de las variables importantes relacionadas con el 
diseño. 
2.6.1 Altura de las capas 
 
Este parámetro define la altura que tendrá cada pasada transversal y determinará 
la resolución de la pieza. Cuanto más elevada sea la altura de la capa menor será 
la resolución de esta, es decir, más se verá el salto entre pasada y pasada pero 
más rápida será la impresión. Puede variar entre 0.01mm para objetos muy 
pequeños hasta 0.8 mm para proyectos muy grandes. 
 
 
 
 
 
 
 
Ilustración 8. Resoluciones de impresión 3D [7] 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
18 
 
2.6.2 Densidad de relleno 
 
Este parámetro define el porcentaje de relleno que se quiere en la pieza e influirá 
en sus propiedades y costes, Esto se debe a que, a mayor porcentaje escogido, 
más cantidad de material y tiempo de impresión serán requeridos, por lo que es 
usual que en proyectos decorativos su porcentaje sea bajo y en proyectos 
funcionales se llegue al 100% de densidad. 
 
 
 
 
 
 
2.6.3 Patrón de relleno 
 
Además de la densidad, también es importante qué patrón sigue el cabezal para 
rellenar la pieza pudiendo influir en el comportamiento de la pieza a diferentes 
esfuerzos. Los más utilizados son el rectangular (resistencia igual en todas las 
direcciones), el triangular (buena resistencia en las paredes, el ondulado (ideal 
para piezas flexibles) y el hexagonal (alta resistencia uniforme pero más exigente 
al imprimir). 
Ilustración 9. Porcentajes de densidad de relleno [8] 
Ilustración 10. Patrones de relleno [8] 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
19 
 
3. Ensayos mecánicos 
 
En este apartado se define los ensayos mecánicos destructivos y no destructivos 
que se utilizan para comprobar las propiedades mecánicas. Estos ensayos se 
realizan sobre una probeta normalizada para obtener resultados concluyentes 
sobre el material. 
3.1 Ensayos destructivos 
 
Estos ensayos producen una alteración irreversible sobre la probeta sea química, 
mecánica o de geometría dimensional y proporcionan las propiedades mecánicas 
de un material de forma precisa como, por ejemplo, la resistencia mecánica, 
dureza, elasticidad, tenacidad, ductilidad, etc. Sus funciones más características 
son: 
- Determinar propiedades de los materiales, tanto conocidos como nuevos. 
- Efectuar controles de calidad. 
- Determinar causas de fracaso en servicio y la posibilidad de sustituir un 
material. 
3.1.1 Ensayo de dureza 
 
Se define dureza como la resistencia que ofrece un material a ser penetrado o 
rayado por otro material. Para los ensayos de rayado se pueden utilizar tres 
ensayos como son el método Mohs donde se compara la resistencia con otros 10 
materiales de referencia, la dureza Martens donde se mide según la anchura de 
una marca realizada con un diamante y el método de rayado con lima a partir de 
una lima de características determinadas. 
En cuanto a los ensayos de penetración también son 3, el ensayo Brinell donde 
se penetra una esfera de acero y se aplica una fuerza constante durante 15 
segundos y se utiliza para materiales blandos; el ensayo Vickers, utilizado en 
materiales más duros, donde se penetra una pirámide cuadrangular de diamante; 
y el ensayo Rockwell, un poco más impreciso que los anteriores, pero más rápido 
y un poco menos destructivo. 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
20 
 
3.1.2 Ensayo de resistencia al impacto 
 
Este ensayo, conocido como ensayo Charpy, 
se hace a partir de un péndulo y determina la 
energía necesaria para romper una probeta. En 
caso de no romperse la probeta, el ensayo 
queda invalidado y no se pueden definir bien 
sus propiedades, pero si concluir que soporta el 
impacto del ensayo normalizado. 
3.1.3 Ensayo a tracción 
 
Consiste en la aplicación de dos fuerzas en 
sentido opuesto sobre su eje longitudinal 
hasta la rotura con ayuda de dos mordazas 
(generalmente hidráulicas). La fuerza 
aumentará de manera progresiva y, como 
consecuencia, provocará alargamiento y 
reducción de la sección. A partir de esos 
datos, se puede realizar el diagrama de tracción del material y con ello encontrar 
conceptos importantes como el módulo de Young (E) y el límite elástico (σe). 
3.1.4 Ensayo de compresión 
 
Es un ensayo menos usual que el de tracción y se suele aplicar sobre materiales 
que trabajan a compresión como el hormigón, aunque se puede realizar sobre 
cualquier material. Su realización es de forma análoga a la de tracción, pero 
aplicando las fuerzas hacia un mismo punto. 
 
 
 
 
 
Ilustración 11. Péndulo Charpy [9] 
Ilustración 12. Esfuerzo de tracción [10] 
Ilustración 13. Esfuerzo de compresión [10] 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
21 
 
3.1.5 Ensayos de flexión y torsión 
 
Se realizan para conocer la resistencia a 
flexión del eje principal de la probeta y la 
resistencia a un momento torsor. Son menos 
usuales que los anteriores ensayos, pero 
resulta de gran relevancia para aplicaciones 
concretas como una viga o una estantería en 
el caso de la flexión y en un cigüeñal o las 
hélices de un barco en caso de la torsión. 
3.2 Ensayos no destructivos 
 
Estos ensayos, a diferencia de los destructivos, no afectan a las propiedades ni a 
la forma de la probeta u objeto a analizar, pero no obtienen resultados 
concluyentes del material. Son frecuentemente utilizados para encontrar defectos 
como discontinuidades o corrosión y controlar espesores. Por otro lado, a partir 
de programas dedicados a la ingeniería como Catia, ANSYS o SolidWorks se 
puede hacer una simulación por elementos finitos y obtener resultados 
aproximados a los reales. 
3.2.1 Radiografía industrial 
 
Se utiliza para estudiar las discontinuidades superficiales o internas de un material 
a partir de rayos X o rayos Gamma sin necesidad de que el material sufra algún 
daño o cambie su forma. Para una realización correcta es importante conocer la 
forma y propiedades del material a estudiar. 
3.2.2 Partículas magnéticas 
 
Se utiliza para detectar defectos en la superficie o ligeramente por debajo como 
gritas, porosidades o defectos de soldadura. Consiste en esparcir partículas de 
hierro sobre la pieza previamente magnetizada y observar la distribución de estas, 
si se distribuyen en, únicamente, dos polos o si, por lo contrario, se distribuyen en 
diferentes puntos. 
 
