La industria forestal y la economía circular se unen en el proyecto de Emilia Rondán y Enzo Castillo, que obtuvieron recientemente su título de Tecnólogos en Mecatrónica en UTEC Fray Bentos. El proyecto consiste en el desarrollo de un nuevo material que permite reutilizar aserrín para la creación de piezas mediante un sistema de impresión 3D, adecuado y desarrollado especialmente para esta tarea.

El proyecto fue denominado como “EcoPrint 3D: impresión con pasta de madera”y se basa en la mezcla de aserrín —obtenido de la industria maderera— y cola vinílica principalmente. Esto permite crear un nuevo material, que, procesado a través de componentes adaptados especialmente para su impresión 3D, se convierte en piezas utilizables en el día a día, como vasos, platos o armazones para lentes. Este proceso permite que el aserrín tenga una nueva vida, en lugar de quemarse o degradarse.

El proyecto fue desarrollado por los estudiantes de Ingeniería en Mecatrónica de UTEC Fray Bentos,  Emilia Rondán y Enzo Castillo. Ellos recibieron su título intermedio de Tecnólogos tras cursar tres años de la carrera y prevén seguir hasta convertirse en ingenieros. De hecho ambos obtuvieron su título en mayo y actualmente cursan el séptimo semestre de la carrera de Ingeniería. Emilia tiene 25 años, es oriunda de Cardona, Soriano, y vive desde hace seis años en Fray Bentos. Enzo tiene 29 años y también reside en esa ciudad.

La idea que dio origen al proyecto surgió de una inquietud compartida en torno al destino de los residuos generados por la industria forestal, particularmente los subproductos madereros. La observación directa del entorno industrial fue clave, sobre todo por la cantidad de aserrín que se descarta como residuo. Esta problemática y posible aplicación a la impresión 3D, entre otras, fue relevada y proyectada por las áreas de Tecnologías para Mantenimiento (Yamilé Lara) y de Sistemas Inteligentes y Ciberfísicos (José Sasías) de la carrera, considerando los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de Naciones Unidas, e incluso presentando datos detallados ante los Grupos de Investigación Estratégica (GIE) de la Universidad, el MIEM y el Banco Interamericano de Desarrollo (BID). La propuesta de proyecto fue abordada por Emilia y Enzo, quienes agregaron más investigación al tema. A su vez, se movilizaron distintos sectores e investigadores de UTEC para ayudar a los estudiantes en las distintas fases del desarrollo: Lab-A para calibraciones y generación de primeros modelos (Mateo Olivera y Manuel García), Diseño Mecánico (Francisco Zambrano), Laboratorio de  Mecánica (Darío García) para producción de piezas y Laboratorio de Mecatrónica (Roberto Dos Santos y Leonardo Eguia) para instrumentar componentes del control electrónico.

“Tomamos como ejemplo cercano la planta de UPM de Fray Bentos, comprendiendo la necesidad de aprovechar los residuos forestales y planteamos soluciones en ese sentido”, explicó Emilia. “Varios de sus procesos generan fragmentos muy pequeños de madera, que conforman el aserrín que se clasifica en distintos niveles de granularidad o refinamiento y posibilidades de uso”, agregó Enzo, quien además trabaja en UPM.

Consultados sobre el destino actual de ese material, señalaron: “es común en las industrias agroforestales, usar los residuos leñosos para procesos de conversión de energía térmica a veces incluso generación eléctrica. En muchos casos, cuando las necesidades, distancias, volúmenes y costos lo justifican, esos residuos se compactan y trasladan.”, detalló Enzo. A pesar de ese uso, “nos motivaba la idea de reutilizarlo y aprovecharlo de otra forma más innovadora”, apuntó Emilia.

Un proceso de pruebas sucesivas hasta lograr una pasta estable

El aserrín fue el componente central del trabajo, al que luego se le sumaron distintos aditivos. La finalidad fue lograr un compuesto estable. Esto implica que los objetos no colapsen al ser impresos, que puedan soportar peso o presión sin romperse, y que además resistan condiciones de humedad.
“Probamos con otros componentes que se mezclaban con resinas y otros tipos de biopolímeros. Y la mejor opción fue realizarlo con cola vinílica” indicó Emilia. La cola vinílica resulta ser un producto de muy baja toxicidad, buena capacidad de unión y de un nivel de degradación que acompaña al de la madera. “Se genera una pasta viscosa y moldeable al inicio para poder extruirlo (dar forma al material) e imprimirlo”, agregó la estudiante.
Según explicaron, no existe actualmente en el mercado una tecnología igual a la que desarrollaron. Si bien hay materiales comerciales para impresión 3D que incluyen madera, lo hacen en porcentajes bajos. “La idea es que tenga un mayor porcentaje de aserrín y menos de los otros componentes como la cola vinílica. En la mayoría de los compuestos que encontramos en el mercado, como el MDF, tienen un 30% de aserrín y lo combinan con resinas que son más plásticas que la cola vinílica”, señaló Emilia. 

