método de fabricación actual, con la impresión 3D, y filamentos que son amigables con el medioi ambiente ya que son de PLA y el fabricante de dichos filamentos le agrega harina de madera la cual le ayuda a que sea mas biodegradable, por las fibras lignocelulosicas, que actuan como agente de nucleación, provocando mayor cristalización.

1. Impresión 3D con composites
UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA
Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías
Departamento de Madera, Celulosa y Papel
Maestría en Ciencia de Productos Forestales
María del Rocío Gómez Comparán
Curso de Estructura y Calidad de la Madera, 2021B

2. INDICE
INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
1. ANTECEDENTES
1.1 GENERALIDADES
1.2 ELABORACIÓN DE MATRICES
1.3 CARACTERIZACIÓN DE MATRICES
1.4 IMPRESIÓN DE MATRICES Y CICLO DE VIDA
2. PERSPECTIVAS

3. introducción
• Se requieren diseñar nuevos materiales.
(Plástico biodegradable Acido poliláctico)
• Necesidad de producir filamentos con una matriz que
refuerce la pieza y reduzcan el peso.
• Reemplazo de compuestos no biodegradables

4. introducción
• Elaboración de objetos prediseñados.
(Para las empresas, no solo personales)
• Caracterización de los productos composites
impresos
(Comprobacion de propiedades físicas)
• Determinación de su descomposición e impacto al
medio ambiente.
(Comprobar la degradación en el medio ambiente)

5. Ácido láctico
Composites
Composta
CO2 ,H2O
Ácido láctico
Ácido láctico

6. objetivo
• Realizar un estado del arte para el diseño e innovación
de impresión en 3D con composites.

7. antecedentes
El PLA se obtiene por condensación directa del acido láctico o
polimerización.
(producto de recursos renovables ricos en almidón y tiene
características comparables con las del polietileno aunque es mas
hidrofílico y con menor densidad)
El PLA es estable a la luz y se puede formular rígido o flexible.
El PLA para tener una buena degradación se debe compostar
adecuadamente (mezclado con residuos orgánicos que serian el
abono)
Para hacer 1 kg de PLA, se necesitan 2.65 kg de maíz

8. Elaboración de matrices
• La matriz se le conoce al material que dará rigidez y
resistencia (en este caso al material PLA), los cuales para
mejor degradabilidad se escogen fibras naturales.
• Esto dará como resultado mejorar las propiedades físico-
mecánicas al nuevo compuesto.
• La matriz de origen vegetal reduce el costo y se usan
materiales renovables amigabes con el ambiente.
• (menor uso de plásticos en los compuestos ayuda a
bajar lo costos además de los materiales renovables)

9. Impresión de
matrices.
Modelado por
deposición
fundida (FDM)
El filamento al
pasar por la
boquilla de la
impresora, se
funde en el
cabezal y es
forzado a salir
de la boquilla
como hilos
fundidos. • Samarthya Bhagia et al. (2021) Critical review of FDM 3D printing of PLA
biocomposites filled with biomass resourses, characterization, biodegradability,
upcycling and opportunities fro biorefineries.

10. MODOS DE IMPRESIÓN
Samarthya Bhagia et al. (2021) Critical review of FDM 3D printing of PLA
biocomposites filled with biomass recourses, characterization,
biodegradability, upcycling and opportunities fro biorefineries.

11. Xu et al. - 2018 - Novel biorenewable
composite of wood polysaccharide and
polylactic acid for three dimensional
printing
Wenyang Xu et al, (2018) uso hemicelulosa de madera de abeto
(Galactoglucomanano, GGM) para remplazar parcialmente el PLA como
materia prima en la impresión 3D, desarrollo mezcla de solventes para
asegurar la distribución uniforme de los biocompuestos binarios
formados. La mezcla de hemicelulosa (25%) y PLA se extruyeron en
filamentos mediante extrusión de fusión caliente. Los prototipos de 3D
se imprimieron con éxito a partir de filamentos compuestos mediante
la impresión 3D de modelado de deposición fundida.

12. Caracterización
Nawadon Petchwattana et al. (2019) realizo
filamentos de PLA, harina de madera de teca y
agente de acoplamiento de silano. para
aplicaciones de impresión 3D.
Se observo que los compuestos impresos tenían
una región mas amorfa por el impedimento de
cristalinizacion de la harina de madera en el
PLA, ya que la harina de madera tenia una
mayor absorción de agua pero disminuyo con el
tratamiento de silano, además de obtener una
mejora de la unión interfacial entre el PLA y la
harina de madera lo que mejoro la resistencia
mecánica y la transferencia de tensión.

13. • Samarthya Bhagia et al. (2021) realizo impresión 3D
con modelado de deposición fundida con filamentos de
PLA rellenos recursos de biomasa (celulosa,
hemicelulosa, lignina y biomasa total).
• Estudió las propiedades mecánicas del PLA solo y
relleno de biomasa observando que los polímeros de
biomasa mejoran su viscosidad compleja y la
capacidad de resistencia, ayudando a
hacer biocompuestos impresos de mayor resistencia.

14. •Miguel Gallardo et al. (2020) produjeron fibras de
Polihidroxibutirato (PHB) y polihidroxibutirato-co-
hidroxivalerato (PHBV) fueron reforzados con 20% en
peso de fibras de agave.
•En general la propionilación con fibras, mejoró la flexión
(170% para PHB y 84% para PHBV), resistencia a la
tracción (16% para PHB y 14% para PHBV) y para el
impacto en 96% en comparación con los biocomposites
hechos con polihidroxialcanoatos (PHA).