Ilustración 14. Esfuerzos de flexión y torsión [10] 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
22 
 
3.3.3 Ultrasonidos 
 
Se utiliza para detectar discontinuidades mediante la reflexión de sonidos 
acústicos. Se envía un haz pulsado de ultrasonido a través del material a ensayar 
que reflejará al llegar al final. Estas señales se compararán entre sí observando 
variaciones en caso de discontinuidad. 
3.3.4 Líquidos penetrantes 
 
Se utiliza para detectar imperfecciones superficiales en materiales metálicos, 
cerámicas no porosas o polímeros. Un uso frecuente es tras la realización de un 
ensayo a fatiga para encontrar fisuras. Consiste en aplicar un tinte sobre la 
superficie a estudiar durante unos minutos, su posterior limpieza con agua y la 
aplicación de un revelador. Los dos líquidos deben presentar un intenso contraste 
para evitar errores. 
3.3.5 Elementos finitos 
 
Este ensayo se basa en la aproximación a partir del método de elementos finitos 
disponible en varios programas dedicadosa la ingeniería. En él se pueden aplicar 
las fuerzas y configurar el entorno al que se va a someter la pieza a estudiar 
obteniendo resultados de deformación, estiramiento, estrés, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
23 
 
4. Estructura de la práctica 
 
A continuación, se detalla la estructura que sigue el guion de prácticas para una 
correcta ejecución por parte del alumnado. Con la finalidad de centrar la práctica 
en la introducción de la impresión 3D, el ensayo a realizar será uno a tracción con 
3 probetas no normalizadas por grupo impresas en el departamento de 
Resistencia de materiales. Estas 3 probetas tendrán la particularidad de compartir 
variables entre sí, es decir, se pedirá al alumnado que 2 de las 3 probetas tengan 
mismo diseño y distinto material y que 2 de las 3 probetas tengan mismo material 
y distinto diseño. 
- Introducción: breve introducción de la práctica. 
- Objetivo: Se explica a los alumnos la finalidad de la práctica. 
- Fundamento teórico: Se proporciona a los alumnos conocimientos básicos 
sobre la impresión 3D, una breve explicación del ensayo a tracción 
complementario a las clases de teoría y un breve formulario para realizar 
la práctica. También se incluye los planos de una probeta no normalizada 
como base a sus diseños. 
- Previo: Debido a que el alumnado no posee de programas dedicados a la 
impresión 3D se les pedirá archivos CAD con el diseño de las probetas y 
el llenado de la encuesta con las variables escogidas 7 días antes de la 
ejecución de la práctica, margen para poder imprimirlas por parte del 
profesorado. 
- Procedimiento: Se detalla al alumno que debe hacer durante la ejecución 
del ensayo a tracción. 
- Resultados e informe: Se pide al alumno que realice un informe con los 
resultados obtenidos. 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
24 
 
Ilustración 1: Ensayo a tracción [1] 
5. Guion de prácticas 
 
 
 
Ensayo a tracción con probetas impresas 
mediante tecnología 3D 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Introducción 
La impresión 3D o fabricación aditiva es una tecnología muy presente en la 
industria, abarcando sectores como la gastronomía, la moda y la biotecnología. 
En esta práctica haremos una breve introducción de cómo puede afectar el 
proceso de diseño y elección de material a las propiedades del material, en este 
caso, la resistencia a tracción a partir de una probeta mecánica no normalizada 
diseñada por vosotros e impresa mediante tecnología FDM. 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
25 
 
Ilustración 2: Estereolitografía [2] 
Ilustración 3: FDM [3] 
2. Objetivo 
A través del ensayo a tracción el alumno será capaz de: 
- Conocer algunas de las variables de impresión 3D. 
- Analizar la influencia del diseño en las propiedades. 
- Analizar la influencia del material en las propiedades. 
- Identificar las diferentes zonas de la curva tensión-deformación para una 
probeta en concreto. 
3. Fundamento teórico 
3.1 Impresión 3D. 
3.1.1 Las 3 tecnologías principales 
Estereolitografía (SLA) 
Esta tecnología, patentada por Charles “Chuck” 
Hull, fue la primera tecnología de impresión 3D y 
consiste en solidificar un polímero líquido 
fotosensible o una resina a partir de un rayo láser 
ultravioleta. La dirección de este rayo es controlada 
mediante espejos y, como resultado, solidifica las 
secciones transversales de la pieza. 
Seguidamente, la plataforma baja y se repite el 
proceso hasta conseguir la pieza final. 
Modelado por deposición fundida (FDM) 
Esta tecnología consiste en depositar material 
capa a capa hasta conseguir la pieza deseada. 
Este se encuentra almacenado en rollos y se 
deposita tras calentar la boquilla por encima de la 
temperatura de fusión. Seguidamente, se enfría y 
solidifica consiguiendo una pieza de alta 
durabilidad y resistencia al calor. 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
26 
 
lustración 4: SLS [4] 
Ilustración 5: Diferentes alturas de capa [5] 
Sinterizado selectivo láser (SLS) 
Esta tecnología parte de una base en polvo de materiales elastómeros extendida 
en una superficie móvil (área de construcción) y que se une tras ser expuesto a 
un rayo láser. Este rayo láser traza las secciones transversales de la pieza cada 
vez que la superficie donde se sitúa el polvo baja y, posteriormente, añade una 
nueva capa de polvo. 
 
 
 
 
 
 
3.1.2 Variables 
A la hora de llevar a cabo una impresión 3D se deben tener presentes todas las 
variables y parámetros de impresión influidas por el material a utilizar 
(temperatura, Ø del filamento, velocidad de impresión, etc.) o las propiedades 
mecánicas requeridas (dureza, elasticidad, resistencia al impacto, etc.). En este 
apartado se detalla algunas de las variables importantes: 
Altura de las capas 
Este parámetro define la altura que tendrá cada pasada transversal y determinará 
la resolución de la pieza. Cuanto más elevada sea la altura de la capa menor será 
la resolución de esta, es decir, más se verá el salto entre pasada y pasada pero 
más rápida será la impresión. Puede variar entre 0.01mm para objetos muy 
pequeños hasta 0.8 mm para proyectos muy grandes. 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
27 
 
Ilustración 6: Diferentes densidades de relleno [6] 
Iustración 7: Patrones de relleno [7] 
Densidad de relleno 
Este parámetro define el porcentaje de relleno que se quiere en la pieza e influirá 
en sus propiedades y costes, Esto se debe a que, a mayor porcentaje escogido, 
más cantidad de material y tiempo de impresión serán requeridos, por lo que es 
usual que en proyectos decorativos su porcentaje sea bajo y en proyectos 
funcionales se llegue al 100% de densidad. 
 
