Refuerzo del PLA para la impresión 3D con residuos vegetales

Un estudio reciente de un grupo internacional de investigadores sugiere que la fibra de hoja de piña (PALF) podría utilizarse para reforzar el ácido poliláctico (PLA). Probaron dos tipos de PALF (cruda y tratada con álcali) combinada con PLA, y los resultados mostraron una mejor ductilidad para la primera y una mejor resistencia a la tracción para la segunda. Sin embargo, ambos mejoraron el PLA por sí solo. Esto podría tener grandes implicaciones para la impresión 3D con residuos vegetales.  El ácido poliláctico es un polímero termoplástico, el material de filamento plástico más utilizado para la impresión 3D. Sus características de biodegradabilidad parcial, buena estabilidad térmica y facilidad de procesamiento lo convierten en una opción popular para muchas industrias.  Por lo tanto, cualquier método para mejorar sus propiedades es importante.

El proceso de investigación

Los investigadores fueron un equipo internacional, dirigido por los científicos Dr. Mansingh de la India, Dr. JS Binoj de Malasia y el profesor asociado Eugene Wong de Singapur. Para comenzar su estudio sobre los materiales vegetales y la impresión 3D, tomaron dos muestras de PALF. Una se dejó sin tratar, mientras que la otra se trató con álcali en varios porcentajes de peso. A continuación, se probó cada una por separado mediante la combinación con PLA y luego se extruyó en un proceso FDM. Para este paso utilizaron la Ultimaker 3. Se realizaron varias pruebas para evaluar las nuevas propiedades del producto. Entre ellas, la espectroscopia de infrarrojos, la observación al microscopio para comprobar la existencia de impurezas y el análisis térmico que comprobó la estabilidad térmica (cómo cambia la masa con el tiempo al cambiar la temperatura)

Los investigadores comprobaron si los residuos de piña podían combinarse con el PLA para fabricar un filamento más resistente, pero también biodegradable (Foto: David Adam Kess, CC BY-SA 4.0, vía Wikimedia Commons)

Descubrieron que el PALF sin tratar, o crudo, tenía un mayor alargamiento a la rotura que el tratado con álcali, lo que significa una mayor ductilidad. Sin embargo, el refuerzo de PALF tratado con álcali al 3 % en peso presentaba unas características de tracción y flexión máximas, por lo que se consideró que era la condición óptima. Ambos refuerzos mejoraron con respecto al PLA solo. Esto sugiere que, de hecho, los residuos vegetales pueden utilizarse en la impresión 3D para mejorar las propiedades y la función de los materiales.

Si este experimento puede parecer en principio abstracto y teórico, en realidad podría tener implicaciones para la impresión 3D en el futuro. La industria se esfuerza constantemente por dos cosas: en optimizar los materiales para obtener productos de mejor rendimiento y mejorar la sostenibilidad. El uso de materiales vegetales biodegradables para mejorar el PLA para la impresión 3D podría ser la respuesta; especialmente cuando el material es tan accesible y barato como las fibras de piña. No es la primera vez que se utilizan materiales vegetales para la impresión 3D. Por ejemplo, la empresa austriaca Extruder creó recientemente una gama de filamentos biorresponsables llamados GreenTec y Biofusion, y la empresa italiana WASP colaboró con Dior para una tienda pop-up utilizando materiales ecológicos. Para leer un resumen del informe, puede hacer clic AQUÍ.  El informe completo está disponible en la revista científica Polymer Composites.

Proceso de experimentación para crear los productos. (Créditos de las fotos: Umar Abdul Hanan, Shukur Abu Hassan, Mat Uzir Wahit, Joseph Selvi Binoj, Bright Brailson Mansingh, Kheng Lim Goh, en Polymer Composites).

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*Créditos de la foto de portada: NextEvo/Sourcing Journal