Lista de procesos de fabricación
La fabricación aditiva (AM) ha permitido la creación rápida de prototipos de estructuras con geometrías complejas construidas mediante diseño asistido por ordenador (CAD). En los últimos años, la AM se ha extendido más allá de la simple creación de prototipos y ha comenzado a desempeñar un papel en la fabricación de componentes activos, especialmente para aplicaciones que no requieren materiales con propiedades mecánicas robustas (es decir, componentes electrónicos y andamios biomédicos). Este informe revisa el estado actual de la impresión 3D con respecto a los materiales poliméricos y compuestos, centrándose en las aplicaciones, los procesos de impresión y las perspectivas de selección de materiales. Se hace especial hincapié en la química de los polímeros de la fabricación aditiva para dilucidar las limitaciones actuales de los materiales, las tendencias de I+D y las oportunidades de desarrollo. Se proponen algunas reacciones de curado de termoestables no convencionales para la AM que pueden superar las limitaciones actuales. Además, se discuten las posibles características de degradación de los materiales poliméricos de la AM y las variaciones de propiedades previstas en comparación con el procesamiento tradicional, lo que llama la atención sobre la complejidad de las relaciones estructura/procesamiento/propiedades para la optimización de materiales innovadores. La fabricación de polímeros AM y los enfoques de impresión 3D son muy prometedores siempre que la química de los polímeros, la física de los materiales y los aspectos del procesamiento (curado bajo demanda) se adopten conjuntamente dentro de las estrategias de investigación en evolución.
Métodos de fabricación
Cuando las moléculas se unen en un patrón repetido para formar una larga cadena de moléculas, el material resultante se llama polímero. Los polímeros tienen propiedades diversas que se diferencian de un grupo a otro, según la naturaleza de las moléculas que se unen.
Algunos polímeros son capaces de doblarse y estirarse (como el caucho), mientras que otros son rígidos y resistentes como el vidrio. Entre los productos poliméricos que vemos a diario están las botellas de agua, los neumáticos de los coches, los artículos de papelería, los plásticos, los juguetes e incluso las cuerdas.
El proceso de reacción química que une estos monómeros se llama polimerización. Algunos polímeros se producen de forma natural, mientras que otros son artificiales. Un ejemplo típico de polímero natural es el caucho, mientras que los plásticos son polímeros artificiales.
A lo largo de los años, el proceso de fabricación de polímeros ha evolucionado, gracias a la tecnología y los conocimientos modernos. Los fabricantes de termoplásticos ya no necesitan mucho tiempo de trabajo para producir grandes cantidades de productos poliméricos.
El tipo de polímero más consumido es el termoplástico, un polímero sintético que puede fundirse y reutilizarse. Otro producto de la polimerización es el termoestable; a diferencia de los termoplásticos, los termoestables se degradan al calentarse.
Producción de polímeros
Las ventajas del análisis TD-NMR en comparación con los métodos clásicos son la velocidad y la precisión del análisis. Las muestras pueden ser líquidas, en polvo, en pellets, en láminas o en placas, y la medición tarda sólo unos segundos. El análisis TD-NMR puede incluso realizarse in situ para un amplio rango de temperaturas, desde -100 °C hasta +200 °C, lo que es esencial para el análisis de polímeros.
Otras aplicaciones de la TD-NMR: Determinación de la densidad de enlaces cruzados en elastómeros; plastificantes, aditivos y fracciones de monómeros en polímeros; contenido de sólidos en emulsiones y látex; revestimientos blandos en polímeros; contenido de aceite y agua; contenido de flúor en polímeros; copolímeros y grado de polimerización; efectos inducidos por el envejecimiento y la irradiación.
Las empresas petroquímicas estaban a la cabeza en las primeras etapas de la adopción de la RMN en las numerosas industrias en las que se ha convertido en una parte fundamental. Sin embargo, estas empresas se están ramificando ahora en el sector de los polímeros, un área enorme en la que la RMN encuentra una aplicación generalizada y regular.
Además, la espectroscopia IR está establecida para el control de calidad de los polímeros y las materias primas producidas industrialmente. Algunos ejemplos son la diferenciación entre HD-PE y LD-PE o la deformación de un copolímero o mezcla en sus componentes individuales.
Procesos de fabricación de plásticos
Principalmente polietilenos (HDPE, LDPE y LLDPE), pero se puede utilizar una gran variedad de otros materiales en forma de mezclas con estas resinas o como capas individuales en una estructura de película multicapa, como PP, PA y EVOH.
La máquina de moldeo por soplado se basa en un conjunto de barril extrusor y tornillo estándar para plastificar el polímero. El polímero fundido se conduce a través de un ángulo recto y a través de una matriz para emerger como una sección de tubo hueca (normalmente circular) llamada parison.
Junto con el moldeo por inyección, la extrusión de materiales plásticos es un método muy utilizado para formar materiales plásticos. La materia prima plástica se funde y se desplaza por la acción de tornillos giratorios calentados. Se trata de un proceso continuo, por lo que puede fabricar grandes longitudes de producto. Esto es ideal para aplicaciones como tuberías y juntas. Sin embargo, a menudo la extrusión continua se corta en longitudes de aplicación.
El moldeo por inyección-soplado se utiliza para la producción de objetos huecos en grandes cantidades. Las principales aplicaciones son botellas, tarros y otros envases. El proceso de soplado por inyección produce botellas de una calidad visual y dimensional superior a la del soplado por extrusión. El proceso es ideal para envases tanto de boca estrecha como de boca ancha y los produce totalmente acabados y sin rebabas.