Desarrollo de un prototipo de máquina recicladora de polímeros para la elaboración de filamento para impresión 3D

dc.contributor.advisorArdila Gómez, Sergio Andrés
dc.contributor.apolounabArdila Gómez, Sergio Andrés [sergio-andres-ardila-gomez]
dc.contributor.authorNavarro Nájera, Juan David
dc.contributor.authorTorres Páez, Yorman Andrés
dc.contributor.cvlacArdila Gómez, Sergio Andrés [0000010754]spa
dc.contributor.googlescholarArdila Gómez, Sergio Andrés [YjfNgsMAAAAJ]
dc.contributor.linkedinArdila Gómez, Sergio Andrés [sergio-andres-ardila-gomez-b93167150]
dc.contributor.orcidArdila Gómez, Sergio Andrés [0000-0002-2115-1225]
dc.coverage.campusUNAB Campus Bucaramangaspa
dc.date.accessioned2022-09-12T18:40:17Z
dc.date.available2022-09-12T18:40:17Z
dc.date.issued2022
dc.degree.nameIngeniero Mecatrónicospa
dc.description.abstractEste trabajo consta del diseño y la construcción de un prototipo de máquina recicladora de polímeros para la elaboración de filamento para impresión 3D con el fin de poder darle una segunda vida útil a los recipientes plásticos que abundan la vida diaria, al mismo tiempo se tiene en consideración una de las problemáticas mundiales del siglo 21, la contaminación ambiental. El proyecto representa el ciclo de reciclaje completo de los polímeros que están en las botellas plásticas debido a que cuenta con tres etapas. La etapa de triturado consiste en desgarrar el material para obtener trozos más pequeños del mismo, este proceso proporciona un material más homogéneo y ayuda a disminuir el volumen del mismo debido a que los plásticos presentan poca densidad. La segunda etapa es la de fundición y extrusión en la cual se utiliza el material previamente triturado y se transforma en el producto final con un control de temperatura se alcanza la temperatura de fundición del plástico y se extruye a través de una boquilla que da el diámetro necesitado para cumplir con el diámetro estándar usado en impresiones 3D. El filamento extruido de aproximadamente un diámetro de 1.75mm es dirigido a la etapa de bobinado, en esta tercera etapa se busca presentar el filamento en carretes para su posterior uso en trabajos de impresión 3D. Resulta relevante ya que se convierte en una alternativa ecológica debido al uso de materiales que comúnmente se desechan y no se les da un valor agregado, siendo las botellas recicladas un plástico con propiedades óptimas en la fundición y extrusión, ideales en el proceso de elaboración de piezas en la impresión 3D.spa
dc.description.abstractenglishThis work consists of the design and construction of a prototype of a polymer recycling machine for the elaboration of filament for 3D printing in order to give a second useful life to the plastic containers that abound in daily life, at the same time taking into account consideration one of the global problems of the 21st century, environmental pollution. The project represents the complete recycling cycle of the polymers that are in the plastic bottles because it has three stages. The crushing stage consists of tearing the material to obtain smaller pieces of it, this process provides a more homogeneous material and helps to reduce its volume due to the fact that plastics have low density. The second stage is the casting and extrusion stage in which the previously crushed material is used and transformed into the final product with a temperature control, the melting temperature of the plastic is reached and it is extruded through a nozzle that gives the diameter needed to meet the standard diameter used in 3D printing. The extruded filament of approximately 1.75mm diameter is directed to the winding stage, in this third stage the aim is to present the filament on spools for later use in 3D printing jobs. It is relevant since it becomes an ecological alternative due to the use of materials that are commonly discarded and are not given added value, recycled bottles being a plastic with optimal properties in casting and extrusion, ideal in the process of making bottles. parts in 3D printing.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.learningmodalityModalidad Presencialspa
dc.description.tableofcontents1. RESUMEN ............................................................................................................................................ 8 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................................................... 9 3. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ......................................................................................................... 10 4. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 11 4.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................................... 11 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................................................................... 11 5. ANTECEDENTES .................................................................................................................................. 12 6. MARCO TEORICO ............................................................................................................................... 15 COMPARATIVA MATERIALES PARA IMPRESIÓN 3D .................................................................................... 16 RESULTADOS DE LA SELECCIÓN .............................................................................................................................. 17 6.1. RECICLAJE DE MATERIALES PLÁSTICOS ............................................................................................. 19 6.1.1. Tereftalato de Polietileno (PET) ............................................................................................... 19 6.1.2. Procesamiento de materiales plásticos ................................................................................... 20 6.1.3. Proceso de triturado de plásticos ............................................................................................ 20 6.1.4. Proceso de extrusión de plásticos ............................................................................................ 21 6.2. MODELO MATEMÁTICO DEL FLUJO FUNDIDO EN EL EXTRUSOR ........................................................................ 22 6.3. TRANSFERENCIA DE CALOR ...................................................................................................................... 23 6.4. SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO ................................................................................................... 25 7. METODOLOGÍA .................................................................................................................................. 26 8. DESARROLLO ..................................................................................................................................... 28 8.1. SISTEMA DE TRITURADO ......................................................................................................................... 28 8.2. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE CORTE. .......................................................................................... 29 8.3. DISEÑO EN INVENTOR 2022 DEL SISTEMA DE TRITURADO. ......................................................................... 33 8.4. SISTEMA DE FUNDICIÓN ......................................................................................................................... 35 8.5. PRODUCCIÓN DEL TORNILLO EXTRUSOR ..................................................................................................... 35 8.6. DISEÑO EN INVENTOR 2022 DEL SISTEMA DE FUNDICIÓN. ......................................................................... 39 9. SISTEMA DE CALOR ............................................................................................................................ 40 10. EMBOBINADO ............................................................................................................................... 45 11. SELECCIÓN DE ACTUADORES Y SENSORES PARA EL SISTEMA CALEFACTOR. .................................. 47 12. CONSTRUCCIÓN DEL PROTOTIPO .................................................................................................. 50 12.1. SISTEMA DE TRITURADO ......................................................................................................................... 50 12.2. SISTEMA DE FUNDICIÓN Y EXTRUSIÓN........................................................................................................ 53 12.3. SISTEMA DE BOBINADO .......................................................................................................................... 55 12.4. CARACTERIZACIÓN DE LA PLANTA ............................................................................................................. 57 13. CONSTRUCCIÓN FINAL DEL PROTOTIPO DE MAQUINA RECICLADORA ........................................... 60 14. RESULTADOS ................................................................................................................................. 61 15. CONCLUSIONES ............................................................................................................................. 63 16. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................ 64 17. ANEXOS ......................................................................................................................................... 66spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional UNABspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.unab.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.12749/17645
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad Ingenieríaspa
dc.publisher.grantorUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABspa
dc.publisher.programPregrado Ingeniería Mecatrónicaspa
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dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia*
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dc.subject.keywordsMechatronicspa
dc.subject.keywordsRecycling machinespa
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dc.subject.keywordsThree-dimensional imagespa
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dc.subject.proposalMáquina recicladoraspa
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dc.title.translatedDevelopment of a prototype polymer recycling machine for the production of filament for 3D printingspa
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