Paulina Alvarez Márquez[1o Tulum], Valeria Manzanares González[1o Tulum], Fátima Constanza Monroy Ledesma[1o Tulum]
Reciclar plástico PET para producir filamento de impresión 3D ofrece una solución sostenible para reducir los residuos y promover una fabricación ecológica. Nuestro proyecto propone desarrollar un dispositivo que pueda convertir las tiras de botellas de tereftalato de polietileno (PET) en filamento para las impresoras 3D, respondiendo así a las preocupaciones del medio ambiente asociadas a los residuos plásticos. Esta propuesta constituye una iniciativa para promover el desarrollo sostenible. La finalidad del proyecto es obtener filamento biodegradable para impresoras 3D, además de concientizar a la humanidad que el PET tiene varios usos para la vida actual y cotidiana. A través de un procedimiento denominado pultrusión, se extrae el filamento del material reciclado. El prototipo se ha creado con propósitos pedagógicos, fomentando el emprendimiento sustentable y los principios de la Educación para el Desarrollo Sostenible (EDS). Al desarrollar la máquina de filamento, otro de nuestros objetivos es demostrar que tiene varios usos, uno de ellos es diseñar objetos con ayuda de la impresión 3D. La función de la máquina es la reducción del PET para convertirlo en filamento a través de un motor que toma la tira del PET para que este pase por un dispositivo térmico que lo calienta y convierte en filamento. Este es controlado por un arduino, este dispositivo hace una interfaz que ejecuta una determinada tarea, para convertir dicha tarea en el mundo físico a una acción.
Recycling PET plastic to produce 3D printing filament provides a sustainable solution for reducing waste and promoting green manufacturing. Our project proposes to develop a device that can convert polyethylene terephthalate (PET) bottle strips into filament for 3D printers, thus responding to the environmental concerns associated with plastic waste. This proposal is an initiative to promote sustainable development. The aim of the project is to obtain biodegradable filament for 3D printers, as well as to make humanity aware that PET has various uses for current and everyday life. Through a process called pultrusion, the filament is removed from the recycled material. The prototype has been created for educational purposes, promoting sustainable entrepreneurship and the principles of Education for Sustainable Development (ESD). When developing the filament machine, another of our goals is to demonstrate that it has several uses, one of which is to design objects with the help of 3D printing. The function of the machine is to reduce the PET to filament through a motor that takes the PET strip and passes it through a thermal device that heats it and converts it into filament. This is controlled by an arduino, this device makes an interface that performs a certain task, to turn that task in the physical world into an action.
Ni tekitl mosentlalijtok ipan tlachijchiuali tlen se tepostli tlen ika kikuepasej PET ika filamento, ika nopa tlayejyekoli tlen ika sampa kitekiuisej botellas tlen plástico uan amo tleno kipanos ipan tlaltipaktli. Nopa polietileno tereftalato (PET) elij se tlen nopa plásticos tlen más motekiuia ipan nochi Tlaltipaktli, pero kema mosentilia, kichijchiua tlasoli.
La contaminación de PET cada día afecta a nuestro país en el medio ambiente, lo cual esto lleva a la extinción de varias especies y ecosistemas, también puede llegar a afectar la vida de la humanidad, ya que pueden tener enfermedades de vías respiratorias, entre otras. Algunas otras consecuencias que puede provocar al medio ambiente son la pérdida de biodiversidad, perjuicio para la salud pública, efecto invernadero, etc.
De los millones de toneladas de plástico se producen, solo el 14% de envases y embalajes es recogido para ser reciclado en todo el mundo. En el océano Pacífico gracias a las corrientes marinas, se ha formado una isla de restos conocidos como el vértice plástico. Su tamaño es comparable con la superficie de Francia y se encuentra cerca de Hawaii y la costa oeste de EE.UU.
| El PET (polietileno tereftalato) se ha convertido en uno de los materiales más empleados en la industria contemporánea gracias a sus características como la ligereza, la resistencia y la claridad. No obstante, su alto índice de utilización y escaso porcentaje de reciclajes de reciclar de forma eficaz y sostenible, dado que frecuentemente termina en vertederos o en el mar, lo que favorece la polución ambiental y el perjuicio de los ecosistemas.
