Fabricación de filamentos de impresión 3D con ácido poliláctico comercial y reciclado rellenos con residuos de café

Manufacture of 3D printing filaments with commercial and recycled polylactic acid filled with coffee residues

En el presente trabajo se realizó un diseño experimental 2² para evaluar el efecto en las propiedades mecánicas del uso de Residuos de Café (RC) procesados para la industria cosmética como relleno en filamentos de Ácido Poliláctico (PLA) comercial y reciclado. Los factores seleccionados para el estudio en cuestión fueron el tipo de PLA utilizado y el contenido de residuos de café usado como relleno. La significancia estadística de los factores fue estudiada mediante análisis de varianza (ANOVA). Según los resultados obtenidos, el módulo elástico de las muestras fabricadas depende del tipo de PLA utilizado (p=0,0025), al igual que la elongación en la ruptura (p=0,0035), sin embargo, dichas variaciones no son significativamente altas. Se observa una distribución de partículas homogénea y el análisis infrarrojo por transformada de Fourier muestra que la incorporación de los RC fue exitosa.

INTRODUCCIÓN

El uso de plásticos en la vida cotidiana juega un papel importante en diversas aplicaciones debido a su fácil procesamiento, bajo costo y versatilidad [1]; sin embargo, la polución generada por estos plantea retos dirigidos a minimizar el impacto ecológico que tienen los residuos que se producen con su uso, lo que obliga a las industrias a participar activamente en el desarrollo de una economía circular, a través del reciclaje como iniciativa para contribuir al mejoramiento medioambiental y económico [2].

El modelado arquitectónico suele ser la base previa que se utiliza para la toma de decisiones con base en los cálculos estructurales, y para ello, los modelos de impresión 3D se han convertido en una alternativa eficiente, ya que permiten obtener rápidamente modelos impresos con diferentes tipos de materiales [3,4]. No obstante, cuando se trata de realizar un modelo de impresión 3D, el material más utilizado es el Ácido Poliláctico (PLA, por sus siglas en inglés), un polímero termoplástico obtenido a partir del almidón de maíz por medio de la policondensación del ácido láctico [5].

Con el fin de minimizar costos de producción, o añadir características adicionales como color o textura, en la industria de la impresión 3D existe un interés amplio por reciclar los residuos de PLA provenientes de impresiones fallidas, así como el uso de diferentes rellenos tales como talco, hidroxiapatita, celulosa, residuos de material vegetal, entre otros [2,6]. En esa dirección, los residuos producidos por la industria del café (RC) han llamado la atención, ya que este alimento es uno de los más consumidos a nivel global, por lo tanto, produce grandes cantidades de residuos que pueden ser aprovechados por diferentes tipos de industrias como la cosmética, la extracción de biocombustibles y como material de relleno en matrices poliméricas [7–10].