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Investigadores de la Universidad Estatal de Washington han desarrollado una mezcla compuesta de PLA y residuos de café molido que es resistente y respetuosa con el medio ambiente. El proyecto tiene como objetivo iluminar nuevas aplicaciones para la impresión 3D, así como mostrar mejores usos de los materiales de desecho. La adición de aditivos de bajo costo también disminuye los costos de fabricación al tiempo que permite un mejor reciclaje.

Dado que el PLA estándar puede ser un material bastante frágil, la inserción de aditivos a menudo ha producido compuestos interesantes y más útiles. Los investigadores lo han mezclado con todo tipo de materiales, incluidos fósforo, fibras naturales y ahora residuos de café molido. Esta mezcla en particular no es tan poco ortodoxa, considerando que las personas en todo el mundo beben más de dos mil millones de tazas de café todos los días. Debido a esto, los desechos y residuos de los posos de café están disponibles en abundancia.

“Los posos de café usados proporcionan una excelente adición al campo de las aplicaciones de recursos renovables y energía ”, dijo Yu-Chung Chang, un estudiante graduado que dirigió el trabajo. “ Tenemos un suministro prácticamente ilimitado de posos de café. Nuestro objetivo es extender el ciclo de vida de estos productos de desecho. Observamos lo que se produce en exceso y tratamos de hacer algo útil «.

Mezcla de residuos de PLA y café molido

El compuesto PLA no se deriva de los propios posos de café. Los investigadores utilizaron un material seco e inodoro que queda después de eliminar el aceite de café y el biodiesel. Después de mezclar el 20% de estas sobras en PLA estándar, encontraron que este material exhibía un aumento de más del 400% en dureza sobre el PLA estándar.

El material en sí tiene un color muy terroso debido a los aditivos y se puede imprimir con una impresora 3D de escritorio de filamento normal. Otra ventaja de este nuevo compuesto es que potencialmente puede ser más económico que el PLA puro. La inserción de los desechos reduce el costo total del material y expande el volumen del material total.

Actualmente, los investigadores continúan en esta línea de investigación y pruebas de sostenibilidad. La investigación adicional tendrá como objetivo estudiar cómo se degrada el material en el medio ambiente. Es de esperar que esto refine aún más el proceso y cree nuevas mezclas de materiales con características aún mejores.

Imagen destacada cortesía de la Universidad Estatal de Washington. El estudio completo está disponible aquí .

El especialista en posprocesamiento Additive Manufacturing Technologies ( AMT ) ha desarrollado un stand reutilizable de 84 metros cuadrados que contiene más de 6.000 piezas impresas en 3D. AMT debutará el diseño en Formnext de este año como su propia instalación de exhibición.

Los conectores sinterizados por láser ( PA 2200 ) unen la friolera de 1.100 metros de tubería de aluminio ligero. A pesar del uso de todos estos componentes y más de un kilómetro de tubería en total, logra pesar solo 120 kg. Además, el diseño sostenible se puede desmontar y reutilizar fácilmente para otros eventos y exposiciones.

Diseño impreso en 3D sostenible

Tom Warren, director de Steel Roots Design , responsable de la tubería de aluminio, comentó sobre este proyecto.

“Con alrededor de 6.000 componentes impresos en 3D y más de 1 km de material de poste, la estructura es una hazaña de ingeniería única y un gran desafío para el equipo de Steel Roots Design. Estamos encantados con los resultados y orgullosos de que el material del marco modular y completamente reutilizable significará algo versátil, duradero y reutilizable, que se aleja de la tradición derrochadora de la construcción de stands para exposiciones ”.

Una gran parte del diseño reutilizable se reduce a los conectores impresos en 3D . La impresión 3D permite la producción de conectores complejos de una sola vez. Algunos conectores de fabricación tradicional pueden tener plazos de entrega de varias semanas o más, lo que requiere una variedad de procesos diferentes. Sin embargo, con la impresión 3D, la fabricación general de nuevos lotes de dichos componentes puede reducirse a unas pocas horas.

El stand no solo albergará las tecnologías de AMT, sino que el stand en sí será un ejemplo de ello. » El objetivo de exponer en una feria como Formnext es demostrar sus tecnologías y capacidades » , dijo Joseph Crabtree, director ejecutivo de AMT.