El proceso comienza con la recolección de botellas de PET que luego se limpian , trituran y procesan hasta obtener una materia adecuada .Este filamento de PET reciclado puede emplearse en la fabricación de prototipos , piezas personalizadas y objetos funcionales promoviendo una economía circular. Además reciclar no solo ayuda a reducir el volumen de desechos plásticos si no que también representa una alternativa económica, permitiéndole aprovechar materias disponibles de forma local |
En México se generan alrededor de 15 toneladas de desechos plástico casi 500 de botellas de polietileno tereftalato (PET) esto provoca que las especies se extingan y haya menos diversidad en el planeta. Los envases de material sintético PET (polietileno tereftalato) tardan entre 100 y 1,000 años en degradarse, por lo que el impacto de reciclarlo es significativo para el ambiente.
Si diseñamos un dispositivo que transforme el PET en filamento entonces podremos obtener hilo de PET.
Concientizar a las comunidades a empezar a reciclar cualquier desecho de PET pueda tener un nuevo uso y con el filamento que se pueda obtener objetos con ayuda de la impresión 3D.
Diseñar un dispositivo que transforme el PET en filamento.
Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos.
Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible y fomentar la innovación.
La impresión FDM (Modelado por Deposición de Filamento),
La primera impresora 3D reconocida formalmente fue diseñada en 1981 por el doctor Hideo Kodama en Japón. El “XYZ plotter” del Dr. Kodama funcionaba apilando capas de resina fotopolimerizable, aunque fue el americano Charles W. Hull en 1986 quien finalmente patentó el método y acuñó el término SLA (aparato de estereolitografía), cosa que Kodama no pudo hacer debido a la falta de fondos e interés de la comunidad. El filamento es el material más utilizado en la impresión 3D y fue patentado en 1989 por el americano S. Scott Crump. Estas máquinas emplean un cabezal que funde y deposita filamento de plástico sobre una cama o superficie de impresión creando formas bidimensionales para crear capa a capa un objeto tridimensional.
Materiales de impresión 3D
A lo largo de los años, la impresión 3D ha evolucionado tanto que actualmente todo lo que imaginemos puede ser creado con manufactura aditiva; desde carros, casas, partes de aviones… hasta ¡comida!, sí… por más irreal que suene, es verdad.
Tras esta gran adaptabilidad a distintas industrias, probablemente te estarás preguntando cuáles son los materiales que se utilizan en la impresión 3D; cuáles son los más “populares” y qué función tiene cada uno de ellos. Aquí te presentamos una lista de los 10 materiales más utilizados dentro de la manufactura aditiva.
Cabe mencionar que el nombre correcto de los materiales es filamento 3D, el cual cuenta con diversos tipos, texturas, aspectos, calidad y aplicaciones, por lo que te contaremos cuáles son mejores para ciertas industrias y qué características tiene cada uno de ellos.
Es el filamento más utilizado por su estabilidad. Se obtiene de materia prima como el maíz y el trigo, lo que evita la generación de gases tóxicos, por lo que además es un material reciclable que ofrece una gran facilidad de uso a aquellos que dan sus primeros pasos en la impresión 3D, además de tener una gran gama de colores.
2. PETG
Es un filamento muy parecido al PET, plástico utilizado para envases de comida y bebidas, que tiene una resistencia muy alta ante la corrosión, la temperatura, los impactos y algunos agentes químicos; así mismo, es impermeable, por lo que tiene una reducida absorción de humedad, convirtiéndolo así en el material adecuado para conservar alimentos.Lamentablemente, una de las desventajas de este filamento es que no es biodegradable.
Este tipo de filamento se caracteriza por su resistencia y es, sobre todo, empleado en ambientes profesionales ya que soporta tanto impactos de gran potencia, como altas temperaturas. El ABS es utilizado en gran parte de los procesos de fabricación actuales: piezas de Lego, carcasas de electrodomésticos, componentes de automóvil y un sinfín de usos. Dentro de sus ventajas este también se puede pulir, lijar, limar, agujerear, pintar y pegar con extrema facilidad, manteniendo una buena calidad en su acabado.
