Diseño y fabricación de un equipo de extrusión de filamento en polímero para impresión por MDF
El proceso de impresión 3D y específicamente el Modelado por Deposición Fundida (“MDF”) o “FDM” por sus siglas en inglés (Fused Deposition Modeling) es una tecnología que permite implementar estrategias de personalización en el producto, para satisfacer de la mejor forma las necesidades de los clien...
- Autores:
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López Gutiérrez, Sergio
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Santo Tomás
- Repositorio:
- Repositorio Institucional USTA
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El proceso de impresión 3D y específicamente el Modelado por Deposición Fundida (“MDF”) o “FDM” por sus siglas en inglés (Fused Deposition Modeling) es una tecnología que permite implementar estrategias de personalización en el producto, para satisfacer de la mejor forma las necesidades de los clientes a partir de la extrusión controlada de un filamento fundido que, siguiendo una trayectoria, conforma un producto capa por capa. Esta tecnología se ha masificado gracias a la liberación de su patente y al trabajo colaborativo plasmado en internet, con los que se han logrado construir equipos de bajo costo, permitiendo hacer accesible esta tecnología al común de los usuarios. Tomando en cuenta lo anterior, el desarrollar diferentes materiales para ser usados en este tipo de impresoras es una necesidad y una oportunidad latente. Por tal razón, el presente proyecto planteó el diseño y la fabricación de una extrusora de laboratorio, con la que se puedan procesar materiales poliméricos reciclados o vírgenes, solos o reforzados; obteniendo bobinas de filamento para ser usados en impresoras 3D por MDF. Como resultado, se construyó un equipo de extrusión para polímeros con diámetro de husillo de 25 mm, con una relación L/D de 18:1, con una capacidad de producción de 7 kg/h en Polietileno de Baja Densidad (“PEBD”) o “LDPE” (por sus siglas en inglés, Low Density PolyEthylene), con un consumo eléctrico de 1,4 kW/h y con dos dados que permiten conformar un filamento de 1,75 mm y/o 3 mm de diámetro, según la necesidad. Con esta extrusora se espera contribuir en la investigación y desarrollo de materiales vírgenes, reciclados y compuestos, para aplicaciones obtenidas a través de impresión 3D por MDF, aplicando conceptos bioamigables. |
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ACOPLÁSTICOS. (2019). Directorio colombiano de reciclaje de residuos plásticos. ACOPLÁSTICOS PROMUEVE RECICLAJE Y LIMPIEZA. (2019, 5 enero). Recuperado 13 septiembre, 2019, AMERICAN WATER WORKERS ASSOCIATION. PVC pipe-desing and installation. Segunda edición. Capítulo 1. AWWA Manual. Denver Estados Unidos. ASHBY, Michael. JONES, David. Materiales para ingeniería 2. Introducción a la microestructura, el procesamiento y el diseño. Editorial Revertré. Departamento de ingeniería de la universidad de Cambridge. Reino Unido.2009. Pg. 250-280. BELTRÁN Maribel y MACILLA Andrés. Tecnología de polímeros tema 3, bases del proceso de polímeros. San Vicente. Editorial: Universidad de Alicante. España. 2012. BENAVENTE, R. Polímeros amorfos, semi cristalinos, polímeros cristales líquidos y orientación. Madrid, España. Editorial: instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros. S.F. 2012. BILLMEYER, Fred. Ciencia de los polímeros. Editorial Revertré. Resselaer Polytechnic institute, Troy, Nueva York. Pag. 392- 415 BUDYNAS, R., SHIGLEY, J., NISBETT, J. AND RÍOS SÁNCHEZ, M. (2008). Diseño en ingeniería mecánica de Shigley. México: McGraw-Hill. CIGÜENZA RIAÑO, N. C. R. (2019, 26 marzo). Acoplásticos, preocupado por proyecto que prohíbe plásticos de un solo uso. ÉLIDA, Hermida. Polímeros Guía didáctica, Capítulo 9. Ciudad Autónoma de Buenos Aires. República Argentina. Editorial: Ministerio de Educación y Tecnología. 