Demandas tecnológicas: NT21

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DESAFÍO UNIVERSIDAD - EMPRESA 2024

Esta necesidad tecnológica forma parte del Concurso de Proyectos de I+D+i y/o consultoría en colaboración Universidad – Empresa “Desafío Universidad Empresa” 2024 organizado por la Fundación Universidades y Enseñanzas Superiores de Castilla y León.

Referencia: NT21

Tipo de Entidad: Empresa

Título del proyecto

Diseño de adhesivos a la carta para impresión 3D de polipropileno

Acrónimo 3DPP

Resumen

Área de interés principal de la demanda

Tecnologías y ciberseguridad - N/A

El crecimiento exponencial que ha experimentado la tecnología de impresión en 3D o fabricación aditiva en los últimos años ha llevado a ampliar el rango de materiales empleados en el proceso. Entre ellos, el polipropileno (PP) ofrece unas excelentes propiedades para la fabricación de prototipos, pero en la actualidad no existe una oferta de adhesivos adecuados que permitan adherir el filamento de PP a la base de impresión, dificultando su uso. Se busca formular y preparar un adhesivo específico para el uso sencillo de filamento de PP para impresión en 3D.

Áreas de interés secundarias

Otros (especificar) - Industria, incluyendo automovilística

DESCRIPCIÓN DE LA NECESIDAD DEMANDADA

1.- Descripción de la demanda tecnológica.

La impresión 3D, conocida también como fabricación aditiva, es una tecnología que ha experimentado un crecimiento acelerado en los últimos años. Cada vez más empresas y usuarios particulares recurren a esta técnica para la creación de prototipos, entre otros usos. La fabricación aditiva permite una mayor libertad en el diseño, un desarrollo de productos más eficiente y la posibilidad de producir bajo demanda. A diferencia de los métodos de producción tradicionales, no requiere de una producción en masa ni de una logística global para el suministro de materias primas. Los materiales más empleados en este proceso son el poli(ácido láctico) (PLA) y el terpolímero de acrilonitrilo, butadieno y estireno, conocido comúnmente como ABS. Estos polímeros se procesan en forma de filamentos, que son utilizados por las impresoras 3D para crear las piezas.

Además del filamento, los adhesivos juegan un papel crucial en la adherencia de la primera capa del objeto a la base de la impresora. Este paso es fundamental, ya que, si la primera capa no se adhiere correctamente, la impresión no será satisfactoria. Hoy en día, existen numerosos adhesivos para asegurar la correcta adherencia del PLA y el ABS, pero las crecientes posibilidades de la tecnología de impresión 3D han impulsado el uso de polímeros más avanzados, lo que amplía aún más sus aplicaciones. Entre los materiales más destacados se encuentran el polietilentereftalato glicolizado (PETG), el poli(cloruro de vinilo) (PVC), el policarbonato (PC), la poliamida (PA) y el polipropileno (PP). Debido a la naturaleza química diversa de estos polímeros, se requiere de adhesivos específicos y personalizados para garantizar el éxito durante la impresión con estos materiales.

El PP es un plástico altamente funcional y versátil empleado comúnmente en una gran variedad de aplicaciones como embalajes, bienes de consumo, carcasas electrónicas y componentes de automóviles. Debido a su flexibilidad, dureza, resistencia química y a la fatiga, estanqueidad y ligereza su uso es adecuado para ensamblajes de ajuste a presión, bisagras flexibles y clips, entre otros componentes. Su impresión en 3D permite crear prototipos funcionales con una gran libertad de diseño y sus excelentes propiedades mecánicas y rendimiento son lo más parecido al moldeo por inyección que se puede obtener en un material para fabricación aditiva. Esto brinda la oportunidad de hacer pruebas con el mismo material que se utilizará en las piezas finales y permite a los creadores comprobar cómo se comportará el prototipo de forma similar al producto final.

Conseguir una buena adhesión del filamento de PP a la superficie de impresión resulta particularmente desafiante debido a su naturaleza química y baja energía superficial. Consecuentemente, esta propuesta busca formular y preparar un adhesivo específico para PP.

2.- Antecedentes.

Los adhesivos, de forma general, son sustancias basadas en la afinidad química que tienen con respecto a los materiales que se espera que vayan a pegar. El PP es un material apolar cuya impresión en 3D presenta varias dificultades asociadas a la falta de adherencia a la superficie de impresión y el consiguiente efecto “warping” ya que su naturaleza química lo hace incompatible con la mayoría de los productos adhesivos existentes. Aunque están empezando a aparecer algunas formulaciones aptas para la impresión en 3D del PP, hasta ahora la única forma de conseguir adherir las impresiones de PP a la base y la que más extendida está, es el empleo de cinta de embalaje de PP en las bases de impresión, lo cual suele provocar la aparición de burbujas que dejan marcas en los objetos impresos.

La entidad está enfocada en crear soluciones adhesivas para diferentes tipos de filamentos para impresión en 3D. Aunque ya se cuenta con formulaciones específicas para otros tipos de materiales, sigue existiendo una brecha que limita el uso de filamentos de PP para la creación de prototipos y objetos por impresión en 3D.

3.- Posibles enfoques del proyecto de investigación.

Análisis y caracterización de adhesivos, incluyendo aquellas formulaciones que están empezando a aparecer para la adhesión de PP; identificación de componentes clave para una adhesión eficaz de filamentos de PP para la impresión en 3D; y formulación de un nuevo adhesivo funcional específico para PP que evite el efecto “warping”.

4.- Enfoques sin interés

Soluciones costosas que no puedan ser producidas a una escala mediana.

PALABRAS CLAVE: Impresión 3D, polímeros, polipropileno, adhesivo, materiales

Si desea remitir una propuesta de solución tecnológica (proyecto de investigación y/o consultoría) deberá remitirla en los terminos establecidos en la convocatoria hasta el 29 de enero de 2025 (plazo ampliado).

Demanda Tecnológica en formato pdf: www.redtcue.es/desafio/demandas/nt21