Diseño e implementación de una máquina de reciclaje de filamento de impresión 3D - Lascano Puruncajas, Alex Dario (2025)
La creciente adopción de la impresión 3D ha provocado un incremento notable en los residuos plásticos, en especial de ácido poliláctico (PLA), lo que plantea un desafío para la sostenibilidad y la economía circular. En el trabajo presente, se observa el diseño e implementación de una máquina recicladora de filamento para impresión 3D, con el objetivo de reducir el desperdicio y reincorporar este material al ciclo productivo. Se plantea un desarrollo en tres fases importantes: trituración, extrusión y bobinado. Por medio de estas fases se podrá transformar los restos de filamento (PLA), en filamento reutilizable, de diámetro de 1.75mm, apto para aplicaciones no industriales. El sistema tiene los siguientes componentes: componente mecánico, electrónico, de control, software y comunicación, los cuales trabajaran de forma conjunta para lograr un funcionamiento eficiente del sistema. En la parte mecánica se integran una trituradora con cuchillas de acero A36 de 4 mm de espesor, un extrusor con tornillo sin fin y un módulo de bobinado con motor y caja reductora. En el ámbito electrónico, la máquina utiliza motores NEMA 17, 23 y 34, drivers TB6600 y A4988, una tarjeta ESP32 y un sistema de calefacción controlado mediante transistores MOSFET, garantizando estabilidad y seguridad. El software, ejecutado en la ESP32, regula la temperatura, la velocidad de extrusión y de bobinado, y ofrece una interfaz HMI que permite configurar parámetros y supervisar el sistema en tiempo real. Para validar el prototipo se aplicó un diseño factorial con 27 experimentos en trituración y 24 en extrusión. Bajo condiciones óptimas, es decir de 210 °C, 20 rpm de extrusión y 5 rpm de bobinado, se obtuvo un tamaño de partícula de material triturado promedio de 4,5 mm y un filamento de 1,75 mm ± 0,15 mm. El equipo alcanzó una producción de hasta 300 g por hora con una desviación máxima de 0,7 mm, comprobando su funcionalidad y su aporte a la reducción de residuos y a la economía circular en la impresión 3D.