Estudio delas propiedades físico-mecánicas y biodegradabilidad de biocompositos PLA/fibra de agave procesados mediante impresión 3D

Abstract

El modelado por deposición fundida es una de las técnicas empleadas por la Manufactura Aditiva (también conocida como impresión 3D) que presenta ventajas sobre las técnicas convencionales de procesamiento de polímeros (inyección, termoformado, rotomoldeo, etc.) tales como obtención de figuras tridimensionales a una alta rapidez y precisión, genera menos residuos, es de fácil operación y accesible para casi cualquier usuario. Se han realizado estudios para el desarrollo de materiales y condiciones de impresión para diversas áreas, tales como médica y la aeroespacial, así como para la fabricación de prototipos. El propósito de este trabajo fue desarrollar un material biodegradable que tenga la capacidad de utilizarse como filamento para una impresora 3D. Se utilizaron mezclas de PLA-Fibra de agave (malla 100 - 140) en diferentes relaciones masa (0, 3, 5 y 10%) y se fabricaron piezas variando el ángulo de impresión (±45° y 90°). Se realizó caracterización térmica (DSC) para los filamentos. Se determinó la absorción de agua, densidad, biodegradación y caracterización morfológica (SEM) de los biocompositos obtenidos por MDF, así como sus propiedades de tensión, flexión e impacto. Los resultados obtenidos revelaron que, al incrementar el contenido de fibra aumentó la cristalinidad de los filamentos de 23.7 a 44.1%, la inclusión de fibras favoreció la formación de estructuras más porosas y con densidades aparentes menores a las piezas de PLA puro (de 1.16 a 0.98 g cm-3) dichos cambios se ven reflejados en el incremento de huecos en las piezas. Del mismo modo incrementó la máxima absorción de agua (de 1.5% para PLA puro hasta 17% para biocompositos con 10% de fibra). En los casos anteriores, el ángulo de impresión no tuvo un efecto significativo. Por otro lado, las propiedades de tensión y flexión disminuyeron con la inclusión de fibra de agave, mientras que el ángulo de impresión afecta principalmente en la resistencia a la tensión, las propiedades de flexión y la resistencia al impacto; disminuyeron al cambiar el ángulo de 45° a 90°. La biodegradación de los biocompositos se ralentizó al adicionar fibra de agave (de 16.90% para piezas con 10% de fibra hasta 27.54% para PLA puro)