Patrón de relleno 
Además de la densidad, también es 
importante qué patrón sigue el cabezal 
para rellenar la pieza pudiendo influir 
en el comportamiento de la pieza a 
diferentes esfuerzos. Los más 
utilizados son el rectangular 
(resistencia igual en todas las 
direcciones), el triangular (buena 
resistencia en las paredes, el ondulado 
(ideal para piezas flexibles) y el 
hexagonal (alta resistencia uniforme 
pero más exigente al imprimir). 
3.1.3 Materiales 
Existe una gran variedad de materiales que pueden imprimirse (PC, Nylon, PVA, 
etc.). A continuación, se detallan los dos más utilizados y con los que se realizará 
la práctica. 
Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) 
El ABS es un polímero termoplástico muy frecuente en la industria de la impresión 
3D debido a su alta resistencia a bajas temperaturas y su bajo peso. Sus 
propiedades pueden variar según el porcentaje de cada componente, donde el 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
28 
 
butadieno ofrece la resistencia al impacto y propiedades a baja temperatura, el 
estireno le da rigidez y la tonalidad brillante y el acrilonitrilo, la resistencia química 
y estabilidad a altas temperaturas. 
Se caracteriza por: 
- Temperatura de fusión de 200ºC  Temperatura de impresión entre 230 y 
260ºC. 
- Necesita una bandeja calefactada entre 80 y 130ºC para evitar grandes 
deformaciones. 
- No es tóxico una vez impreso, ideal para uso en juguetes, pero emite gases 
nocivos durante la impresión. 
- Poco inflamable, aunque mantiene la combustión. 
- Posible aleación con otros plásticos. 
El ABS sobrante se puede reutilizar. 
 
Ácido poliláctico (PLA) 
El PLA es el siguiente material más usado en la industria del 3D debido a que es 
más fácil de imprimir que el ABS (temperatura de impresión: 180-230ºC) y su 
amplio rango de colores y transparencias. 
Se caracteriza por: 
- Bandeja calefactada no obligatoria, aunque recomendable entre 20 y 60ºC. 
- No emite gases nocivos durante la impresión. 
- Biodegradable, hecho a partir almidón de maíz. 
- Puede atascarse el cabezal debido a quese expande y se vuelve pegajoso 
cuando se funde. 
- Baja resistencia a altas temperaturas debido a que se empieza a 
descomponer a 50-60ºC. 
- Mayor fragilidad y menor dureza que el ABS. 
3.2 Ensayo a Tracción 
 La tracción consiste en la aplicación de dos fuerzas en sentido opuesto que 
tienden a estirar el material. Este ensayo consiste en aplicar un esfuerzo de 
tracción sobre una probeta y obtener aquellas propiedades relacionadas con la 
resistencia y la deformabilidad. A partir de este ensayo se obtiene la curva tensión-
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
29 
 
Ilustración 8: curva tensión-deformación [8] 
Ilustración 9: Curva tensión deformación con ilustraciones de una 
probeta ensayada [8] 
deformación del material, donde se observa cómo evoluciona la pieza tras 
aumentar progresivamente la tensión y donde su comportamiento pasa de ser 
elástico a plástico. 
 
 
 
A partir de la curva se puede obtener: 
Límite elástico (σy): máximo valor de tensión registrado antes de deformarse 
permanentemente. 
Módulo de Young (E): constante característica de cada material que relaciona el 
esfuerzo con la respectiva deformación. E=σ/ 𝜺 
Punto M: Tensión máxima (σm): máximo valor de tensión registrado en la curva 
tensión-deformación. 
Punto F: Tensión de rotura (σrot): valor de tensión registrado en la curva tensión-
deformación en el momento de rotura. 
Punto F: Deformación a rotura (𝜺rot): máximo valor de deformación registrado en 
la curva tensión-deformación en el momento de rotura. 
 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
30 
 
Ilustración 10: Cotas de una probeta mecánica [9] 
3.3 Probeta 
Las probetas para estos ensayos están 
normalizadas, es decir, deben cumplir una 
normativa para asegurar que todos los 
ensayos se realizan igual y obtengan 
valores aproximados. 
Para normalizarlas se parte de una 
relación entre la longitud (Lo) y la sección 
(So). 
 
 
𝐿 = 6,65 · 𝑆 
 
3.4 Fórmulas 
Los cálculos se realizan a partir de las definiciones ingenieriles, es decir, teniendo 
en cuenta las dimensiones originales de la probeta. 
σ =
𝐹
𝑆
 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒
σ es la tensión
 𝐹 𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎
 𝑆 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 
 
ε =
∆l
𝑙
=
(𝑙 − 𝑙 )
𝑙
 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 
ε es la elongación
𝑙 𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝑙 𝑒𝑠 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑒𝑛 𝑢𝑛 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜
 
E =
σ
ε
 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 {𝐸 𝑒𝑠 𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑌𝑜𝑢𝑛𝑔} 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
31 
 
4. Previo 
Para la realización de la práctica diseñaréis 2 probetas no normalizadas que 
deberéis enviarla en formato CAD( IGES o STEP) al profesorado para su 
impresión 7 días antes del día de la práctica con el nombre de “Probeta1_grupo” 
y “Probeta2_grupo”. Con estos 2 diseños se imprimirán 3 probetas, 2 iguales de 
diferente material, la Probeta1, y una 3ª con el diseño de la Probeta2 y un material 
a escoger. Recordad que no es necesario que estén normalizadas, pero sí que 
estén proporcionadas. También deberéis enviar la siguiente encuesta con las 
variables de impresión que queráis poner a vuestras probetas: 
 
Probeta 1: 
A) Altura de las capas 
☐ 0.1 mm 
☐ 0.3 mm 
☐ 0.45 mm 
☐ 0.6 mm 
B) Densidad 
☐ 20% 
☐ 40% 
☐ 60% 
☐ 80% 
C) Patrón de relleno 
☐ Rectangular 
☐ Triangular 
☐ Ondulado 
☐ Hexagonal 
 
 
 
 
Probeta 2: 
A) Altura de las capas 
☐ 0.1 mm 
☐ 0.3 mm 
☐ 0.45 mm 
☐ 0.6 mm 
B) Densidad 
☐ 20% 
☐ 40% 
☐ 60% 
☐ 80% 
C) Patrón de relleno 
☐ Rectangular 
☐ Triangular 
☐ Ondulado 
☐ Hexagonal 
D) Material 
☐ ABS 
☐ PLA 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
32 
 
5. Procedimiento 
 
5.1 Medición de las probetas 
 
Con la ayuda de un pie de rey se comprueban las dimensiones de las probetas y 
se realiza un croquis con los nuevos valores. 
 