El nailon, una conocida familia de polímeros sintéticos utilizados por muchas industrias, es el campeón de pesos pesados en el mundo de la impresión 3D. En comparación con la mayoría de los filamentos para impresoras 3D, el nailon es el número 1 en términos de dureza, flexibilidad y durabilidad, esto según datos de la revista All3DP.com
Los elastómeros termoplásticos (TPE) son plásticos con propiedades elásticas, lo que los hace extremadamente flexibles y duraderos. Gracias a esto, se encuentran regularmente en piezas de automóviles, electrodomésticos y equipos médicos.
El policarbonato es extremadamente duradero, ya que es resistente a los golpes y al calor. También es transparente y es por estas características que se utiliza para cristales a prueba de balas, máscaras de buceo y pantallas de dispositivos electrónicos.
Tras la combinación de policarbonato y ABS, se obtiene un termoplástico fuerte de gran dureza y resistencia térmica, además de ser bastante flexible. Generalmente es utilizado en el sector automotriz y en el sector de las telecomunicaciones, así como para aplicaciones relacionadas con la electrónica.
Cuando filamentos como PLA, ABS, PETG o nailon se refuerzan con fibra de carbono, se obtiene un material de gran rigidez y relativamente ligero. Dichos componentes son los aliados perfectos para aplicaciones estructurales que deben soportar una amplia gama de diferentes condiciones de uso.
Es un polímero amorfo de alto rendimiento que combina excelentes propiedades térmicas, estabilidad dimensional excepcional, retardante de llama inherente y buena resistencia
Dentro de la manufactura aditiva también existen materiales que ofrecen acabados muy parecidos a otro tipo de materiales.
Pet Biodegradable
La transformación del tereftalato de polietileno (PET) en filamento para la impresión en 3D representa un gran avance en las tecnologías de producción y reciclaje ecológicos. El PET, es comúnmente utilizado en la fabricación de las botellas de plástico, presenta grandes desafíos en el medio ambiente debido a su durabilidad y capacidad para resistir el deterioro. Sin embargo, se han desarrollado técnicas innovadoras para reciclar el PET y convertirlo en filamento para mejores usos en la vida cotidiana, abordando así las preocupaciones medioambientales y promoviendo prácticas de la economía.
Un enfoque sobresaliente requiere el uso de aparatos automatizados creados para convertir botellas de PET en filamento. Generalmente, estos equipos incluyen componentes como trituradoras, extrusoras y sistemas de refrigeración para convertir de manera eficiente el PET en bobinas de filamento uniformes aptas para la impresión 3D.
Además, la aplicación de PET reciclado en la impresión 3D ayuda a alcanzar las metas de desarrollo sostenible al disminuir los desechos plásticos y fomentar métodos de producción respetuosos con el medio ambiente. Por ejemplo, el PET reciclado ha demostrado una mayor resistencia a la tracción en comparación con algunos filamentos disponibles comercialmente, aunque es sensible a la humedad, lo que puede provocar degradación si no se gestiona adecuadamente. Además, el uso de PET reciclado en la impresión 3D contribuye a los objetivos de desarrollo sostenible al reducir los residuos plásticos y promover prácticas de fabricación ecológicas.
Las iniciativas de enseñanza han impulsado el avance de las tecnologías de reciclaje de PET. Las iniciativas con estudiantes han fomentado la elaboración de prototipos de código abierto para transformar botellas de PET en filamento, fomentando así habilidades en emprendimiento y tecnología sustentable. Estos esfuerzos resaltan la habilidad de las soluciones comunitarias para enfrentar desafíos medioambientales, destacando la importancia de la educación para promover la sostenibilidad
La contaminación por plásticos es un problema ambiental creciente, y el tereftalato de polietileno (PET) es uno de los polímeros más utilizados en la industria. Su uso en botellas, envases y textiles genera grandes volúmenes de residuos que tardan cientos de años en degradarse. En este contexto, el reciclaje del PET ha sido una estrategia clave para mitigar su impacto ambiental. Una alternativa innovadora es la conversión del PET en filamento para impresión 3D, lo que permite reutilizar este material en aplicaciones de manufactura aditiva.
El desarrollo de un dispositivo capaz de transformar residuos de PET en filamento representa una solución sostenible para el reciclaje. Este proyecto busca contribuir al avance tecnológico en el reciclaje de plásticos y fomentar la economía circular. Para comprender la relevancia de esta iniciativa, es necesario analizar los antecedentes del reciclaje del PET, su uso en impresión 3D y los dispositivos existentes para su transformación.