15. •Valeria Figueroa et al. (2021) Rellenó filamentos de PLA
con fibras de agave y produjo biocompuestos mediante
modelado de impresión 3D basada en modelado de
deposición fundida(FMD).
•Se observo un aumento en la cristalinidad de 23.7 a
44.1%.
•El contenido de fibras, Disminuyo las propiedades de
tracción y el modulo de flexión.
•Las fibras generaron estructuras porosas con densidad
mas baja que las piezas de PLA, al mismo tiempo que
aumentaron la absorción de agua.

16. • Ciclo de vida
• Wenshu Lin et al (2019) Utilizo harina de madera y PLA para
hacer filamentos, se granulo el material en una estrusora de
doble tornillo, se hizo el filamento en estrusora de estrusora de
un tornillo y se imprimió con ellos en 3D.
• Se uso una cámara de envejecimiento ultravioleta y se observo
que el aumento de la temperatura en la cámara UV hizo que se
acelerara el proceso de envejecimiento.
• La resistencia ala tracción dsminuyo en los composites hasta un
44% en comparación con los que no se expusieron a la luz UV.

17. Valeria figueroa et al. (2021) mechanical and
physicochemical properties of 3d-printed
agave fibers/poly(lactic) acid biocomposites
•La desintegración de los
biocomposites bajo
condiciones de compostaje
simulado disminuyo 1.6
veces con fibras en
comparación con el PLA
puro.

18. • Alperen Dogru et al. (2021) realizo impresiones 3D con filamentos de PLA
adicionadas con fibras naturales.
• Las fibras que adicionó fueron 10% de cáñamo al PLA y así fabricar los
filamentos compuestos.
• Se hizo la impresión con técnica fabricación de filamentos fundidos (FFF)
en la impresora Creality Ender 3 con ±45°.
• El efecto de envejecimiento se observo desde la primera semana en la
cabina de clima.
Después de 3 semanas de
envejecimiento, se observo una
disminución de tracción de 47 a 50%
(relleno en paralelo y de relleno en
cruzado respectivamente) y perdida de
masa de 8 a 16% (paralelo y cruzado
respectivamente).

19. • Kjeld W. Meereboer, et al. (2020) Descubrió
que la adición del PHA(Polihidroxialcanoatos) a
la mayoría de las fibras, mejora la
biodegradación.
• Los PHA mostraron una degradación por varios
tipos de enzimas bacterianas y fúngicas al
incorporar fibras naturales con alto contenido
de hemicelulosa y celulosa.
• Al agregar rellenos con proteínas (granos de
destilería como soya) mejoraron aun mas la
degradación.
• Los productos de degradación de PHA se
asimilaron fácilmente en productos utilizables
para el crecimiento microbiano.

20. •Xin-Feng Wei et al. Demuestró que el poli (adipato-co-
tereflalato de butileno) biodegradabla (PBAT) después de
10 semanas de exposición en cámara de simulacion a
rayos UV y a la hidrolisis de agua de mar y de agua dulce
en comparación que en acido genera una gran cantidad
de microplasticos en comparación con el polietileno de
baja densidad no biodegradable (LDPE), siendo muy
probable que sean persistentes en los mares profundos.

21. • Martín González 2020, observó que los biocomposites
perdían el rendimiento mecánico como resultado de varios
mecanismos, siendo el predominante el de degradación de
la estructura amorfa, en lugar de molecular escote de peso.
• Las fibras o refuerzos pueden atenuar la perdida de las
propiedades mecánicas y ésta se pierde con la foto
degradación.
• Se encontró que se afectan las propiedades térmicas, sobre
todo la cristalinidad, observando que la cristalinidad del PLA
y sus biocompuestos aumenta después de una
meteorización acelerada, siendo menor en los
biocomposites que en el PLA puro.

22. Alan Martin del Campo 2021, encontró que los composites
con mayor compatibilidad entre la fibra de agave y la
matriz de PLA se mejoro mediante el tratamiento químico
de las fibras con GMA-g-PLA. La mayor compatibilidad es
resultado por menor porosidad y mayor estabilidad
dimensional, resultando mejores propiedades mecánicas
como tracción y flexión, usando hasta un 40% de peso en
fibra.
Al momento de la exposición a la intemperie acelerada
(Rayos UV y humedad) se observo que los composites con
fibras no tratadas sufrieron daños mas severos en
comparación de las fibras tratadas quimicamente (mayor
porosidad y reducción de propiedades mecánicas).
Los resultados térmicas mostraron que las condiciones de
meteorización acelerada incrementa la cristalinidad del 20
al 50% debido a la mejor compatibilidad acentuando la
nucleación de las fibras, y con esto acelera la
meteorización en comparación de las fibras no tratadas.

23. Perspectivas
Estudio de la
Universidad de Utrecht.
Capacidad de
producción global de
bioplásticos para el
2025 por segmento de
mercado

24. • Mayor desarrollo tecnológico para eficientizar los procesos.
• Tecnologías más económicas.
• Ciclo de vida de los ·3D composites
• Desarrollo de nuevos productos
• Oportunidades en el área de nanomateriless funcionalizados.
Perspectivas