Anteriormente, empresas como Trindo también habían experimentado con cabinas de exhibición desmontables y reconectables . Su versión utilizaba una impresión en arena similar a la del chorro de tinta, también con conectores que les permitían colocar fácilmente una pantalla y una pared detrás de ellos. La diferencia aquí es la gran escala y el tamaño con el que AMT ha construido la instalación. Ambos casos también mostraron los diseños únicos que solo la impresión 3D puede administrar.

Una startup de Syracuse, Nueva York llamada Powerbelt3D está tomando pedidos anticipados para su primer producto, Zero, que ofrece impresión 3D continua e infinita. Zero es una impresora 3D de cinta transportadora destinada a aumentar el acceso a la fabricación a nivel de producción; su arquitectura abierta permitirá a los usuarios y desarrolladores experimentar y compartir sus experiencias con los creadores para mejorar la funcionalidad.

Queremos hacer que la impresión 3D infinita sea más accesible. Este estilo de impresora 3D ha estado disponible durante algunos años, pero puede costar más de € 10,000. Este precio está bien para las grandes empresas, pero fuera del alcance de los aficionados y las empresas más pequeñas que podrían beneficiarse de él «. Adam Fasnacht, presidente de Powerbelt3D

Hacer que la impresión 3D con cintas transportadoras sea más accesible

Hablamos brevemente sobre las impresoras 3D basadas en transportadores cuando cubrimos la creciente accesibilidad de la automatización en la impresión 3D, pero fue en referencia a las modificaciones de bricolaje para las impresoras 3D de escritorio tradicionales. La Zero está diseñada específicamente para la tarea de impresión ininterrumpida, y su plano XY en ángulo combinado con una cama de cinta transportadora le permite imprimir objetos que son infinitamente largos. Al imprimir cada objeto a 35-40 °, se necesitan menos estructuras de soporte para ciertas geometrías con voladizos. Por supuesto, poder imprimir varios objetos sin tener que eliminar manualmente las impresiones y comenzar la siguiente es el mayor punto de venta.

El precio de preorden de € 399 también es atractivo. Las granjas de impresión pequeñas y medianas podrán utilizar Powerbelt3D Zero para aumentar significativamente la tasa de producción de objetos pequeños. En una impresora 3D de escritorio tradicional, una de las mayores fuentes de tiempo de inactividad de la impresora es el tiempo entre impresiones, ya que la impresora tiene que enfriarse por completo y luego volver a calentarse. Además, una persona debe estar lista para retirar el objeto de la placa de construcción e iniciar la siguiente impresión. Todo ese tiempo de inactividad se pasa por alto en el Zero. Puede producir decenas de piezas sin intervención humana.

Hay algunos obstáculos que superar en relación con la adhesión al lecho y la dinámica de flujo de plástico de la impresión en ángulo. Lanzar Zero a la comunidad de código abierto como un kit es una forma fantástica de encontrar soluciones a esos problemas. Después de todo, los usuarios de impresoras 3D pueden ser especialmente creativos.

Como describimos regularmente, la industria automotriz está adoptando rápidamente la impresión 3D, especialmente las impresoras 3D de gran formato . Una de las empresas a las que se dirigen los fabricantes de automóviles es BigRep . Y BigRep da la bienvenida a estos clientes implementando sus comentarios en sus máquinas y creando contenido adaptado a sus necesidades específicas, como el seminario web: Cómo Ford está optimizando la fabricación con herramientas y accesorios impresos en 3D. Está lleno de información útil y de las operaciones diarias de los trabajadores de ensamblaje y de cómo las herramientas impresas en 3D hacen que su trabajo sea más fácil y seguro.

Lars Bognar, ingeniero de investigación de Ford, explica algunos de los beneficios clave del uso de AM en plantas de automóviles. Los gerentes de compras generalmente están encantados con AM porque reduce su dependencia de los proveedores, que a menudo cambian los precios y se quedan sin inventario. Quienes trabajan en la planta aprecian que las herramientas impresas en 3D son más ergonómicas que las herramientas tradicionales, lo que las hace más fáciles y cómodas de manejar. Y las iteraciones más rápidas para la creación de prototipos significan tiempos de desarrollo más cortos. Si bien la personalización es un gran beneficio, también significa que no hay certificación ni estandarización, por lo que las soluciones a menudo deben crearse desde cero.