5.2 Realización del ensayo 
 
1. Colocación y fijación de la probeta en la mordaza inferior de la máquina 
(de las que existen varios tipos y cuya finalidad es evitar el deslizamiento 
de la probeta al incrementar la carga). 
2. Acercamiento de la mordaza superior y fijación de la parte superior de la 
probeta. 
3. Posible colocación de un extensómetro con el objetivo de obtener 
resultados más precisos y evitar distorsiones en las mediciones a causa 
de los agarres, placas de la máquina, etc. 
4. Puesta en marcha del ensayo según las condiciones prefijadas en el 
controlador (velocidad de carga). 
5. El ensayo termina cuando la probeta se rompe. Los datos de la carga y la 
elongación serán almacenados y reflejados en un gráfico. 
6. Resultados e Informe 
- Curvas tensión-deformación de las 3 probetas. 
- Cálculo de la tensión máxima, tensión de rotura y deformación de rotura. 
Realiza un informe con los datos y gráficos obtenidos analizando como afectan 
los diferentes diseños y materiales a los resultados. Recuerda añadir fotos del 
ensayo y de los croquis realizados. 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
33 
 
7. Referencias bibliográficas del guion 
[1] Areatecnolgia, Ensayo de tracción [En línea] (consultado el 30/05/2020) 
Disponible en: 
https://www.areatecnologia.com/materiales/ensayo-de-traccion.html 
[2] 3Dlink (2019), Stereolithography (SLA)- Impresión 3D por Estereolitografía [en 
línea] (consultado el 18/04/2020) Disponible en: 
https://3dlink.me/stereolithography-sla-impresion-3d-por-estereolitografia/ 
[3] RICOH, Modelado por deposición fundida (FDM) [en línea] (consultado el 
16/04/2020) Disponible en: https://rapidfab.ricoh-europe.com/es/tecnologias/fdm/ 
[4] C, Lucía (2019), Guía completa: Sinterizado selectivo por láser o SLS, ¡te 
explicamos todo! [en línea] (consultado el 16/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/sinterizado-selectivo-por-laser-les-explicamos-
todo/#! 
[5] 3DWorks, Altura de Capas y Resolución en la Impresión 3D [en línea] 
(consultado el 30/05/2020) Disponible en: https://www.3dworks.cl/post/altura-de-
capas 
[6] IkasLab, Impresión 3D paso a paso [en línea] (consultado el 30/05/2020) 
Disponible en: 
http://wiki.ikaslab.org/index.php/Impresi%C3%B3n_3D_paso_a_paso 
[7] Impresoras3D.com, ¿Qué patrón debes usar en el relleno de tu figura? [en 
línea] (consultado el 30/05/2020) Disponible en: 
https://www.impresoras3d.com/que-patron-debes-usar-en-el-relleno-de-tu-figura-
3d/ 
[8] Departament de ciència dels Materials i enginyeria metal·lúrgica (2019), Tema 
4.1 Propiedades mecánicas de los materiales [Apuntes académicos]. ESEIAAT 
[9] Unknows (2013, febrero 21), Ensayo de tracción [en línea] (consultado el 
30/05/2020) Disponible en: http://letydolo.blogspot.com/2013/02/ensayo-de-
traccion.html 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
34 
 
6. Comprobación del guion de prácticas 
 
Para comprobar el ensayo a tracción se realizará un ensayo no destructivo 
mediante el método de elementos finitos disponible en el software SolidWorks. A 
partir de la realización de estas simulaciones numéricas se pretende aproximar al 
máximo un ensayo a tracción realizado en un laboratorio. Al ser un programa CAD 
los parámetros de impresión no se tienen en cuenta, únicamente los de geometría 
y material. Para ello, se seguirá la metodología de la práctica; diseño de dos 
probetas y elección de dos materiales. 
Probeta 1  Diseño Probeta A  Material: PLA 
Probeta 2  Diseño Probeta A  Material: ABS 
Probeta 3  Diseño Probeta B  Material ABS 
 
Diseño Probeta A 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ilustración 15. Diseño de la Probeta A. Fuente propia 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
35 
 
Diseño Probeta B 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para el ensayo se aplica una tensión de 21 MPa en la cara derecha de la pieza 
que creauna reacción de misma magnitud, pero sentido contrario en la cara de la 
izquierda. 
 
 
Ilustración 16. Diseño de la probeta B. Fuente propia 
Ilustración 17. Distribución de las fuerzas en la probeta. Fuente propia 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
36 
 
6.1 Resultados 
 
6.1.1 Probeta 1 
 
Nombre Tipo Mín. Máx. 
Tensiones VON: Tensión de Von Mises 1,450e+05 N/m^2 
Nodo: 76318 
5,686e+07 N/m^2 
Nodo: 4790 
Deformaciones 
unitarias 
ESTRN: Deformación 
unitaria equivalente 
3,446e-05 
Elemento: 39084 
1,363e-02 
Elemento: 14497 
Factor de 
seguridad 
Automático 9,672e-01 
Nodo: 4790 
3,794e+02 
Nodo: 76318 
Tabla 1 Resultados para la probeta 1. Fuente propia 
 
 
 
Ilustración 18. Factor de seguridad de la probeta 1. Fuente propia 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
37 
 
6.1.2 Probeta 2 
 
Nombre Tipo Mín. Máx. 
Tensiones VON: Tensión de Von Mises 1,367e+05 N/m^2 
Nodo: 76318 
5,687e+07 N/m^2 
Nodo: 4790 
Deformaciones 
unitarias 
ESTRN: Deformación 
unitaria equivalente 
5,392e-05 
Elemento: 39084 
2,094e-02 
Elemento: 14497 
Factor de 
seguridad 
Automático 5,627e-01 
Nodo: 4790 
2,341e+02 
Nodo: 76318 
Tabla 2 Resultados de la probeta 2. Fuente propia 
6.1.3 Probeta 3 
 
Nombre Tipo Mín. Máx. 
Tensiones VON: Tensión de Von Mises 2,844e+04 N/m^2 
Nodo: 1374 
6,638e+07 N/m^2 
Nodo: 74408 
Deformaciones 
unitarias 
ESTRN: Deformación 
unitaria equivalente 
1,470e-04 
Elemento: 4434 
2,464e-02 
Elemento: 14115 
Factor de 
seguridad 
Automático 0,482 
Nodo: 74408 
1,13e+03 
Nodo: 1374 
Tabla 3 Resultados para la probeta 3. Fuente propia 
Ilustración 19. Factor de seguridad de la probeta 2. Fuente propia 
Ilustración 20. Factor de seguridad de la probeta 3. Fuente propia 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
38 
 
