TPR: 3ºESO. Departamento de Tecnología. IES Nuestra Señora de la Almudena Mª Jesús Saiz

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TEMA 4: PLÁSTICOS. DISEÑO E IMPRESIÓN EN 3D

PLÁSTICOS O POLÍMEROS

Los plásticos también llamados polímeros, son sustancias químicas que puede ser moldeados mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones de moléculas llamadas monómeros y que se repiten y se unen entre sí. Provienen del petróleo y gas natural.

1.- Características

Cuando se les da calor son elásticos y flexibles, lo que permite darles forma Resistentes a la corrosión y a los compuestos químicos. Aislantes térmicos, eléctricos y acústicos. Fáciles de trabajar y moldear, Baja densidad, Suelen ser impermeables,

2.- Componentes principales de los plásticos

Materia base: los monómeros o moléculas base están compuestas fundamentalmente de carbono y provienen del petróleo o gas natural.

Cargas y aditivos: son sustancias minerales o vegetales que se añaden para modificar y mejorar las propiedades (fibras textiles, fibras de vidrio, etc.)

Colorantes y pigmentos: son sustancias minerales o vegetales que dan color a la materia

base.

Aceleradores: aceleran el proceso de formación de los plásticos.

3.- Tipos de plásticos:

Termoplásticos: son aquellos plásticos que se deforman con calor, se endurecen al enfriarse

y se pueden volver a dar forma mediante calor

tantas veces como se quiera. Son, por tanto,

plásticos reciclables. Los polímeros se unen mediante fuerzas débiles

que se rompen con el calor.

Termoestables: son aquellos que la primera vez

se deforman por calor y presión para darles

forma, pero las moléculas se entrecruzan entre sí,

dando un plástico muy rígido y resistente al calor,

No se puede volver a dar forma después de haber

sido conformados ya que sus enlaces no se rompen al volver a calentarlos.

Elastómeros: comportamiento intermedio. No se les

puede dar forma después de haber sido conformados. Su propiedad más característica es la elasticidad (se

deforman fácilmente y recuperan la forma inicial cuando

dejamos de ejercer fuerza). Las moléculas forman una red

que puede contraerse y estirarse en infinidad de ocasiones.

C

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4.- Plásticos más importantes:

Termoplásticos:

Nombre Nº de

reciclado Propiedades más destacadas Imagen

PET: polietileno

teraftalato

Ligero, resistente a las caídas,

transparente

PE:

polieti

leno

HDPE: alta

densidad Rígido, transparente

LDPE: baja

densidad Blando y ligero

PVC: cloruro de

polivinilo

Impermeable

PP: polipropileno

Flexible, resistencia química

PS: poliestireno

expandido (porexpan)

Resistencia química, mecánica

y eléctrica

Metacrilato

Transparente

Teflón

Antiadherente, deslizante

Naylon

Impermeable, flexible

Celofán

Adherente, transparente

Los plásticos para su separación y reciclaje se clasifican del número 1 al 7, indicado en la

parte inferior del objeto; esta clasificación permite identificar, separar y volver a procesar y

formar objetos de plástico.

Termoestables:

Nombre Propiedades más destacadas Imagen

Baquelita Resistencia mecánica, aislante,

resistente a la humedad

Melamina Insoluble, resistencia química

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Resinas de poliéster Resistente a la humedad y disolventes

Poliuretano Resistencia química, y al desgaste

Elastómeros:

Nombre Propiedades más destacadas Imagen

Caucho Elástico, aislante

Neopreno Duro y resistente

Silicona Moldeable y ductil

5.- Contaminación y efectos medioambientales

Los plásticos no son biodegradables, es decir, no se degradan con el paso del tiempo. Cada objeto de

plástico puede permanecer en el medioambiente hasta 1000 años.

En el mundo se tiran a la basura 280 millones de toneladas de plástico al año. Esto supone un problema

Los procesos para reciclar son caros y además emiten a la atmósfera gases contaminantes.

El reciclado consiste en separar los plásticos por grupos de numeración. Luego se lavan, se trituran y

después se funden y se forman piezas nuevas.

Recomendaciones:

Reducir el consumo de plásticos

Reutilizar las bolsas y objetos de plástico

Separa los plásticos que tiramos e introducirlos en los contenedores amarillos

Mejorar los procesos de reciclaje

6.- Conformación de polímeros:

Los materiales plásticos inicialmente se presentan en polvo o en gránulos, posteriormente según vaya a

ser su destino y aplicación, se someten a diferentes técnicas de conformación.

Prensado: el material plástico en gránulos se introduce en la parte inferior de un molde. Luego se prensa y se le aplica calor. La pieza endurecida se saca del molde

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Moldeo por inyección: el material plástico se introduce, se calienta, y se inyecta dentro de un molde donde solidifica y del que toma su forma. Cuando se enfría se abre el molde y se saca la pieza

Moldeo por extrusión-soplado: un polímero caliente se introduce en un molde y se introduce aire caliente a presión. El plástico se empuja contra las paredes del molde y se forman botellas, recipientes y formas huecas.