El PET es un polímero ampliamente utilizado debido a sus propiedades mecánicas y térmicas. Sin embargo, su producción masiva y el inadecuado manejo de los residuos generan problemas ambientales graves. Según datos de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), cada año se producen más de 400 millones de toneladas de plástico, de las cuales una gran parte termina en vertederos y océanos.
El reciclaje del PET ha sido promovido como una alternativa sostenible para reducir la contaminación. Existen diversos métodos de reciclaje, incluyendo el reciclaje mecánico, químico y energético. Entre estos, el reciclaje mecánico es el más utilizado y consiste en triturar, limpiar y reprocesar el material para fabricar nuevos productos. Sin embargo, una de las limitaciones de este proceso es que el material reciclado suele perder calidad con cada ciclo de reutilización.
La impresión 3D ha revolucionado la manufactura en múltiples sectores, desde la industria hasta la medicina. Los filamentos plásticos son el material más comúnmente utilizado en esta tecnología, siendo el ácido poliláctico (PLA) y el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) los más populares. Sin embargo, el PET reciclado ha emergido como una opción viable para la impresión 3D debido a sus propiedades de resistencia y flexibilidad.
El filamento de PET reciclado no solo reduce la dependencia de materiales vírgenes, sino que también disminuye la huella de carbono de la industria manufacturera. Empresas y comunidades han desarrollado iniciativas para transformar botellas de PET en filamento, promoviendo la impresión 3D como una herramienta para el reciclaje y la fabricación de productos
En los últimos años, se han desarrollado distintos dispositivos para convertir plásticos reciclados en filamento para impresión 3D. Algunos de estos dispositivos funcionan mediante la trituración del plástico, seguido de su extrusión en forma de filamento continuo. Ejemplos de estas tecnologías incluyen el Filabot y el Recyclebot, que han demostrado la viabilidad de esta transformación.
No obstante, estos dispositivos presentan ciertas limitaciones, como la necesidad de reprocesar el material para eliminar impurezas o la dificultad para obtener un filamento homogéneo. Además, muchos de estos sistemas son costosos y no están al alcance de comunidades con pocos recursos. Por ello, existe la necesidad de desarrollar dispositivos más accesibles, eficientes y sostenibles para la conversión de PET en filamento.
El desarrollo de un dispositivo para transformar PET en filamento representa una oportunidad para fomentar el reciclaje y la economía circular. Dado el impacto ambiental del PET y la creciente demanda de materiales sostenibles en la impresión 3D, este proyecto tiene un gran potencial para contribuir a la reducción de residuos plásticos. A partir del análisis de los antecedentes, se puede concluir que la innovación en este campo es clave para mejorar la eficiencia del reciclaje y hacer accesible esta tecnología a más sectores de la sociedad.La transformación del tereftalato de polietileno (PET) en filamento para la impresión 3D es un tema importante en el ámbito de la fabricación y el reciclaje sostenibles. Este proceso no solo aborda las preocupaciones ambientales, sino que también promueve la economía circular al convertir los residuos en recursos valiosos.
Reciclaje de PET y producción de filamentos
El PET es un plástico ampliamente utilizado, que se encuentra comúnmente en botellas y materiales de embalaje. Su durabilidad y ligereza lo hacen ideal para diversas aplicaciones, pero estas mismas propiedades también contribuyen a la contaminación ambiental cuando no se recicla adecuadamente. La transformación del PET en filamento implica varios pasos, como la trituración, la fusión y la extrusión, para producir un material apto para la impresión 3D.
Innovaciones tecnológicas
Los avances recientes han llevado al desarrollo de máquinas diseñadas específicamente para convertir los residuos de PET en filamento para impresoras 3D. Estas máquinas suelen incorporar componentes como trituradoras, extrusoras y sistemas de refrigeración para procesar eficientemente el PET en bobinas de filamento uniformes. Por ejemplo, una máquina automatizada puede cortar botellas de PET en tiras, que luego se calientan y se extruyen para formar filamentos. El uso de sistemas controlados por Arduino permite un control preciso de la temperatura y la velocidad, lo que garantiza una calidad constante del filamento.