6.2 Conclusiones del ensayo 
 
Tras la realización de los ensayos se han obtenido los valores de máxima tensión 
a la que son sometidas las probetas y, como consecuencia, sus factores de 
seguridad y las zonas críticas por donde la pieza comenzará a deformarse y 
romperse. Se observa como en los tres ensayos las probetas tienden a deformarse 
por la misma zona. 
Por otro lado, se detectan valores muy diferentes de factor de seguridad, 
coeficiente determinado a partir de la división entre la tensión máxima y valor al 
que va a ser sometido cada nodo de la pieza. 
A partir de la probeta A se ha estudiado como altera el material a las propiedades 
de la pieza. La probeta 1 (PLA) ha obtenido un valor de factor de seguridad 
superior al de la probeta 2 (ABS) , FS= 0.96 y FS=0.56 respectivamente. Esto 
supone una menor resistencia a ser deformado del material ABS. 
A partir del material ABS se ha estudiado como altera el diseño a las propiedades 
de la pieza observando como la probeta 2, pese a tener menores dimensiones, 
tiene un mayor factor de seguridad que la probeta 3, con un valor de 0.48. Uno de 
los motivos por el cual se obtiene un valor menor se debe al diseño con ángulos 
rectos, donde se produce una concentración de tensiones. Esto también ocurriría 
si el diseño tuviera fisuras o alguna entalla. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
39 
 
7. Presupuesto 
 
En este apartado se resumen los costes relacionados con la realización del 
proyecto, así como los costes de material y licencias de softwares para la 
realización del proyecto por parte del alumnado. 
 Cantidad 
(Horas) 
Coste 
unitario (€/h) 
Coste 
total (€) 
Mano de 
obra 
Ingenieril 500 12 6000 
Técnica 100 10 1000 
Supervisión 40 24 960 
Subtotal 640 7960 
Tabla 4 Presupuesto mano de obra. Fuente propia 
 
 
 
 
 
 
 
 
7.1 Presupuesto final 
 Subtotal 
(€) 
Mano de obra 7960 
Material y 
software 
 358 
 Total 8318 
Tabla 6 Presupuesto final. Fuente propia 
 
 
 
 Cantidad Coste 
unitario(€/u.) 
Coste 
total (€) 
 
 Material 
 
 
 
 
 Software 
Bobina de 
ABS 
1 18 18 
Bobina de 
PLA 
1 20 20 
Impresora 
3D 
1 200 200 
SolidWorks 1 120 120 
Slic3r 1 0 0 
Subtotal 358 
Tabla 5 Presupuesto material y software. Fuente propia 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
40 
 
8. Conclusiones y recomendaciones 
 
El objetivo del proyecto reside en complementar las prácticas de laboratorio de los 
alumnos de Resistencia de materiales y Estructuras combinando la fabricación 
aditiva con posibles ensayos mecánicos. Esto ofrece la oportunidad al alumno de 
conocer y experimentar con la impresión 3D y darle importancia a una tecnología 
que sigue en auge y con mucho campo por descubrir. 
En el guion de la práctica de laboratorio, los alumnos tendrán la libertad de escoger 
diferentes variables de impresión (altura de capa, densidad, patrón de relleno y 
material) y poner a prueba sus conocimientos de clase efectuando un ensayo a 
tracción. 
Debido a las circunstancias del año actual no se ha podido llevar a cabo la 
resolución del guion de prácticas en un laboratorio, punto importante para 
comprobar si el alumnado es capaz de seguir el guion. Por otro lado, se ha 
realizado un ensayo mediante elementos finitos en SolidWorks con la finalidad de 
mostrar cómo afecta el cambio de material o diseño a las propiedades mecánicas, 
conclusión que debe obtener el alumnado tras la realización de la práctica. 
 
En un futuro proyecto sería recomendable poder realizar el ensayo en el 
laboratorio y poder ejecutar el guion de prácticas desarrollado en su totalidad, así 
como realizar distintos ensayos destructivos y no destructivo o imprimir probetas 
de sección circular. Una posibilidad sería realizar un ensayo a torsión a baja 
tensión y comprobar mediante líquidos penetrantes los defectos superficiales 
generados. 
 
 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
41 
 
9. Bibliografía 
 
9.1 Ilustraciones 
 
[1] RICOH, Modelado por deposición fundida (FDM) [en línea] (consultado el 
16/04/2020) Disponible en: https://rapidfab.ricoh-europe.com/es/tecnologias/fdm/ 
[2] C, Lucía (2019), Guía completa: Sinterizado selectivo por láser o SLS, ¡te 
explicamos todo! [en línea] (consultado el 16/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/sinterizado-selectivo-por-laser-les-explicamos-
todo/#! 
[3] 3Dlink (2019), Stereolithography (SLA)- Impresión 3D por Estereolitografía [en 
línea] (consultado el 18/04/2020) Disponible en: 
https://3dlink.me/stereolithography-sla-impresion-3d-por-estereolitografia/ 
[4] Cano, Vicente (2016), Primer fabricado por impresora 3D: una pieza de 
impresión [en línea] (consultado el 21/04/2020) Disponible en: 
https://www.autobild.es/reportajes/primer-coche-imprimido-3d-impresion-237679 
[5] Lucía C (2017), Perdix, los drones de combate del ejército estadounidense 
impresos en 3D [en línea] (consultado el 22/04/2020) Disponible en: 
ttps://www.3dnatives.com/es/perdix-los-drones-combate-040420172/#! 
[6] C, Lucía (2018), Impresoras 3D de comida, comida impresa y accesorios 3D 
en tu cocina [en línea] (consultado el 22/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/comida-impresa-en-3d-cocina-3d-210520182/ 
[7] Impresoras3D.com (2018), Guía rápida de términos básicos en impresión 3D 
[en línea] (Consultado el 22/04/2020) Disponible en: 
https://www.impresoras3d.com/guia-rapida-de-terminos-basicos-en-impresion-
3d/ 
[8] DYOR, Criterios de diseño y fabricación mediante impresión 3D [en línea] 
(Consultado el 25/04/2020) Disponible en: http://dyor.roboticafacil.es/criterios-de-
diseno-y-fabricacion-mediante-impresion-3d/ 
 
