Filamento de madera 3D a partir del reciclado

Científicos de la Universidad Tecnológica de Michigan, en Houghton, han efectuado con éxito un filamento de madera para impresión 3D a partir de residuos de madera de muebles.

El éxito fue publicado en un artículo de investigación co-autorizado por Joshua Pearce. El documento exploró la posibilidad de convertir los residuos de muebles en filamentos de madera para reducir el impacto ambiental de los residuos de madera.

“El filamento de madera se fabricó utilizando únicamente software y hardware de código abierto”.

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El filamento WPC hecho con el reciclador de código abierto. 

El filamento WPC hecho con el reciclador de código abierto. 

Fabricación de filamentos de madera a partir de restos

Según el diario, la industria del mueble en Michigan produce más de 150 toneladas de desechos de madera al día.

En un proceso de cuatro pasos, los científicos probaron la posibilidad de fabricar filamentos de madera para impresión 3D con una combinación de madera residual y plástico PLA. La mezcla de estos 2 materiales es más conocida como compuesto de madera y plástico (WPC).

Proceso de fabricación:

  • En el primer paso, se adquirieron restos de madera de diferentes fabricadoras de muebles en Michigan. Los restos incluían losas sólidas y aserrín de MDF, LDF y melamina. Estas losas sólidas y aserrín se redujeron a un nivel de microescala para la preparación de filamentos de WPC. El material de desecho fue molido a martillo, molido en una trituradora de madera y tamizado a través de un dispositivo de desaireación vibratorio, que usaba un tamiz de malla de ochenta micras.                                                                                                                                                                        Al final de este proceso, los restos de madera se encontraban en un estado de polvo con una circunscripción granular de harina de grano. El material se llamaba ahora “polvo de desecho de madera”.
  • En el siguiente paso, el PLA fue preparado para mezclarse con el polvo de desecho de madera. Los gránulos de PLA se calentaron a 210ºC hasta que se volvieron agitables. El polvo de madera se agregó a la mezcla de PLA derretido con un porcentaje de peso de madera a PLA variable (wt por cien ) entre 10wt por ciento -40wt por cien de polvo de madera residual.
  • Una vez alcanzada la cantidad y calidad de mezcla deseada, el material se dejó reposar para enfriarse.
  • Finalmente, el material coagulado se colocó nuevamente en la astilladora de madera para preparar el robot de reciclaje de código abierto, una extrusora de plástico para la fabricación de filamentos.

“El filamento fabricado era de 1,65 mm, más delgado en diámetro que el filamento 3D estándar disponible en el mercado, esto es, uno con setenta y cinco mm”.

Un pomo de la impresa en 3D con el filamento de madera.

Un pomo de puerta impresa en 3D.

Impresión 3D con filamento de madera de código abierto

El filamento de madera fue probado fabricando múltiples artículos, como un cubo de madera, una manilla de puerta y una manija de cajón. Debido a las propiedades mecánicas del filamento de madera, se realizaron ajustes en las impresoras Delta RepRap y Re:3D Gigabot v. GB2 3D utilizadas en el estudio. Las alteraciones incluyeron la modificación de la extrusora y el control de la velocidad de impresión.

Imprimir la madera a una temperatura ideal también es un factor esencial, puesto que las elevadas temperaturas pueden carbonizar la madera y obstruir la boquilla. En un caso así, el filamento de madera se imprimió a 185C.

Los desarrolladores demostraron que era práctico hacer filamentos de madera utilizando residuos de madera de muebles. Sin embargo, propusieron puntos esenciales para estudios futuros. Estos incluían:

  • Los impactos económicos y ambientales.
  • Detalles de las propiedades mecánicas.
  • La posibilidad de producción a escala industrial.

Conclusión

Este estudio ha demostrado una metodología técnicamente viable de reciclaje de restos de madera de muebles en piezas aprovechables e imprimibles en 3D para la industria del mueble. A través de la mezcla de pellets de PLA y material de desecho de madera reciclada, se generó un filamento con un diámetro de 1,65±0,10 mm que se empleó para imprimir una pequeña pluralidad de piezas de prueba.

Este método, mientras que se desarrolla en el laboratorio, puede escalarse para satisfacer las necesidades de la industria, ya que los pasos del proceso no son difíciles. Se crearon pequeños lotes de madera al 40 por ciento, pero mostraron una repetibilidad reducida, mientras que los lotes de madera al 30 por ciento fueron los más prometedores con facilidad de empleo.

 

 

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