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La industria de la impresi\u00f3n 3D se encuentra en un momento clave de transformaci\u00f3n para avanzar hacia modelos de producci\u00f3n m\u00e1s sostenibles y respetuosos con el medio ambiente. Uno de los principales retos es sustituir las resinas de origen f\u00f3sil, ampliamente utilizadas, por alternativas renovables que mantengan las prestaciones t\u00e9cnicas exigidas por los procesos de impresi\u00f3n con luz, como la fotopolimerizaci\u00f3n r\u00e1pida con buena estabilidad mec\u00e1nica de los prototipos impresos.
Las resinas polim\u00e9ricas han sido uno de los materiales m\u00e1s utilizados desde los inicios de la impresi\u00f3n 3D, especialmente en tecnolog\u00edas que emplean luz para solidificarlas, como es el caso de las t\u00e9cnicas de impresi\u00f3n digital con luz (DLP). Estas resinas se forman a partir de compuestos l\u00edquidos, denominados mon\u00f3meros y olig\u00f3meros, que se vuelven s\u00f3lidos al polimerizarse bajo la acci\u00f3n de luz ultravioleta (UV) o luz visible (vis). Aunque en otros tipos de impresi\u00f3n 3D, como el Fused Deposition Modeling (FDM), ya se utilizan materiales m\u00e1s sostenibles, como el PLA (hecho a partir de almid\u00f3n de ma\u00edz), en el caso del material de partida para impresi\u00f3n DLP esto no es tan f\u00e1cil. Fabricar resinas con componentes naturales es complejo porque estas materias primas deben permitir reacciones de polimerizaci\u00f3n (la reacci\u00f3n qu\u00edmica que las transforma en pl\u00e1stico) en estado l\u00edquido y sin disolventes.
En este contexto, se han desarrollado nuevas resinas polim\u00e9ricas 3D a partir de mon\u00f3meros provenientes de diversas fuentes naturales, como el \u00e1cido succ\u00ednico, el \u00e1cido m\u00e1lico y el \u00e1cido tart\u00e1rico, presentes en alimentos como el ma\u00edz, el br\u00f3coli, las manzanas o las uvas. El objetivo del proyecto es impulsar las tecnolog\u00edas de fabricaci\u00f3n aditiva mediante un proceso de maduraci\u00f3n tecnol\u00f3gica y promover su implantaci\u00f3n en la industria catalana de fabricaci\u00f3n de prototipos pl\u00e1sticos.
La investigaci\u00f3n se ha desarrollado en dos fases. En la primera, liderada por el IMEM-BRT, se prepar\u00f3 la resina polim\u00e9rica a partir de materiales de origen vegetal para ser impresa en 3D. Posteriormente, el \u00e1rea de Conocimiento y Transferencia de Tecnolog\u00eda de ICIQ y Proyectos Industriales (ICIQ-KTT) imprimi\u00f3 la resina.
En la impresi\u00f3n 3D con luz se requieren resinas l\u00edquidas, libres de disolventes y con una buena cin\u00e9tica de polimerizaci\u00f3n (es decir, qu\u00e9 tan r\u00e1pido se produce la reacci\u00f3n de polimerizaci\u00f3n y qu\u00e9 pasos qu\u00edmicos intervienen) para que sea industrialmente viable. Estos mon\u00f3meros permiten obtener, en una sola etapa de s\u00edntesis, resinas funcionales que pueden ser utilizadas en impresoras del tipo digital light processing (DLP) o de estereolitograf\u00eda (SLA).
Con esta metodolog\u00eda, los investigadores han conseguido fabricar resinas con hasta un 50% de contenido de origen vegetal, y las piezas impresas presentan buena estabilidad estructural y una alta tasa de biodegradaci\u00f3n. No obstante, para garantizar las propiedades necesarias de polimerizaci\u00f3n y estabilidad mec\u00e1nica, fue necesario combinar estos componentes naturales con co-m\u00f3nomeros derivados del petr\u00f3leo. Algunas formulaciones iniciales mostraron fragilidad t\u00e9rmica, especialmente aquellas basadas en los \u00e1cidos m\u00e1lico y tart\u00e1rico. Por ello, el equipo opt\u00f3 por centrarse en combinaciones m\u00e1s robustas, priorizando el uso del \u00e1cido succ\u00ednico.
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Impacto<\/h4>
La iniciativa contribuye a la transici\u00f3n hacia una econom\u00eda circular y baja en carbono, reduciendo el uso de recursos f\u00f3siles y promoviendo el aprovechamiento de materias primas renovables en el sector de la fabricaci\u00f3n aditiva. Las resinas desarrolladas ofrecen una alternativa viable para la producci\u00f3n de piezas 3D con propiedades adecuadas para aplicaciones industriales, m\u00e9dicas y educativas, favoreciendo la implantaci\u00f3n de soluciones ecol\u00f3gicas en entornos reales.
Socios y financiaci\u00f3n<\/h4>
Este es el segundo tipo de resinas polim\u00e9ricas que el ICIQ y la UPC han desarrollado dentro del proyecto Base3D, en el grupo Light3D, liderado por LEITAT. La primera fue un pol\u00edmero biodegradable que permiti\u00f3 imprimir con excelentes propiedades mediante impresoras DLP. El grupo IMEM-BRT forma parte del Centro de Investigaci\u00f3n en Ciencia e Ingenier\u00eda Multiescala (CCEM)<\/a> de la UPC, acreditado como Unidad de Excelencia Mar\u00eda de Maeztu. Actualmente cuenta con un laboratorio de impresi\u00f3n 3D equipado con impresoras para Fused Deposition Modeling (FDM), para extrusi\u00f3n de hidrogeles y bio-tintas, y para polimerizaci\u00f3n de resinas mediante curado con luz UV regulable a 365 nm, 395 nm y 405 nm. El proyecto se ha enmarcado en el Proyecto Base-3D<\/a> (001-P-001646), liderado por el CIM UPC<\/a> y fue cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) en el marco del Programa Operativo FEDER de Catalu\u00f1a 2014-2020. Dotado con un presupuesto de 3.774.442,41 \u20ac, tuvo una duraci\u00f3n de 36 meses (2020-2022).
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