Impresión 3D para desarrollar aplicaciones agrícolas mediante impresión 3D

WP5: Producción de bioplásticos (GAIKER, Universitat de Girona y CATAR CRITT Agroressources).

Los procesos de impresión 3D, entre los que se encuentra el FDM (Filament Deposition Modelling), constituyen una gran oportunidad para el desarrollo de aplicaciones agrícolas biodegradables de uso inmediato y con diseño ad-hoc para el usuario final.

Dentro del proyecto BIOPLAST se han desarrollado filamentos de impresión 3D en base a polihidroxialcanoatos (PHA) y fibras de paja, con objeto de imprimir distintas piezas orientadas a su uso en el sector agrícola. Dichas piezas prototipo abarcan desde distintas boquillas de riego hasta tutores para la sujeción de plantas que pueden imprimirse en distintos tamaños según las necesidades de su aplicación.

El desarrollo de filamentos e impresión ha partido de compuestos suministrados por CATAR y la Universidad de Girona a partir de PHA y un 10% de paja de cebada con granulometría inferior a 1mm. Sin embargo, estos compuestos han tenido que ser modificados para conseguir que fueran imprimibles por FDM, dado que los PHA - en especial los de cadena corta utilizados en esta actividad - son bioplásticos altamente cristalinos y además de cristalización lenta. Esta característica influye negativamente en la construcción capa a capa característica del FDM, debido a la contracción que se produce a medida que se van adicionando capas y se construye las piezas. Esto se denomina efecto “warping”.

Compuestos modificados:

Por este motivo, se han preparado nuevos compounds modificados con el fin de optimizar su comportamiento en impresión 3D tanto desde el punto de vista del material como de los parámetros de proceso. Una estrategia de mesclar con otros bioplásticos ha sido utiliazado para :

Mejorar sus características viscoelásticas (disminuir la resistencia a fluir)
Mejorar la adhesión entre capas. Esta propiedad afecta significativamente a las propiedades de material en la dirección Z (carácter anisotrópico de las piezas)
Aumentar la transmisión de calor (comportamiento durante calentamiento y enfriamiento; contracción). En general, cuanto más cristalino y puro sea un polímero (punto de fusión estrecho) más problemas de contracción se observan.

Todos estos aspectos, así como la optimización de los parámetros de impresión (temperatura, velocidad, tipo de boquilla y tamaño), han permitido la obtención de probetas de caracterización y prototipos de tiestos ornamentales, boquillas de riego y tutores de sujeción de plantas, todos ellos obtenidos en equipos de impresión de bajo coste.

Ejemplos de las piezas obtenidas se muestran en las fotografías inferiores.