Iniciativas de Desarrollo Educativo y Sostenible
El sector educativo también ha asumido el reto del reciclaje de PET. Se han desarrollado proyectos para involucrar a los estudiantes en la creación de prototipos que transforman botellas de PET en filamento, promoviendo así el desarrollo sostenible y el emprendimiento. Estas iniciativas no solo educan a los estudiantes sobre las tecnologías de reciclaje, sino que también fomentan el desarrollo de competencias clave para la sostenibilidad.
Las propiedades mecánicas del filamento de PET reciclado son comparables a las de los filamentos comerciales, lo que lo convierte en una alternativa viable para aplicaciones de impresión 3D. Diversos estudios han demostrado que el PET reciclado puede alcanzar una resistencia a la tracción y una elasticidad similares a las de los materiales vírgenes, siempre que el proceso de extrusión se controle cuidadosamente para evitar su degradación. Unos parámetros adecuados de secado y extrusión son cruciales para mantener la integridad y el rendimiento del material.
Reciclar PET para obtener filamento ofrece importantes beneficios ambientales al reducir los residuos plásticos y promover la reutilización de materiales. Este proceso apoya las iniciativas locales de reciclaje y puede impulsar las economías regionales al proporcionar una fuente sostenible de materias primas para la impresión 3D. Además, el uso de PET reciclado reduce la huella de carbono asociada a la producción de nuevos plásticos.
Transformar PET en filamento para la impresión 3D es un enfoque prometedor para abordar los desafíos de los residuos plásticos. Mediante innovaciones tecnológicas, iniciativas educativas y un enfoque en la sostenibilidad, este proceso no solo mitiga el impacto ambiental, sino que también genera beneficios económicos y sociales. El desarrollo de sistemas y máquinas de reciclaje eficientes desempeña un papel crucial en el avance de este campo, convirtiéndose en parte integral de la economía circular.
Arduino se puede utilizar para desarrollar elementos autónomos, o bien conectarse a otros dispositivos o interactuar con otros programas, para interactuar tanto con el hardware como con el software. Sirve tanto para controlar un elemento, pongamos por ejemplo un motor que nos suba o baje una persiana basada en la luz que haya gracias a un sensor conectado al Arduino, o bien para transformar la información de una fuente, como puede ser un teclado, y convertir la información a algo que entienda, por ejemplo, un ordenador.
Actualmente, el uso de Arduino puede catalogarse en dos grandes grupos:
Los materiales que utilizamos en nuestro proyecto fueron los siguientes:
Se construyó un dispositivo doméstico y ecológico pues logramos reciclar piezas de otros aparatos electrónicos que teníamos en casa, el valor aproximado de nuestro dispositivo fue de $2,500MXN, y aunque se ve que es una inversión elevada, a largo plazo será redituable ya que no requiere mantenimiento costoso.
De cada botella de PET de 3L obtuvimos aproximadamente 16m de tira de PET de 0.5mm de ancho del cual pasando por el dispositivo se obtuvo que de cada 38 g de PET tenemos 15m de filamento con un grosor de 1.75 mm.
En cuanto a costos de una bobina de filamento PET vemos que es muy económico vs el costos de filamentos comerciales. Donde podríamos obtener ganancias de hasta un 90% .
El desarrollo de un dispositivo para transformar el PET en filamento representa una solución innovadora y sostenible ante la creciente problemática de contaminación por plásticos. A través de este proyecto, se ha demostrado que es posible reutilizar botellas de PET para obtener filamentos que pueden emplearse en tecnologías como la impresión 3D, contribuyendo a la reducción de desechos y fomentando la economía circular.
Además, se ha identificado que la eficiencia del proceso depende de variables como la pureza del PET, la temperatura de extrusión y la calidad del filamento resultante. Aunque la tecnología es viable, aún existen desafíos en la optimización del sistema para hacerlo más accesible y eficiente.
Este proyecto no solo tiene implicaciones ambientales positivas, sino que también abre oportunidades en la manufactura sostenible, la educación y la investigación. Futuros desarrollos pueden enfocarse en mejorar la compatibilidad del filamento reciclado con diversas aplicaciones y en reducir el consumo energético del dispositivo.
En conclusión, la transformación del PET en filamento es un paso hacia la innovación sustentable, con beneficios tanto ecológicos como tecnológicos, y con un gran potencial de aplicación en la industria y la sociedad.
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