Fuente: MIT
Buenas makers!
Hoy traemos una noticia que plantea transformar el sector de la impresión 3D permitiendo el uso de materiales reciclados o renovables que hasta ahora eran imposibles de utilizar.
Muchos de los plásticos usados en la fabricación aditiva no pueden ser fácilmente reciclados. Según el MIT, mientras que cada vez más materiales sostenibles aparecen en el mercado, su implementación sigue siendo extremadamente compleja debido a la necesidad de ajustar los parámetros de las impresoras para cada caso específico, ahí es donde entra el equipo de investigación compuesto por el MIT’s Center for Bits and Atoms (CBA), el U.S National Institute of Standarts and Technology (NIST) y el Centro Nacional Griego para el Desarrollo Científico (Demokritos).
Este conglomerado de profesionales ha construido un extrusor capaz de medir información relevante del filamento usado durante el proceso de impresión en un test de 20 minutos de duración. Este flujo de datos es analizado por un modelo matemático que genera los parámetros óptimos para el material en cuestión.
“En este artículo, demostramos un método que puede tomar todos estos materiales interesantes de origen biológico y fabricados a partir de diversas fuentes sostenibles y demostrar que la impresora puede descubrir por sí misma cómo imprimir esos materiales”.
Neil Gershenfeld en una entrevista con MIT News.
De acuerdo con el paper propuesto por el equipo, esta nueva metodología puede aumentar en gran medida la adopción masiva de materiales FDM con propiedades únicas, así como de orígenes sostenibles, dejando de lado a los polímeros provenientes de la industria de los combustibles fósiles.
Sistema automático de generación de parámetros
La impresión 3D con materiales renovables y/o reciclados es un proceso realmente desafiante. Debido a la variación en sus propiedades, no existen dos materiales iguales. Por ejemplo, los polímeros de base biológica pueden presentar diferentes mezclas de plantas o materias primas según la estación o zona de recogida. Esto plantea problemas a la hora de determinar qué parámetros de fabricación debemos utilizar.
El nuevo enfoque del equipo investigador supera estos desafíos al identificar automáticamente los parámetros óptimos para materiales previamente desconocidos.
Para lograrlo, la nueva propuesta se basa en adoptar una impresora 3D del laboratorio del MIT y añadir tres sensores al sistema de extrusión. Se utilizó una celda de carga para medir la presión aplicada al filamento, mientras los sensores de velocidad de alimentación rastrearon el espesor del filamento y la velocidad a la que se empujaba el material hacia el hotend.
Para cada material se realizó una prueba de 20 minutos, diseñada para registrar varias lecturas de temperatura y presión a diferentes caudales.
Durante los tests, el equipo configuró la boquilla de la impresora a 290 ℃, su temperatura más alta posible. A continuación el material se extruyó a un ritmo fijo, para luego, apagar el calentador mientras el filamento continuaba siendo empujado hacia el fusor.
Los datos se introdujeron en un modelo matemático predictivo que produjo automáticamente los parámetros ideales. Una vez que se ingresan en el software de slicing, el material se puede imprimir con resultados óptimos.
El equipo experimentó con seis materiales diferentes, muchos de los cuales eran de origen biológico. Su método generó automáticamente parámetros que permitieron fabricar con éxito objetos complejos.
De cara al futuro, el equipo dirigido por el MIT planea conectar directamente su proceso de detección al software de impresión 3D, eliminando la necesidad de ingresar los parámetros manualmente y agilizando el proceso de fabricación.
Impresión 3D sostenible al fin
La industria mundial de la impresión 3D está siendo testigo de un creciente enfoque en la sostenibilidad, incluso mediante el uso de materiales más respetuosos con el medio ambiente. Esto es especialmente importante cuando se trata de impresoras 3D FDM. El fabricante de filamentos con sede en el Reino Unido Filamentive informó recientemente que este proceso de impresión 3D produce 400.000 kg de desechos plásticos cada año solo en el Reino Unido.
Los científicos están intentando combatir esto mediante la investigación de filamentos reciclados para impresión 3D. Un equipo de la Universidad de los Emiratos Árabes Unidos desarrolló un filamento PLA elaborado a partir de residuos de plástico reciclado y fibra de carbono. El material desechado se trituró, molió, mezcló y mezcló en estado fundido. Luego, estas formulaciones se prensaron en caliente para obtener muestras de hueso de perro, y se utilizó una máquina de prueba universal para caracterizar el rendimiento mecánico del compuesto.
Habiendo demostrado que es posible reciclar PLA y fibra de carbono simultáneamente, los investigadores esperan que otros investiguen métodos más eficientes para crear compuestos reciclados.
Los filamentos de base biológica también ofrecen el potencial de una impresión 3D FDM más ecológica. Anteriormente, científicos de la Universidad Tecnológica de Michigan crearon filamentos de madera imprimibles en 3D a partir de desechos de muebles. El artículo de investigación, escrito en coautoría por el defensor del código abierto Joshua Pearce, describe un método para combinar este material de desecho con PLA para crear un compuesto de madera y plástico (WPC).
Con 150 toneladas de desechos de madera de muebles producidos diariamente en Michigan, los investigadores adquirieron MDF, LDF, melamina y aserrín desechados. Este material se redujo a polvo y se mezcló con bolitas de PLA para crear el filamento reciclado. Una vez listo, el equipo aprovechó con éxito el material para imprimir en 3D un cubo de madera, un pomo de puerta y un tirador de cajón.
