Los plásticos. Diseño e impresión

Los plásticos. Diseño e impresión

1. Materiales plásticos

   • Los plásticos son materiales formados por cadenas de átomos de carbono e hidrógeno. Estas cadenas se denominan polímeros, y los átomos que las constituyen son los monómeros.
   • Monómeros
   • Polímero

2. Tipos de plásticos

   • Termoplásticos
     • Los materiales termoplásticos son plásticos que se ablandan con el calor se pueden moldear y volver a fundir tantas veces como se desee, debido a la débil unión de sus polímeros. Ej: polietileno, poliestireno, policloruro de vinilo, polipropileno...
   • Termoestables
     • Las cadenas de polímeros están entrelazadas formando redes. Esta unión hace que los plásticos puedan ser moldeados mediante calor, pero una vez conformados no pueden volver a fundirse para darles una forma diferente. Ej: melamina, baquelita, resinas de poliéster.
   • Elastómeros
     • Son materiales muy flexibles, que recuperan su forma y su dimensiones cuando dejan de actuar sobre ellos las fuerzas externas. Se degradan fácilmente con el calor y no pueden volver a fundirse una vez moldeados. Ej: caucho y neopreno

3. Conformado de plásticos

   • En función del tipo de plástico con que se trabaje, el método para darle forma estable seá uno y otro.
   • Extrusión
     • Este procedimiento se emplea con materiales termoplásticos, para obtener productos largos (tubos, perfiles, etc.). El material plástico se vierte por la tolva y cae sobre un tornillo sin fin giratorio. El tornillo, al girar, empuja el plástico por un tubo caliente, donde se funde, y sale al exterior con la forma de la boquilla de la extrusora. A continuación, el producto obtenido se refrigera
   • Moldeo por inyección
     • El plástico fundido se inyecta en un molde frío, donde solidifica. Una vez enfriado, se abre el molde y se extrae el objeto. Se utiliza para hacer carcasas de electrodomésticos, juguetes, cubos, cuencos de cocina, et.
   • Moldeo por comprensión
     • Este procedimiento se utiliza con plásticos termoestables. El plástico se sitúa entre un molde y un contramolde. Por presión y calor, el plástico se funde adquiere la forma deseada. Se utiliza para conformar piezas pequeñas, como clavijas o enchufes.
   • Soplado
     • Este procedimiento se parte de un tubo conformado por extrusión y se insufla aire en su interior, hasta que se dilata y roma la forma de un molde. Mediante soplado se conforman botellas, juguetes y objetos huecos.
   • Conformado al vacío
     • Este procedimiento se usa con láminas termoplásticas que se calientan y se depositan sobre un molde. A continuación se hace el vacío y se obliga a la lámina adoptar la forma del molde. Se emplea para hacer envases de yogur, hueveras, bandejas para bombones, etc.

4. Mecanizador de plásticos

   • Las piezas de plástico obtenidas de los procesos anteriormente descritos suelen tener un acabado aceptables. Sin embargo, en ocasiones es necesario cortar o taladrar algunas de estas piezas, o unir varias.
   • Torneado
     • Consiste en sujetar la pieza plástica con mordazas de sujeción y hacerla girar. Mientras gira, se hace actuar una cuchilla, que  va conformando la pieza  por su parte externa.
   • Fresado
     • Consiste en desbastar la pieza mediante una herramienta rotativa con varios dientes
   • Rectificado
     • La rectificadora tiene una muela abrasiva que pule la superficie de la pieza y permite eliminar las rebabas y el material sobrante. 

5. Repercusiones del medioambiente

   • A pesar de su indiscutible utilidad, el uso de los plásticos genera una gran cantidad de residuos, que se va acumulando sobre la superficie del planeta. Los plásticos a diferencia de otros materiales (como la madera), son en su mayor parte no biodegradables, esto es, no se degradan con el paso del  tiempo. Por otra parte, los procesos para reciclarlos son en general costosos y durante el proceso de reciclado se pueden emitir a la atmósfera gases nocivos o contaminantes. El proceso de reciclado de plásticos comienza con la separación de los diferentes tipos depositados en los contenedores amarillos. Los plásticos termoplásticos se lavan se trituran mediante molienda y se introducen en una extrusora, donde, mediante calor se funden para moldear piezas nuevas. Este proceso se conoce como reciclado mecánico.

6. Materiales utilizados. Impresión 3D

   • Los plásticos, gracias a su facilidad de fundido y conformado, se utilizan en la impresión 3D o impresión aditiva
   • ABS
     • Es un plástico muy tenaz, duro y rígido. Aguanta altas temperaturas y es fácil de pintar sobre él. Es muy resistente y presenta una cierta flexibilidad.
   • PLA
     • Es un plástico creado a partir de materiales naturales como el almidón de maíz o caña de azúcar.
   • Laybrick
     • Es un filamento para impresión 3D formado por una mezcla de materiales plásticos y yeso. A partir de él se obtienen piezas con aspecto de piedra arenisca. Se puede pintar fácilmente
   • Laywoo-D3
     • Es un filamento para impresión 3D formado por un polímero un 40% de polvo de madera. A partir de él se obtienen piezas con un terminado parecido a la madera. Se puede serrar, lijar y pintar.
   • Filaflex
     • Es un filamento elástico con una base de poliuretano y otros aditivos que le confieren una gran elasticidad. La impresión con este material es lenta. Se utiliza par imprimir zapatillas, prótesis, carcasas de móvil, etc.

7. Características. Impresión 3D

   • Una impresora 3D es una máquina capaz de imprimir figuras con volumen a partir de un diseño hecho por ordenador.
   • Dos tecnologías
     • Compactación: En las impresoras que emplean esta tecnología, una masa de polvo se va compactando por estratos. Adición de polímeros: En esta tecnología, el propio material se va añadiendo por capas hasta crear la forma deseada. Las impresoras que emplean esta técnica tienen un coste menor y son las más utilizadas en el ámbito educativo.
   • Partes principales
     • Electrónica: Es la encargada de controlar todos los procesos en la impresora. Suele incorporar una tarjeta controladora Arduino e incluye también los sensores de temperatura, la base caliente, la fuente de alimentación, la pantalla y la ranura de tarjetas, entre otros elementos. Mecánica: Está formada por los motores y mecanismos que mueven el material y lo depositan en el lugar seleccionado. Extrusor: Es la pieza encargada de tomar el filamento de la bobina y depositarlo en la base de impresión en la cantidad precisa.

8. Proceso de impresión 3D

   • Diseño
     • En primer lugar, debes diseñar la pieza que quieres imprimir. Para ello puedes utilizar cualquier programa de diseño gráfico, como SketchUp, Blender, OpenScad, FreeCAD, Tinkercad, AutoCAD, etc. Debes guardar el archivo con formato STL.
   • Laminado
     • Los programas de laminado traducen el fichero STL a formato GCODE, que es el que entiende la impresora. Cura y Slic3r son dos programas de laminación muy utilizados.
   • Impresión
     • El archivo GCODE generado en el proceso de laminado se copia  a una tarjeta de memoria y se introduce en la impresora 3D. 

9. Programas de diseño y control de impresión

   • Para controlar cada una de las etapas del proceso de impresión tridimensional, existen una serie de programas informáticos.
   • Programas de diseños de piezas
     • - OpenSCAD - Tinkercad - FreeCAD
   • Programas para laminación
     • - Cura - Slic3r
   • Programas para control de impresión
     • - Repetier-Host