Lars repasa algunos casos de estudio, comenzando con una herramienta para colocar piezas de metal para soldarlas manualmente. Esta es una configuración de ejecución baja para prototipos, por lo que generalmente las herramientas se desechan después de que se completa la ejecución de producción de un par de cientos de unidades. Al imprimir en 3D algunas de las herramientas, tienen la opción de reciclar las piezas triturándolas en gránulos de plástico que se pueden reutilizar.

Tanto para aplicaciones de alto volumen como de bajo volumen, las plantillas manuales impresas en 3D se pueden utilizar como plantillas para alinear agujeros y piezas. Una pieza que se usa una vez por minuto debe ser lo más liviana posible y, al reducir el peso de una plantilla en 1 kg, un trabajador levantará 600 kg menos durante un solo turno . La gama de materiales que se pueden utilizar en las máquinas BigRep permite a los ingenieros elegir el material que sea tan resistente o tan ligero como sea necesario para la tarea específica.

Muchos usuarios de BigRep informan que la aplicación inicial para la que adquirieron la impresora ni siquiera es para lo que más la usan. Cuando obtiene una impresora 3D, es imposible predecir para qué se utilizará. Lars señala una situación en la planta en la que la gerencia quería una solución para cubrir grandes bloques de cemento en el piso de la fábrica, pero no querían pagar por piezas moldeadas por inyección. Con BigRep, era fácil y asequible imprimir cubiertas personalizadas con TPU flexible. Y ver que la solución se materializaba tan rápidamente ayudó a los trabajadores de la planta a disfrutar de una nueva mentalidad para la resolución de problemas en el lugar. Lars dice que inicialmente compraron un BigRep sin una aplicación específica, pero rápidamente compraron más cuando el primero estaba funcionando 24/7 durante semanas.

Otra aplicación de AM a la que apunta Lars son las maquetas, que permiten a los trabajadores y diseñadores probar equipos de la planta como pinzas y soportes en piezas que todavía no tienen. Para estas pruebas, solo se necesita la geometría de la pieza; no necesita ser funcional en absoluto. Las maquetas son necesarias cuando una pieza aún se está desarrollando al mismo tiempo que la instalación de la planta de fabricación, así como para componentes que interactúan con muchas piezas diferentes y necesitan muchas iteraciones. Es mucho más barato proporcionar maquetas a los ingenieros en todos los diferentes departamentos que están desarrollando piezas que interactuarán con el componente que darles a todos un componente funcional. Otras veces, las maquetas se utilizan cuando es muy difícil enviar un componente, como un prototipo de batería.

Frank Marangell, director comercial de BigRep, proporciona algunos detalles sobre sus máquinas. Explica que su centro de innovación NOWLAB está investigando constantemente nuevas aplicaciones AM, como su neumático sin aire.

Las cuatro aplicaciones automotrices principales para las que los clientes de BigRep usan sus máquinas incluyen prototipos, herramientas, patrones / moldes / fundición y piezas de uso final. Se proporciona un gráfico agradable de los materiales disponibles que muestra el costo y el rendimiento de diferentes termoplásticos, desde el ABS estándar hasta el PEKK de alto rendimiento.

El BigRep One original es más grande que el Studio más nuevo pero no está cerrado, por lo que no puede manejar tantos materiales. Para los usuarios que necesitan tamaño y rendimiento, desarrollaron la Pro que cuenta con nuevos cabezales de herramientas MXT (Tecnología de extrusión de medición) para obtener más materiales e impresiones que son más precisas, repetibles y de cinco a diez veces más rápidas. Un controlador CNC de Bosch mide más de 500 puntos de datos por segundo y ajusta automáticamente el movimiento para permanecer dentro de las tolerancias determinadas por impresiones anteriores. La próxima Edge está diseñada para las industrias automotriz y aeroespacial, ya que presenta un volumen de construcción extralargo que se puede calentar a 200 ° C e imprimirá de 10 a 20 veces más rápido que las impresoras de la competencia.

Para aquellos en la industria automotriz que quieran unirse a la diversión AM, Lars advierte que la mejor manera de convencer a la gerencia de comprar una impresora de gran formato es comprar una impresora pequeña y mostrarles todas las soluciones que se les ocurran.