La impresión 3D se ha convertido en una tecnología innovadora con un gran impacto en diversos sectores, especialmente en la industria manufacturera, donde se ha consolidado como un proceso importante para el desarrollo de prototipos y piezas finales.

Al igual que en muchos procesos de producción, en la impresión por Modelado por Deposición Fundida (FDM) se genera una cantidad significativa de residuos plásticos (incluyendo microplásticos), desechándose hasta el 40% del material de los objetos impresos (soportes y rebabas).

Este problema es especialmente preocupante en un contexto donde la sustentabilidad y la reducción de residuos son cada vez más importantes. De ahí la importancia de revalorizarlo con un enfoque de economía circular. Por lo tanto, se propone desarrollar probetas de filamento para impresión 3D a partir de carbonato de calcio obtenido de cáscara de huevos de gallina y residuos de impresiones de PLA.

Uno de los insumos indispensables para la impresión por FDM son los filamentos, los cuales puede fabricarse de distintos materiales, pero destaca el Ácido poliláctico (PLA) debido a las propiedades termomecánicas y economicidad.

Por otro lado, las cáscaras de huevo, un subproducto abundante de la industria alimentaria, tiene un 95% de carbonato de calcio en forma de calcita y el 5% restante contiene materiales orgánicos como colágeno tipo X, polisacáridos sulfatados y otras proteínas. En el estudio se utilizan partículas de cáscara de huevo como material de relleno para obtener propiedades de rigidez que permita emplearlo en aplicaciones de modelos para fundición; la disponibilidad y sus propiedades químicas indican que es una fuente potencial de relleno de compuestos poliméricos que permite ser formulado para ser rígido o elástico dependiendo la cantidad adicionada.

El estudio fue desarrollado en el Laboratorio de Manufactura y Automatización de la Universidad del Caribe; el procedimiento para obtener los filamentos consistió en recolectar cáscaras de huevo (CH) de gallina, estos fueron limpiados y desinfectados con alcohol etílico, posteriormente se trituraron en un mortero de porcelana, de ahí se pulverizó en un triturador a más de 3,000 Revoluciones por Minuto (RPM) hasta obtener un talco. Por otro lado, se recolectó filamento de desecho y fue clasificado por color, se cortaron en trozos de 1 cm de longitud con herramientas manuales a fin de pulverizarlos en el triturador en intervalos de 30 segundos a 300 RPM.

El material de PLA con granulometría mayor a 1 mm se separó con un tamiz; el material pulverizado tanto de PLA como CH se mezclaron hasta obtener una mezcla homogénea y fue almacenado en bolsas herméticas para protegerlos de la humedad. Se realizaron cinco probetas a diferentes dosificaciones (D1, D2, D3, D4 y D5), cada una con dos réplicas. Las dosificaciones se formularon con los siguientes porcentajes: D1: 80%, 20%; D2: 70%, 30%; D3: 60%, 40%; D4: 50%, 50%; D5: 40%, 60% de PLA y CH respectivamente. Para fabricar el filamento, cada dosificación se pasó por un extrusor calentado a aproximadamente 90° C hasta obtener muestras de 12 cm de longitud aproximadamente.

Se probó la resistencia a la tensión con un dinamómetro Crane Scale MNCS-M, cuyo instrumento fue colocado en un soporte manual de desplazamiento vertical. Los resultados de la resistencia a la tensión medida en Newtons (N) mostraron los siguientes promedios: D1: 63.55 N, D2: 59.1 N, D3: 38.15 N, D4: 46.6 N y D5: 33.95 N. Se observó que entre más porcentaje de PLA mayor es la resistencia del filamento, sin embargo, entre menos porcentaje la textura es más áspera. Como trabajo futuro se contemplan pruebas de dureza e imprimibilidad puesto que se busca obtener mayor resistencia a la compresión para aplicaciones de moldeo para fundición. Las partículas de cáscara de huevo son una fuente potencial de relleno de compuestos poliméricos que permite ser formulado para ser rígido o elástico dependiendo la cantidad adicionada.

(Nicolás Mateo / Luis Yahir Gama Mayo, Francisco Noel Gamboa Arias y Brenda Itzel Rico Vicente, Departamento de Ciencias Básicas e Ingenierías, Universidad del Caribe).