Coordinadora SP3 de materiales del Proyecto IBE-RM

¿Como Coordinadora del Sub-Proyecto 3 (SP3) del IBERM, que hitos destacaría hasta ahora?Los objetivos que se plantearon en el SP3 de desarrollo de nuevos materiales, incluyen la adaptación, desarrollo y caracterización de materiales plásticos, cerámicos y metálicos, tanto para las tecnologías de fabricación aditiva a desarrollar en este proyecto como para las ya existentes.  

Uno de los hitos conseguidos hasta el momento, es la definición de las características que deben cumplir los materiales para cada tecnología y los sectores a los que puedan ser destinados, lo cual constituye el pilar básico sobre el que se sustenta el SP. Un estudio profundo de los materiales previamente existentes y sus aplicaciones contribuyó a esta determinación.

Con respecto a los materiales propiamente dichos, se están desarrollando y adaptando a estos requisitos unas diez formulaciones, como por ejemplo polímeros hidroactivos, materiales biodegradables e hidrosolubles, o con fibras naturales (cáscara de almendra, fibra platanera), compuestos con colorantes, cerámicas biocompatibles, elastómeros magnetoactivos, etc. En la fase actual del proyecto, se ha conseguido procesar favorablemente la mayoría de ellas, lo cual supone un hito importante en la fase en que se encuentra el proyecto.

Las tecnologías de Rapid Manufacturing para las que se adaptan las formulaciones anteriores incluyen el sinterizado selectivo por láser (SLS), la colada al vacío, FDM, impresión 3D, etc. También se está trabajando en la adaptación de estas formulaciones de nuevas tecnologías que se están desarrollando en este proyecto como son la Fusión Polimérica mediante Ultrasonidos (FDMUS) y la SLS ecológica, entre otras. Ello es significativo del ámbito global que este proyecto tiene dentro de esta industria.

Otros objetivos que se están cumpliendo son el estudio en profundidad de cómo varían las propiedades de los materiales de sinterizado tras varios ciclos de procesado con objeto de optimizar su uso y alargar su vida útil. Y el diseño de ensayos en miniatura para materiales metálicos con el fin de ensayar las probetas reducidas y extrapolar los valores a  piezas reales reduciendo tiempos de fabricación y costes

Las aplicaciones a que se destinan  estos desarrollos tienen un ámbito muy amplio, desde aquellos destinados a aplicaciones médicas hasta productos de consumo en artículos de gran especialización (automoción) u otros productos de consumo habitual (juguetes).

 Uno de los principales retos de AIJU en el marco de este proyecto es el desarrollo de nuevos materiales con residuos naturales, específicamente, con cáscara de almendra. Asimismo se centra en la obtención de productos biodegradables y/o con colorantes o aditivos que cumplan las especificaciones determinadas (coloración, propiedades, etc.). También es el responsable del estudio del envejecimiento de los materiales de sinterizado así como del procesado de plásticos hidrosolubles mediante SLS. En el ámbito de las tecnologías, está desarrollando la SLS ecológica y contribuye igualmente al subproyecto referido a las TICs.

En el subproyecto de casos de estudio (SP1) participa activamente junto con una empresa juguetera en la aplicación de los desarrollos del proyecto a esta industria. Las últimas tendencias en el sector indican la reducción de las tiradas de producción a la par de la necesidad de que los productos finales integren factores personalizados. Estas tecnologías serían óptimas para cubrir esta tendencia. No obstante, todavía deben de optimizarse con las especificaciones del sector  de modo que AIJU pueda realizar su función primordial de transferencia y asesoramiento tecnológico  a PYMES que deseen incorporar en sus procesos y productos tecnologías de Rapid Manufacturing.

Otra de las labores activas de AIJU lo constituye la difusión de los resultados tanto al ámbito científico como del público en general, debido a su elevado grado experiencia en la divulgación científica.

¿Se está consolidando la tendencia de utilización de materiales ecológicos para Rapid Manufacturing?

La responsabilidad en el medio ambiente es una de las tendencias sociales que se están potenciando. El desarrollo de materiales denominados ecológicos o biodegradables,  etc. es una línea a considerar seriamente dentro del sector de fabricación aditiva porque es la tendencia que nos marcan los otros sectores relacionados (como diseñadores, suministradores de tecnologías, usuarios finales, organismos gubernamentales y sus directivas de financiación, etc.).

El campo de los materiales ecológicos en el Rapid Manufacturing se encuentra en una situación paralela al resto, aunque su grado de implementación en el mercado es directamente proporcional al grado de implementación de la propia tecnología. Es decir, se trata de un mercado concentrado que requiere de futuras innovaciones y desarrollos adicionales, para evitar la situación de exclusividad de acceso que tienen en el momento actual las pocas empresas que los desarrollan.

Por ello, uno de los retos principales de este proyecto es la posibilidad de obtener materiales que puedan ser re-utilizados un número determinado de ciclos, o la introducción de fibras o desechos naturales como cargas o refuerzos, o el procesado de plásticos biodegradables mediante estas tecnologías.

¿Qué resultados se pueden esperar de aquí hasta el final del proyecto en cuanto a I+D de materiales analizados en el proyecto?

Los objetivos finales siguen manteniéndose. Es interesante desatacar que se están finalizando el diseño y la fabricación de nuevos materiales microestructurados por rapid manufacturing aplicables a distintos ámbitos médicos, en especial a tareas de crecimiento celular in vitro e ingeniería de tejidos, así como la  mejora de materiales poliméricos para optimización de biocompatibilidad.

También en relación con la Industria Médica se está estudiando la micro y nanoestructuración de estos materiales activos, multifuncionales o “inteligentes especialmente por las ventajas asociadas al empleo de estos materiales y a los acoplamientos de propiedades que presentan, entre las que destacan la reducción de tamaño de los dispositivos asociados y la reducción de consumo energético fruto del empleo de estos materiales como transductores. Se ha incidido así en el estudio de diversos tipos de materiales entre los que cabe citar polímeros con memoria de forma que incorporen micro y nanocargas, materiales microestructurados multicapa, materiales nanoestructurados (incluyendo nanotubos de carbono y quantum tunnelling composites), hidrogeles e hidropolímeros activos, materiales magnetoactivos (incluyendo elastómeros con cargas magnéticas), entre otros.

Otros materiales bastante avanzados son los ya indicados anteriormente: materiales biodegradables, con fibras naturales, con colorantes, mezclas de plástico con metal (aleaciones PEEK+Titanio), cerámicas biocompatibles, etc.

Adicionalmente al propio desarrollo y optimización de estos materiales para las aplicaciones y tecnologías previstas, también es interesante la información obtenida para la obtención de una metodología para el reciclado de materiales plásticos no sinterizados.

El equipo de colaboradores del SP3 en el consorcio (AIJU, UPM, ULPGC, IQS, LORTEK, UdG, Páticos Hidrosolubles, Colortec Química, ASCAMM, HOFMANN, AIMME), cuyas aportaciones y esfuerzos son notables, trabajamos arduamente en la consecución de estos objetivos, que aportarán a la industria nacional de la Fabricación Aditiva y a los socios del proyecto una credibilidad notable entre la industria Europea de la Rapid Manufacturing.