2011. EUR.EX.MA. (2022). Estrusori - Eurexma. Https://Www.Eurexma.Com/. GARCÍA SIERRA, S. G. S. (2019, 7 febrero). Las impresoras 3D y su uso para la sociedad - ACN | Agencia Central de Noticias. Recuperado 8 septiembre, 2019, GÓMEZ SERRATO, J. G. (2016). DIAGNÓSTICO DEL IMPACTO DEL PLÁSTICO - BOTELLAS SOBRE EL MEDIO AMBIENTE: UN ESTADO DEL ARTE. GONÇALVES, Cesar. Structural characterization and optical monitoring of the crystallization of high-density polyethylene nano composites with different particles during injection molding. IMPACTO DE LA IMPRESIÓN 3D EN LA FABRICACIÓN GLOBAL (2019, 29 marzo). LÓPEZ, Ignacio, trabajo de grado, cuantificación de incertidumbres en el estudio conformacional de muestras poliméricas mediante gpc-mals, Editorial: Universidad Rey Juan Carlos. Mostoles, España. 2011. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. (2004). Sector Plásticos. Principales procesos básicos de transformación de la industria plástica y Manejo, aprovechamiento y disposición de residuos plásticos post-consumo. (GUÍAS AMBIENTALES). NARANJO CARVAJAL, A., SIERRA MUÑETÓN, J., SANZ, J., NORIEGA ESCOBAR, M. Y OSSWALD VICTOR, T. (2009). Tecnología de los Plásticos - Manual de Bolsillo 1. Cucuta, Colombia: Editorial Guaduales Limitada SAVGORODNY, V. K. (1978). Transformación de plásticos. Barcelona, España: Editorial Gustavo Gili S.A. ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. A.: Thermodynamics: An Engineering Approach. Ed. McGraw-Hill: Boston, 7ta. edición, 2011. ISBN: |
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Repositorio institucionalhttp://hdl.handle.net/11634/43044reponame:Repositorio Institucional Universidad Santo Tomásinstname:Universidad Santo Tomásrepourl:https://repository.usta.edu.coEl proceso de impresión 3D y específicamente el Modelado por Deposición Fundida (“MDF”) o “FDM” por sus siglas en inglés (Fused Deposition Modeling) es una tecnología que permite implementar estrategias de personalización en el producto, para satisfacer de la mejor forma las necesidades de los clientes a partir de la extrusión controlada de un filamento fundido que, siguiendo una trayectoria, conforma un producto capa por capa. Esta tecnología se ha masificado gracias a la liberación de su patente y al trabajo colaborativo plasmado en internet, con los que se han logrado construir equipos de bajo costo, permitiendo hacer accesible esta tecnología al común de los usuarios. Tomando en cuenta lo anterior, el desarrollar diferentes materiales para ser usados en este tipo de impresoras es una necesidad y una oportunidad latente. Por tal razón, el presente proyecto planteó el diseño y la fabricación de una extrusora de laboratorio, con la que se puedan procesar materiales poliméricos reciclados o vírgenes, solos o reforzados; obteniendo bobinas de filamento para ser usados en impresoras 3D por MDF. Como resultado, se construyó un equipo de extrusión para polímeros con diámetro de husillo de 25 mm, con una relación L/D de 18:1, con una capacidad de producción de 7 kg/h en Polietileno de Baja Densidad (“PEBD”) o “LDPE” (por sus siglas en inglés, Low Density PolyEthylene), con un consumo eléctrico de 1,4 kW/h y con dos dados que permiten conformar un filamento de 1,75 mm y/o 3 mm de diámetro, según la necesidad. Con esta extrusora se espera contribuir en la investigación y desarrollo de materiales vírgenes, reciclados y compuestos, para aplicaciones obtenidas a través de impresión 3D por MDF, aplicando conceptos bioamigables.The 3D printing process and specifically Fused Deposition Modeling ("FDM”), is a technology that allows implementing customization strategies in the product to best satisfy customer needs, from the controlled extrusion of a molten filament, forms a product layer by layer. This technology has become widespread thanks to the release