[9] Oposinet, Tema 9 – Ensayos destructivos. Finalidad. Fundamentación. 
Técnicas operativas e interpretación de los resultados de los distintos ensayos. 
Tipos: tracción, comprensión, dureza, flexión, resiliencia y otros. Extracción y 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología3D 
42 
 
preparación de probetas [en línea] (Consultado el 25/04/2020) Disponible en: 
https://www.oposinet.com/temario-de-fabricacion-mecanica-secundaria/temario-
1-fabricacion-mecanica/tema-9-ensayos-destructivos-finalidad-fundamentacin-
tcnicas-operativas-e-interpretacin-de-los-resultados-de-los-distintos-ensayos-
tipos-traccin-
comprensioacute/http://materialesdeingenieria2013.blogspot.com/2013/05/resiste
ncia-al-impacto-fatiga.htm 
[10] Xunta de Galicia, Esfuerzos [en línea] (Consultado el 25/04/2020) Disponible 
en:https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/14649
47489/contido/4_esfuerzos.html 
9.2 Otra bibliografía consultada 
 
Gregoric, Leo (2020), Historia de la impresión 3D: fechas clave [En 
línea](consultado el 10/04/2020) Disponible en: https://all3dp.com/es/2/impresion-
3d-historia-fechas-clave 
 
Wikipedia, Impresión 3D [en línea] (Consultado el 10/04/2020) Disponible en: 
https://es.wikipedia.org/wiki/Impresi%C3%B3n_3D 
 
Bitfab, La Historia de la impresión, [en línea] (Consultado el 15/04/2020) 
Disponible en: https://bitfab.io/es/blog/historia-impresion-3d/ 
 
Ponsford, Matthew.(2014), The night I invented 3D printing, [en línea] (Consultado 
el 15/04/2020) Disponible en : 
https://edition.cnn.com/2014/02/13/tech/innovation/the-night-i-invented-3d-
printing-chuck-hall 
 
Sánchez Restrepo, Susana (2019), Fusión por haz de electrones, ¡te explicamos 
todo! [en línea](Consultado el 15/04/2020) Disponible en : 
https://www.3dnatives.com/es/fusion-por-haz-de-electrones-les-explicamos-todo/ 
 
 
 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
43 
 
 
Gobierno de canarias, Proceso de impresión 3D [en línea] (Consultado el 
15/04/2020) Disponible en : 
 http://www3.gobiernodecanarias.org/medusa/ecoescuela/3d/impresion-
3d/proceso-de-impresion-3d/#:~:text=ATE-
,Proceso%20de%20impresi%C3%B3n%203D,del%20objeto%20en%20tres%20
dimensiones. 
 
C, Lucía (2020), Top 11 con los escáneres 3D más baratos del mercado [en línea] 
(Consultado el 16/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/top-10-escaneres-3d-low-cost-19102016/ 
 
Sánchez Restrepo, Susana (2017), FDM o modelado por deposición fundida, te 
explicamos todo! [en línea] (Consultado el 16/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/modelado-por-deposicion-fundida29072015/ 
 
3Dlink (2019), FDM - Modelado por deposición Fundida [en línea] (consultado el 
16/04/2020) Disponible en: https://3dlink.me/fdm-fused-deposition-modeling/ 
 
Wikipedia, Modelado por deposición fundida [en línea] (Consultado el 16/04/2020) 
Disponible en: 
https://es.wikipedia.org/wiki/Modelado_por_deposici%C3%B3n_fundida 
 
Qw, Sinterización por láser selectiva- Selective laser sintering [en línea] 
(Consultado el 16/04/2020) Disponible en: 
https://es.qwe.wiki/wiki/Selective_laser_sintering#Advantages 
 
C, Lucía (2019), Guía completa: Sinterizado selectivo por láser o SLS, ¡te 
explicamos todo! [en línea] (consultado el 16/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/sinterizado-selectivo-por-laser-les-explicamos-
todo/#! 
Fasnacht, Adam, Better for Business: FDM 3D Printing over SLS 3D Printing [en 
línea] ( Consultado el 16/04/2020) Disponible en: 
https://www.cadimensions.com/blog/fdm-3d-printing-vs-sls-3d-printing/ 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
44 
 
 
Wikipedia, Estereolitografía [en línea] (Consultado el 18/04/2020) Disponible en: 
https://es.wikipedia.org/wiki/Estereolitograf%C3%ADa 
 
Sánchez Restrepo, Susana (2017), SLA: Impresión 3D por estereolitografía, ¡te 
explicamos todo! [en línea] (Consultado el 18/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/impresion-3d-por-estereolitografia-les-explicamos-
todo/ 
 
C, Lucía (2019), El filamento de ABS en la impresora 3D [en línea] (Consultado el 
18/04/2020) Disponible en: https://www.3dnatives.com/es/filamento-de-abs-
impresion-3d-06062019/ 
 
Impresoras3D, El material de impresión ABS y sus características [en línea] 
(Consultado el 18/04/2020) Disponible en: https://www.impresoras3d.com/el-
material-de-impresion-abs-y-sus-caracteristicas/ 
 
Bourabah, Jennifer (2020). PLA vs ABS: comparación de filamentos para 
impresión 3D [en línea] (Consultado el 18/04/2020) Disponible en: 
https://all3dp.com/es/1/pla-vs-abs-comparacion-impresion-
3d/#:~:text=PLA%20vs%20ABS-
,PLA%20y%20ABS%20de%20un%20vistazo,de%20alimentos%20y%20vajillas
%20desechables. 
 
Impresoras3D (2017), ABS y PLA: diferencias, ventajas y desventajas [en línea] 
(Consultado el 18/04/2020) Disponible en: https://www.impresoras3d.com/abs-y-
pla-diferencias-ventajas-y-desventajas/ 
 
C, Lucía (2016), El Nylon en la impresión 3D [en línea] (consultado el 21/04/2020) 
Disponible en: https://www.3dnatives.com/es/nylon-la-impresion-3d-07072016/ 
 
M, Alicia (2020), ¿Qué características tiene el Nylon en la impresión 3D? [en línea] 
(Consultado el 13/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/caracteristicas-tiene-nylon-en-impresion-3d-
120320202/ 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
45 
 
 
dA, Todo sobre el Nylon, propiedades, Cómo usar y las mejores marcas [en línea] 
(Consultado el 21/04/2020) Disponible en: https://descubrearduino.com/nylon-
impresion-3d/ 
 
M, Alicia (2020), El plástico de policarbonato en la impresión 3D [en línea] 
(Consultado el 21/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/el-plastico-de-policarbonato-en-la-impresion-3d-
110220202/ 
 
