Diseño de un sistema de reciclaje de residuos de ácido poliláctico (PLA)

Abstract

[ES] El objetivo del presente Trabajo Fin de Grado es diseñar y desarrollar un sistema que permita reciclar los residuos de impresión 3D, en concreto Ácido Poliláctico (PLA), que se obtiene de impresiones de piezas fallidas, soportes y otros.

Para alcanzar el objetivo principal, se realiza una investigación sobre materiales y procesos asociados a la propuesta. Por una parte, se analiza la problemática medioambiental de los polímeros en general y luego del PLA, centrado en impacto y cantidad generada por estos residuos en diversos talleres del Campus de Vera y Campus de Alcoy, de la Universitat Politécnica de València. Por otra parte, se analizan las máquinas de impresión y de reciclaje, para comprender los procesos de manera detallada. Al mismo tiempo, se valoran las opciones existentes y detectar posibles fallos que se producen en el proceso de la fabricación aditiva mediante material fundido. Materiales y procesos revisados, permiten comprender de cerca la obtención del filamento de PLA.

Posteriormente, se ha realizado un análisis del mercado de productos que realicen funciones similares al investigado, con el fin de determinar los requisitos que permitirían añadir valor a la propuesta. Se han desarrollado propuestas conceptuales, que permiten perfilar el diseño final. La fase de diseño de detalle, ha permitido la elaboración de maquetas sobre las que reflexionar y mejorar antes de los prototipos (incluido el análisis de materiales y procesos para su fabricación). Se lleva a cabo un estudio de normativa relacionada con fabricación aditiva y caracterización de plásticos reciclados, entre otros, así como un análisis de patentes, en el que se estudian modelos o conceptos generados.

Para completar la información relativa al proyecto, se desarrolla el presupuesto, la planimetría y las especificaciones. Finalmente, se presentan las conclusiones del proyecto, así como las consideraciones a tener en cuenta según el alcance del mismo.

[EN] The objective of this Final Degree Project is to design and develop a system to recycle 3D printing waste, specifically Polylactic Acid (PLA), which is obtained from printing failed parts, supports and others.

To achieve the main objective, a research on materials and processes associated with the proposal is carried out. On one hand, the environmental problems of polymers in general and then of PLA are analyzed, focusing on the impact and quantity generated by these wastes in various laboratories of the Vera Campus and Alcoy Campus of the Polytechnic University of Valencia. On the other hand, printing and recycling machines are analyzed to understand the processes in detail. At the same time, the existing options are evaluated and possible failures that occur in the process of additive manufacturing using molten material are detected. Materials and processes reviewed, allow a close understanding of how PLA filament is obtained.

Subsequently, a market analysis of products that perform similar functions to the one investigated has been carried out, in order to determine the requirements that would add value to the proposal. Conceptual proposals have been developed to outline the final design. The detailed design phase has allowed the elaboration of first models on which to reflect and improve before the prototypes (including the analysis of materials and processes for their manufacture). A study of regulations related to additive manufacturing and characterization of recycled plastics, among others, is carried out, as well as an analysis of patents, in which models or concepts generated are studied.

To complete the information related to the project, the budget, planimetry and specifications are developed. Finally, the conclusions of the project are presented, as well as the considerations to be taken into account according to the scope of the project.

[CA] L'objectiu del present Treball Fi de Grau és dissenyar i desenvolupar un sistema que permeta reciclar els residus d'impressió 3D, en concret Àcid Polilàctic (PLA), que s'obté d'impressions de peces fallides, suports i altres. Per a aconseguir l'objectiu principal, es realitza una investigació sobre materials i processos associats a la proposta. D'una banda, s'analitza la problemàtica mediambiental dels polímers en general i després del PLA, centrat en impacte i quantitat generada per aquests residus en diversos tallers del Campus de Vera i Campus d'Alcoi, de la Universitat Politècnica de València. D'altra banda, s'analitzen les màquines d'impressió i de reciclatge, per a comprendre els processos de manera detallada. Al mateix temps, es valoren les opcions existents i detectar possibles fallades que es produeixen en el procés de la fabricació additiva mitjançant material fos. Materials i processos revisats, permeten comprendre de prop l'obtenció del filament de PLA. Posteriorment, s'ha realitzat una anàlisi del mercat de productes que realitzen funcions similars a l'investigat, amb la finalitat de determinar els requisits que permeten afegir valor a la proposta. S'han desenvolupat propostes conceptuals, que permeten perfilar el disseny final. La fase de disseny de detall, ha permés l'elaboració de maquetes sobre les quals reflexionar i millorar abans dels prototips (inclòs l'anàlisi de materials i processos per a la seua fabricació). Es duu a terme un estudi de normativa relacionada amb fabricació additiva i caracterització de plàstics reciclats, entre altres, així com una anàlisi de patents, en el qual s'estudien models o conceptes generats.