¿Es la impresión 3D un método de fabricación sostenible?

Según el «Journal of Industrial Ecology» en el que se analiza el impacto de la industria en la ecología, este año dedicado a la impresión 3D…En colaboración con investigadores del MIT y la Universidad de Nottingham, profundizaron en los estudios existentes.

  • Su conclusión sobre si es un método de fabricación sostenible…es clara, debemos moderar el entusiasmo generado por la impresión 3D con respecto a su impacto ambiental «espectacular». Tener en cuenta todos los componentes de la fabricación aditiva, desde el uso de materias primas hasta gestión de residuos.
  • Se han desarrollado diferentes iniciativas respetuosas con el medio ambiente en lo que respecta a la impresión 3D que aceleran el reciclaje de desechos plásticos. Conocemos algunos desarrollos como Precious Plastic, que desarrolla centros de reciclaje en diferentes países o Plast’ifque busca que se reciclen los desechos plásticos desde las oficinas. ¿Pero es esto suficiente?

El análisis cuantitativo del rendimiento ambiental de la impresión 3D es limitado. Gran parte de estos estudios se centra únicamente en la energía utilizada durante la producción, en lugar de los impactos de la producción de materia prima, el uso del producto o la gestión de residuos.

A día de hoy hay dos elementos clave que han dado a la impresión 3D esta calidad de tecnología ecológica, y la consideran un  método de fabricación sostenible.

Primero, reduce el desperdicio: a diferencia de la fabricación sustractiva, la impresión 3D usa solo el material que necesita al agregar capa por capa. Tenemos mucho menos desperdicio. Además, es capaz de reutilizar y reciclar residuos plásticos, convertirlos en filamentos de impresión 3D y crear nuevos productos, como nuestra gama de filamentos SOSTENIBLES 3R3DTM

El segundo punto clave se refiere a la accesibilidad de las tecnologías 3D: los fabricantes ahora pueden producir directamente en la empresa, lo que reduce temas de logística y desplazamientos.

  • A menudo se dice demasiado rápido que la fabricación aditiva es segura para el medioambiente, pero hay que tomar varias cosas en cuenta. En primer lugar, hay que pensar, en los soportes impresos en 3D, muchas veces son importantes: «Estos soportes no siempre se pueden reprocesar. Es también importante determinar si los plásticos, metales o materiales mezclados utilizados en 3D se puede reciclar”.
  • También se sugiere que la impresión en 3D bajo demanda y el prototipado rápido pueden conducir potencialmente a un aumento en la cantidad de productos de consumo desechables. Un punto que no necesariamente va en la dirección de un impacto ambiental más saludable, incluso si vemos que los filamentos basados ​​en cáñamo o PLA biodegradable crecen más y más.

La liberación de compuestos orgánicos volátiles (VOC)asociados con la impresión 3D pueden ser peligrosos en espacios de trabajo cerrados. Aunque la mayoría de los fabricantes están luchando contra esto, algunas máquinas lanzan nanopartículas tóxicas; sin embargo, los investigadores creen que es fácil tomar las precauciones necesarias. Ya existen algunas soluciones en el mercado para esto.

En conclusión las capacidades innovadoras de la impresión 3D como un método de fabricación sostenible, reafirmando que es un método que libera la creatividad y ofrece más rendimiento a la industria. Sin embargo, existen algunas desventajas indirectas para el medio ambiente que también están relacionadas con el uso de procesos sustractivos.

La fabricación aditiva es una herramienta adicional a los métodos tradicionales, no un sustituto. «Aunque algunas aplicaciones de impresión 3D pueden no ser deseables para el medio ambiente, hay muchas oportunidades de mejora que no tienen».

¿Qué es el PLA y por qué resulta interesante en impresión 3D?

  • En esta ocasión trataremos un polímero muy utilizado en impresión 3D por tecnología FDM y muy interesante por sus propiedades y posibles aplicaciones.
  • EL PLA (Ácido Poliláctico) debe su aparición al científico de la marca Dupont:  Wallace Carothers. Consiguió en 1932 un polímero de bajo peso molecular. Fue patentado (conocido como proceso de Carothers) bajo la misma firma a mediados de los años cincuenta, tras optimizar el proceso.
  • El PLA es un polímero biodegradable que podemos encontrar en el mercado de comercialización de plásticos desde 1990. Es uno de los plásticos en mayor estudio y desarrollo por sus múltiples aplicaciones en el mercado.
  • Este interesante polímero tiene su origen en el almidón proveniente de vegetales como: maíz, yuca, trigo, remolacha o caña de azúcar, lo que facilita su fuente de extracción alejándola de los procesos de transformación de los hidrocarburos que caracterizan la obtención de otros polímeros.
  • Al ser biodegradable, este poliéster termoplástico, se descompone lentamente en moléculas más simples al entrar en contacto con compuestos como el agua u óxidos de carbono. De esa forma se asegura una reinserción natural a lo largo de su ciclo de vida, al contrario que plásticos derivados de hidrocarburos como el ABS.

La facilidad de acceso a la materia prima para obtención del PLA (almidón) hace que cada región pueda tener su fuente de almidón propia debido a sus cultivos geográficos, en cambio, los polímeros derivados de hidrocarburos han de tener un suministro externo de este tipo de materia prima. Fue incluido en la lista de plásticos de la FDA (Food and Drug Administration) por sus aplicaciones en el campo de la biomedicina y la alimentación.

el PLA

Sus propiedades, como material, son igual de interesantes:

  • Tiene una densidad aproximada de 1.27 g/cc, lo que lo convierte en un material más pesado que el ABS.
  • Su dureza Shore (escala que mide la dureza de los plásticos) es de grado 63.5, siendo mayor que la del ABS. Lo que lo convierte en un plástico más duro que el anterior.
  • Es más rígido que el ABS, teniendo un módulo de elasticidad de 3.63 GPa, lo cual dificulta su deformación ante cargas y lo hace un material menos elástico.
  • Menor resistencia ante impactos que el ABS. Tiene propiedades mecánicas similares al PET.
  • Temperatura de transición vítrea: 60-65ºC.

Las principales críticas a este material han sido:

  • Al descomponerse sus moléculas generan dióxido de carbono y metano, gases que contribuyen al efecto invernadero. También es cierto que la emisión de estos gases no preocupa ya que su balance es nulo: en su degradación el PLA emite la misma cantidad de dióxido de carbono que el que consume la planta de la que se obtiene.
  • Se usan hidrocarburos para su obtención, como fuentes de energía para el costoso proceso de obtención del PLA. Por lo cual su proceso de obtención desencaja el concepto de material biodegradable si se estudia su ciclo de vida completo.
  • Las materias primas para su obtención son productos básicos que sirven también como base en el sector de la alimentación. Al ser un plástico requerido por la industria, preocupa que junto con escasez de cultivos en algunas zonas geográficas, muchos productores de estas materias destinen sus cultivos a empresas de creación de bioplásticos en vez de al sector alimenticio. Esto podría provocar escasez en algunos productos básicos alimenticios.