of its patent and the collaborative work embodied on the Internet, with which it has been possible to build low-cost equipment, making this technology accessible to common users. Considering the aforementioned, the development of varied materials to be used in this type of printers is a need and a potential opportunity. For this reason, the present project proposed the design and manufacture of a laboratory extruder, with which recycled or virgin polymeric materials can be processed, alone or reinforced; obtaining filament spools to be used in 3D printers by FDM. As a result of this project, an extrusion equipment for polymers with a screw diameter of 25 mm was built, with an L/D ratio of 18:1, with a production capacity of 5 kg/h in Low Density Polyethylene ("LDPE ”), with an electrical consumption of 1.4 kW/h and with two dies that allow forming a filament of 1.75 mm and/or 3 mm in diameter, According to the need. With this extruder it is expected to contribute to the research and development of materials, for applications obtained through 3D printing by FDM, applying bio-friendly concepts.Ingeniero MecánicoPregradoapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásPregrado Ingeniería MecánicaFacultad de Ingeniería MecánicaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño y fabricación de un equipo de extrusión de filamento en polímero para impresión por MDFDesignEngineeringPlastic ExtruderManufacturerRecyclingFilament3D printerTecnologíaProductosIngeniería mecánicaDiseñoIngenieríaExtrusora de PlásticoFabricaciónFilamentoRecicladoTrabajo de gradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionFormación de Recurso Humano para la Ctel: Trabajo de grado de Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCRAI-USTA BogotáACOPLÁSTICOS. (2019). Directorio colombiano de reciclaje de residuos plásticos.ACOPLÁSTICOS PROMUEVE RECICLAJE Y LIMPIEZA. (2019, 5 enero). Recuperado 13 septiembre, 2019,AMERICAN WATER WORKERS ASSOCIATION. PVC pipe-desing and installation. Segunda edición. Capítulo 1. AWWA Manual. Denver Estados Unidos.ASHBY, Michael. JONES, David. Materiales para ingeniería 2. Introducción a la microestructura, el procesamiento y el diseño. Editorial Revertré. Departamento de ingeniería de la universidad de Cambridge. Reino Unido.2009. Pg. 250-280.BELTRÁN Maribel y MACILLA Andrés. Tecnología de polímeros tema 3, bases del proceso de polímeros. San Vicente. Editorial: Universidad de Alicante. España. 2012.BENAVENTE, R. Polímeros amorfos, semi cristalinos, polímeros cristales líquidos y orientación. Madrid, España. Editorial: instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros. S.F. 2012.BILLMEYER, Fred. Ciencia de los polímeros. Editorial Revertré. Resselaer Polytechnic institute, Troy, Nueva York. Pag. 392- 415BUDYNAS, R., SHIGLEY, J., NISBETT, J. AND RÍOS SÁNCHEZ, M. (2008). Diseño en ingeniería mecánica de Shigley. México: McGraw-Hill.CIGÜENZA RIAÑO, N. C. R. (2019, 26 marzo). Acoplásticos, preocupado por proyecto que prohíbe plásticos de un solo uso.ÉLIDA, Hermida. Polímeros Guía didáctica, Capítulo 9. Ciudad Autónoma de Buenos Aires. República Argentina. Editorial: Ministerio de Educación y Tecnología. 2011.EUR.EX.MA. (2022). Estrusori - Eurexma. Https://Www.Eurexma.Com/.GARCÍA SIERRA, S. G. S. (2019, 7 febrero). Las impresoras 3D y su uso para la sociedad - ACN | Agencia Central de Noticias. Recuperado 8 septiembre, 2019,GÓMEZ SERRATO, J. G. (2016). DIAGNÓSTICO DEL IMPACTO DEL PLÁSTICO - BOTELLAS SOBRE EL MEDIO AMBIENTE: UN ESTADO DEL ARTE.GONÇALVES, Cesar. 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Barcelona, España: Editorial Gustavo Gili S.A.ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. A.: Thermodynamics: An Engineering Approach. Ed. McGraw-Hill: Boston, 7ta. edición, 2011. 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