Diseño de una extrusora para la fabricación de filamento de impresión 3D a partir de material reciclado y con fibra de refuerzo

Abstract

El PLA destaca de otros polímeros por ser biodegradable, reutilizable y procedente de cultivos como el maíz, sin embargo, el término que realmente debería emplearse es “compostable industrialmente”. La producción de su materia prima (acido poli láctico) requiere cerca de 2.71 kg de maíz por kilo de ácido láctico con lo cual se puede anticipar que, aunque es una de las alternativas más populares sacrifica recursos alimentarios. Con el fin de desarrollar un nuevo material compuesto a partir del PLA, pero disminuyendo el porcentaje de este se desarrollaron filamentos de PLA reforzados con fibras naturales buscando también nuevas propiedades. Se usaron las fibras presentes en los desechos post cosecha de la piña y del fique para desarrollar hilos, los cuales se recubrieron con PLA en diferentes fracciones volumétricas para desarrollar el filamento reforzado, se realizaron cálculos aplicando ley de mezclas para estimar las propiedades del hilo y compararlas con las obtenidas en ensayos de tracción de muestras donde la fibra de refuerzo se mercerizo y otras en las que no. Para este proceso se contó con una extrusora de filamento de impresión 3D adquirida por la universidad industrial de Santander, la cual se rediseñó para la fabricación del filamento reforzado. Esta tesis de grado concluye con la identificación de las partes de la maquina mediante un proceso de ingeniería inversa, rediseño de la máquina, planimetría de las piezas manufacturadas y cálculos para motor y filamentos; las curvas esfuerzo deformación para los distintos filamentos reforzados y la comparativa entre los mismos filamentos fabricados sin el proceso de mercerizado y con la variación de la fracción volumétrica de PLA.