Cano, Vicente (2016), Primer fabricado por impresora 3D: una pieza de impresión 
[en línea] (consultado el 21/04/2020) Disponible en: 
https://www.autobild.es/reportajes/primer-coche-imprimido-3d-impresion-237679 
 
Pareja, Rodrigo (2020), La impresión 3D revoluciona el mundo del automóvil [en 
línea] (Consultado el 21/04/2020) Disponible en: 
https://www.caranddriver.com/es/coches/planeta-motor/a30751186/impresion-3d-
piezas-coche/ 
 
Impresoras3D, Los ingenieros de Arup hacen uso de la impresión 3D para imprimir 
estructuras de acero [en línea] (Consultado el 21/04/2020) Disponible en: 
https://www.impresoras3d.com/los-ingenieros-de-arup-hacen-uso-de-la-
impresion-3d-para-imprimir-estructuras-de-acero/ 
 
TRIDIMX, Manufactura Aditiva en la Industria Aeroespacial [en línea] (Consultado 
el 22/04/2020) Disponible en: https://www.tridimx.com/blog/manufactura-aditiva-
en-la-industria-aeroespacial/ 
 
C, Lucía (2018), Top 10 con las aplicaciones de la impresión 3D en la aeronáutica 
[en línea] (consultado el 22/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/impresion-3d-en-la-aeronautica-010320182/ 
 
C, Lucía (2018), Impresoras 3D de comida, comida impresa y accesorios 3D en tu 
cocina [en línea] (consultado el 22/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/comida-impresa-en-3d-cocina-3d-210520182/ 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
46 
 
 
C, Lucía (2019), Impresión 3D de alimentos, ¿la revolución de tu cocina? [en línea] 
(consultado el 22/04/2020) Disponible en: 
https://www.3dnatives.com/es/impresion-3d-de-alimentos-040220192/#! 
 
Impresoras3D.com (2018), Guía rápida de términos básicos en impresión 3D [en 
línea] (Consultado el 22/04/2020) Disponible en: 
https://www.impresoras3d.com/guia-rapida-de-terminos-basicos-en-impresion-
3d/ 
 
DYOR, Criterios de diseño y fabricación mediante impresión 3D [en línea] 
(Consultado el 25/04/2020) Disponible en: 
http://dyor.roboticafacil.es/criterios-de-diseno-y-fabricacion-mediante-impresion-
3d/ 
 
Oposinet, Tema 9 – Ensayos destructivos. Finalidad. Fundamentación. Técnicas 
operativas e interpretación de los resultados de los distintos ensayos. Tipos: 
tracción, comprensión, dureza, flexión, resiliencia y otros. Extracción y preparación 
de probetas [en línea] (Consultado el 25/04/2020) Disponible en: 
https://www.oposinet.com/temario-de-fabricacion-mecanica-secundaria/temario-1-fabricacion-mecanica/tema-9-ensayos-destructivos-finalidad-fundamentacin-
tcnicas-operativas-e-interpretacin-de-los-resultados-de-los-distintos-ensayos-
tipos-traccin-
comprensioacute/http://materialesdeingenieria2013.blogspot.com/2013/05/resiste
ncia-al-impacto-fatiga.htm 
 
Balvantín, Antonio. (2016) Ciencia de Materiales para Ingeniería Mecánica. 
Ensayos y Propiedades Mecánicas de los Materiales [en línea] (Consultado el 
25/04/2020) Disponible en: 
http://www.dicis.ugto.mx/profesores/balvantin/documentos/Ciencia%20de%20Ma
teriales%20para%20Ingenieria%20Mecanica/Unidad%20I%20-
%201.%20Ensayos%20y%20Propiedades%20de%20Materiales.pdf 
 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
47 
 
Xunta de Galicia, Esfuerzos [en línea] (Consultado el 25/04/2020) Disponible 
en:https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/14649
47489/contido/4_esfuerzos.html 
UTP, Pruebas no destructivas superficiales [en línea] (Consultado el 28/04/2020) 
Disponible en : 
http://blog.utp.edu.co/metalografia/12-4-1-pruebas-no-destructivas-superficiales/ 
 
Valmet, Pruebas no destructivas: ¿Por qué, cuándo, qué y cómo? [en línea] 
(Consultado el 28/04/2020) Disponible en: 
https://www.valmet.com/globalassets/spanish-website/articles--
newsletters/whitepapers/non-destructivetesting_spa.pdf 
 
SCI, Ensayo no destructivo: Tipos y funciones [en línea] (Consultado el 
28/04/2020) Disponible en: https://scisa.es/ensayo-no-destructivo/ 
 
Wikipedia, Probeta (mecánica) [en línea] (Consultado el 30/05/2020) Disponible 
en: https://es.wikipedia.org/wiki/Probeta_(mec%C3%A1nica) 
 
Departament de ciència dels Materials i enginyeria metal·lúrgica (2019), Tema 4.1 
Propiedades mecánicas de los materiales [Apuntes académicos]. ESEIAAT 
9.3 Bibliografía del presupuesto 
 
Slic3r [en línea] (Consultado el 20/06/2020) Disponible en: 
http://imprimalia3d.com/services/slic3r 
 
Bobina filamento ABS 1,75mm Blanco 1kg [en línea] (Consultado el 20/06/2020) 
Disponible en: https://www.pccomponentes.com/sakata-3d-bobina-de-filamento-
abs-175mm-blanco-1kg 
 
Bobina filamento PLA 1.75mm Negro 1kg [en línea] (Consultado el 20/06/2020) 
Disponible en: https://www.pccomponentes.com/sakata-3d-bobina-de-filamento-
pla-3d850-175mm-negro-1kg 
 
SolidWorks Student Edition 2020-2021 [en línea] (Consultado el 20/06/2020) 
Disponible en: https://www.cleverbridge.com/1566/purl-StudentEdition 
Guion de práctica de laboratorio mediante 
tecnología 3D 
48 
 
10. Anexos 
 
Se adjuntan los planos de las 2 probetas utilizadas en el ensayo mediante 
elementos finitos y los informes resultantes de estos. 
 110 
 R4
 
 15 
 1
6 
 2
5 
 40 
 5
 
Escola d'Enginyeria de Terrassa - E E T
Denominación proyecto:
Denominación plano:
Código plano:
A4
Apellidos y nombre:
Escala: Fecha:
Est.sup.UNE 1037/Tol.gral.ISO 2778-K/Tol.geom.ISO 2778-m
TFG
Probeta1
Peña Pérez, Oscar E
TFG-P1
30/06/20201 : 1
Material:
Por determinar
Producto SOLIDWORKS Educational. Solo para uso en la enseñanza.
 3
0 
 110 
 15 
 2
0 
 40 
 6
 