Este aspecto es clave ya que, a menor porcentaje de aditivos plásticos, más alineado pasa estar el proyecto con el concepto de economía circular. Además, las piezas impresas pueden volver a convertirse en pasta, para pasar nuevamente por el proceso y convertirse en otro objeto.

Diferente material, diferente modelado

Desarrollar un dispositivo capaz de preparar para su impresión la pasta hecha de aserrín y cola vinílica representó un desafío dentro del proyecto. Una vez mezclados estos componentes hasta obtener una pasta, ésta se coloca en un compartimiento, donde se empuja y expulsa en forma alargada y uniforme. A este proceso se lo conoce como “extrusión” y es necesario para que el material tenga la forma adecuada para pasar luego por la impresora 3D. 

“Creamos desde cero un sistema de extrusión, basado en un inyector o bomba electromecánica, que se compone de un motor con engranajes y émbolo que empuja el material dentro de un cilindro para que pueda depositarse en la impresora. Es un sistema creado especialmente para eso”, explicó Emilia. A diferencia del plástico, que requiere calor para fundirse, la madera se trabaja como pasta y no necesita altas temperaturas. 

Lograr una extrusión controlada y estable fue el mayor desafío. La ausencia de antecedentes técnicos en el uso de pasta de madera como insumo principal los obligó a trabajar por etapas mediante ensayos, clasificación y mejoras, ajustando parámetros clave como la presión de extrusión, velocidad de impresión y tiempo de secado. 

Este método permitió imprimir piezas con estabilidad estructural sin depender de polímeros adicionales, lo que representa una alternativa más sostenible. 
Una vez demostrado que el material es estable y que su pasaje por la impresora 3D es posible, el horizonte de alternativas que comienza a abrirse es importante. “Algunos ejemplos de los productos que se pueden hacer con este proceso son aquellos que usamos en la vida cotidiana como un plato o un vaso. Pensamos también en armazones y estuches de lentes”, señaló Emilia. Pensando en opciones más aplicadas a la industria, los estudiantes mencionaron la posibilidad de imprimir partes de un brazo robótico con piezas generadas con pasta de madera. Un ejemplo de esto, es el dispositivo creado por uno de los egresados de la carrera, Leonardo Eguía, quien desarrolló un robot raleador de manzanos.

Próximo objetivo: imprimir piezas de mayor tamaño

El proyecto EcoPrint 3D cumplió con los objetivos de formación ya que permitió a Emilia y Enzo obtener la titulación intermedia de la carrera de Ingeniería en Mecatrónica. No obstante, la iniciativa continúa como parte de un proyecto más amplio impulsado por la Unidad Tecnológica de Industrialización y Mantenimiento con Tecnologías Emergentes (IMTE), apoyado por el GIE, ambos de UTEC, y con colaboración del BID.
Este último otorgó financiación para cubrir la adquisición de recursos e insumos básicos. El proyecto macro a cargo de los docentes e investigadores Yamilé Lara y José Sasías se orienta al “Desarrollo de materiales para piezas de robótica a partir de residuos de la industria forestal”. Este aborda tres líneas de trabajo de fabricación inteligente, mediante panelizado, moldeado e impresión en 3D.
Según explicaron, la parte de Impresión 3D, se encuentra en la primera de las cinco fases del plan general, centrada en el desarrollo inicial y la validación de la tecnología.

Actualmente se trabaja en nuevas propuestas y cronogramas de actividades para avanzar hacia siguientes etapas. En paralelo, desde la carrera de Ingeniería, Emilia y Enzo proyectan dedicar el segundo semestre al desarrollo de su tesis, enfocada en escalar el proyecto a mayor tamaño y alcance.

“Está pensado crear muebles, como una mesa de comedor, una puerta, un estuche de guitarra, etc. La idea es que sean esas las dimensiones de las piezas a producir”, concluyó la tecnóloga.

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