Termoconformado: Consiste en calentar una lámina termoplástica hasta su reblandecimiento y colocar el material caliente sobre un molde. El termoplástico caliente dentro del molde se somete al vacío. El polímero adopta la forma del molde.

Calandrado: El plástico se hace pasar por diferentes rodillos cilíndricos que reducen el espesor de las láminas. El tipo de producto que se obtiene consiste en una película de plástico de pequeño espesor que se utiliza para impermeables, manteles de hule, film transparente para envolver alimentos, etc.

-

Molde

Soplado

de aire

Dosificación

de plástico Adaptación del

plástico al molde

Presión interior

en el plástico

Creación de objeto moldeado

Molde de precisión

Sistema de alimentación

Émbolo de inyección

Cámara de calefacción

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IMPRESIÓN 3D

Los materiales termoplásticos pueden utilizarse para impresión 3D, debido a su facilidad para darles forma mediante calor.

El material se introduce en forma de hilos y mediante una boquilla con extrusor, el plástico se calienta y se va depositando en forma de capas con la forma deseada.

7.- Plásticos utilizados en impresión 3D:

ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)

Es un plástico muy duro, resistente y rígido. Da objetos de alta calidad. Al calentarlo emite gases tóxicos, por lo que se debe imprimir en habitaciones con ventilación.

PLA (poliácido láctico)

Es un plástico creado a partir de materiales naturales como el maíz o la caña de azúcar. No emite gases contaminantes en el proceso de impresión.

Los objetos creados tienen peor calidad que los de ABS

Filaflex

Es un plástico flexible. Permite imprimir zapatos, carcasas de móviles, etc.

8.- Proceso de impresión 3D

Las etapas que tenemos que seguir son:

Diseño 3D: se realiza mediante programas informáticos.

Siempre debemos guardar o exportar nuestro archivo en formato .stl, que es el formato con el

que trabaja el software de la impresora

Laminado: los programas informáticos de laminado crean y calculan las láminas de material que tienen que echar para formar el objeto. Pasan el archivo .stl a formato .gcode que es el que entiende la impresora

Impresión 3D: el archivo .gcode se copia en una tarjeta de memoria y se lleva a la impresora 3D.

9.- Programas de diseño para impresión 3D

La mayoría de programas de diseño 3D se clasifican en dos grupos generales que son;

Programas CAD (Diseño asistido por ordenador)

Este tipo de programas son utilizados en el diseño industrial, diseño mecánico, arquitectura,

industria aeroespacial e ingeniería. Este tipo de programas son para crear diseños técnicos

precisos

Estos programas utilizan sólidos (piezas macizas) para la creación del modelo 3D a diferencia

de los programas de animación que utilizan mallas o superficies.

Algunos de los programas más importantes de CAD son:

DISEÑO 3D LAMINADO IMPRESIÓN 3D

Extrusor

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• AutoCAD

• SolidWorks

• Catia

• FreeCAD

Programas de Modelado 3D o Animación.

Son programas de diseño artístico utilizados para animación y videojuegos. En estos softwares se trabaja mediante el modelado de superficies o mallas. Es decir, se dibuja el exterior de un objeto con una capa o piel muy delgada. Para convertir estas superficies en sólidos hay que crear grupos o componentes. Si no lo hacemos así nuestras piezas estarán huecas Algunos de los programas de modelado que podemos encontrar son:

• SketchUp

• Blender

• 3D Studio Max

10.- Laminado

Vamos a utilizar el programa Repetier Host. Este

programa pasara nuestro archivo .stl a formato .gcode,

mediante un tratamiento de loncheado o laminado para

que lo pueda imprimir la impresora 3d.

Los pasos que debemos seguir son:

Abrir nuestro modelo .stl en el Repetier-Host

Preparar la pieza para la impresión:

Las impresoras 3D tienen la limitación de que no pueden imprimir en el aire.

Cuando una pieza tiene zonas en el aire decimos que tiene voladizos y necesita soportes o

andamiajes para poder sujetarla al imprimir.

Por eso lo primero que tenemos que hacer es colocar la pieza de manera óptima. Utilizaremos

la opción de Rotar Objeto y colocaremos la pieza a una posición en la que no tenga partes en

el aire.

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Definir los parámetros de impresión:

Nos colocamos en la opción de

Slicer

Tipo de plástico y color: en nuestro

ejemplo plástico PLA y color negro

Densidad y patrón de relleno

Debemos decidir la densidad de

relleno en porcentaje. Y la forma de las

capas de rellenar

Laminar o lonchear el modelo 3d

Pulsamos la opción de Slice con Slic3r.

De esta forma el programa nos crea un archivo con extensión .gcode

Mediante la vista previa podemos ver cómo será el proceso de impresión 3D.

Guardar el archivo .gcode

Se recomienda guardar el archivo en una tarjeta SD que después se llevará a la impresora