Escola d'Enginyeria de Terrassa - E E T
Denominación proyecto:
Denominación plano:
Código plano:
A4
Apellidos y nombre:
Escala: Fecha:
Est.sup.UNE 1037/Tol.gral.ISO 2778-K/Tol.geom.ISO 2778-m
TFG
Probeta 2
Peña Pérez, Oscar E.
TFG-P2
30/06/20201 : 1
Material
Por determinar
Producto SOLIDWORKS Educational. Solo para uso en la enseñanza.
 Analizado con SOLIDWORKS Simulation Simulación de Probeta1 1 
 
 
Simulación de 
Probeta1 
 
Fecha: lunes, 8 de junio de 2020 
Diseñador: Solidworks 
Nombre de estudio: Análisis estático 1 
Tipo de análisis: Análisis estático 
Tabla de contenidos 
Información de modelo ............................ 2 
Propiedades de estudio ............................ 3 
Unidades ............................................. 3 
Propiedades de material .......................... 4 
Cargas y sujeciones ................................ 4 
Información de malla .............................. 5 
Fuerzas resultantes ................................ 5 
Resultados del estudio ............................. 6 
 
 
 
 
 Analizado con SOLIDWORKS Simulation Simulación de Probeta1 2 
 
Información de modelo 
 
 
Nombre del modelo: Probeta1 
Configuración actual: Predeterminado 
Sólidos 
Nombre de documento y 
referencia Tratado como Propiedades volumétricas 
Ruta al documento/Fecha 
de modificación 
Redondeo1 
 
Sólido 
Masa:0,0126712 kg 
Volumen:1,02187e-05 m^3 
Densidad:1.240 kg/m^3 
Peso:0,124177 N 
 
C:\Users\Oscar\Desktop\tf
g\Probeta1.SLDPRT 
Jun 8 10:46:20 2020 
 
 
 Analizado con SOLIDWORKS Simulation Simulación de Probeta1 3 
 
Propiedades de estudio 
Nombre de estudio Análisis estático 1 
Tipo de análisis Análisis estático 
Tipo de malla Malla sólida 
Efecto térmico: Activar 
Opción térmica Incluir cargas térmicas 
Temperatura a tensión cero 298 Kelvin 
Incluir los efectos de la presión de fluidos 
desde SOLIDWORKS Flow Simulation 
Desactivar 
Tipo de solver FFEPlus 
Efecto de rigidización por tensión (Inplane): Desactivar 
Muelle blando: Desactivar 
Desahogo inercial: Desactivar 
Opciones de unión rígida incompatibles Automático 
Gran desplazamiento Activar 
Calcular fuerzas de cuerpo libre Activar 
Fricción Desactivar 
Utilizar método adaptativo: Desactivar 
Carpeta de resultados Documento de SOLIDWORKS 
(C:\Users\Oscar\Desktop) 
 
 
Unidades 
Sistema de unidades: Métrico (MKS) 
Longitud/Desplazamiento mm 
Temperatura Kelvin 
Velocidad angular Rad/seg 
Presión/Tensión N/m^2 
 
 
 Analizado con SOLIDWORKS Simulation Simulación de Probeta1 4 
 
Propiedades de material 
Referencia de modelo Propiedades Componentes 
 
Nombre: PLA 
Tipo de modelo: Isotrópico elástico 
lineal 
Criterio de error 
predeterminado: 
Desconocido 
Límite elástico: 5,5e+07 N/m^2 
Límite de tracción: 4,7e+07 N/m^2 
Límite de 
compresión: 
6,6e+07 N/m^2 
Módulo elástico: 3,5e+09 N/m^2 
Coeficiente de 
Poisson: 
0,38 
Densidad: 1.240 kg/m^3 
Módulo cortante: 3,189e+08 N/m^2 
Coeficiente de 
dilatación térmica: 
126 /Kelvin 
 
Sólido 
1(Redondeo1)(Probeta1) 
Datos de curva:N/A 
 
 
Cargas y sujeciones 
Nombre de 
sujeción Imagen de sujeción Detalles de sujeción 
Fijo-1 
 
Entidades: 1 cara(s) 
Tipo: Geometría fija 
 
Fuerzas resultantes 
Componentes X Y Z Resultante 
Fuerza de reacción(N) -2.625 5,00679e-06 -3,21865e-05 2.625 
Momento de 
reacción(N.m) 0 0 0 0 
 
 
Nombre de 
carga Cargar imagen Detalles de carga 
Presión-1 
 
Entidades: 1 cara(s) 
Tipo: Normal a cara 
seleccionada 
Valor: -21 
Unidades: N/mm^2 (MPa) 
Ángulo de fase: 0 
Unidades: deg 
 
 
 
 Analizado con SOLIDWORKS Simulation Simulación de Probeta1 5 
 
Información de malla 
Tipo de malla Malla sólida 
Mallador utilizado: Malla estándar 
Transición automática: Desactivar 
Incluir bucles automáticos de malla: Desactivar 
Puntos jacobianos 4 Puntos 
Tamaño de elementos 1,08543 mm 
Tolerancia 0,0542714 mm 
Trazado de calidad de malla Elementos cuadráticos de alto orden 
 
Información de malla - Detalles 
Número total de nodos 82290 
Número total de elementos 54389 
Cociente máximo de aspecto 3,896 
% de elementos cuyo cociente de aspecto es < 3 99,9 
% de elementos cuyo cociente de aspecto es > 10 0 
% de elementos distorsionados (Jacobiana) 0 
Tiempo para completar la malla (hh;mm;ss): 00:00:04 
Nombre de computadora: OSCARE 
 
 
Fuerzas resultantes 
 Analizado con SOLIDWORKS Simulation Simulación de Probeta1 6 
 
Fuerzas de reacción 
Conjunto de 
selecciones Unidades Sum X 
Sum Y Sum Z Resultante 
Todo el modelo N -2.625 5,00679e-06 -3,21865e-05 2.625 
Momentos de reacción 
Conjunto de 
selecciones Unidades Sum X 
Sum Y Sum Z Resultante 
Todo el modelo N.m 0 0 0 0 
 
 
Resultados del estudio 
 
Nombre Tipo Mín. Máx. 
Tensiones1 VON: Tensión de von Mises 1,450e+05 N/m^2 
Nodo: 76318 
5,686e+07 N/m^2 
Nodo: 4790 
 
Probeta1-Análisis