Diseño y fabricación de un empaque para almacenamiento mediante impresión 3D en resina (PLA) reforzada con fibras de hoja de piña

Abstract

Se diseño un empaque hecho con un material compuesto hecho a base de la resina para impresión 3D como una matriz definida y con fibras naturales de piña como refuerzos para la estructura del compuesto. Este, con el fin de elaborar un empaque para almacenar huevos, dando una alternativa al uso de empaques tradicionales de cartón prensado o plástico, esto en toda la estructura propuesta para el prototipo. Para una simulación más practica se realizó bajo la norma ASTM D638 para probetas con variación en la cantidad de fibras que se adiciono en el compuesto. Adicionalmente a estos ensayos, se realizaron pruebas y caracterizaciones en la morfología bajo un microscopio de barrido electrónico con la finalidad de comprender mejor la estructura de este. Para todo este proyecto se utilizaron fibras de piña extraídas naturalmente para no llegar a contaminar o perjudicar las propiedades que posee la resina de impresión de fábrica. Estas fibras pasaron además de ello, por un proceso químico de alcalinización y neutralización del PH para disminuir las probabilidades de que las muestras bajo reacciones al contacto con la resina disminuyan sus propiedades, se pulverizaron y llegaron a tamaños muy reducidos para que no genere interferencias las fibras con el proceso de impresión. Los resultados dejaron en evidencia grandes observaciones tales como las condiciones a las que se tengan las fibras, el tipo de resina que se usa, la tendencia a absorber resinas por parte de las fibras y demás factores que se deben de tomar en cuenta a la hora de analizar este tipo materiales compuestos.

A package was designed using a composite material based on 3D printing resin as the defined matrix, reinforced with natural pineapple fibers to strengthen the structure of the composite. The purpose of this was to develop packaging for storing eggs, providing an alternative to traditional pressed cardboard or plastic packaging, applied throughout the proposed prototype structure. For a more practical simulation, tests were carried out according to the ASTM D638 standard on specimens with varying amounts of fibers added to the composite. In addition to these tests, morphological characterizations were performed using a scanning electron microscope to better understand the structure. For the entire project, pineapple fibers were naturally extracted to avoid contaminating or compromising the inherent properties of the original 3D printing resin. Furthermore, these fibers underwent a chemical process of alkalinization and pH neutralization to reduce the likelihood of adverse reactions when in contact with the resin, which could otherwise decrease the material’s properties. The fibers were then pulverized to very small sizes to prevent interference during the printing process. The results revealed significant findings, such as the influence of fiber conditioning, the type of resin used, the fibers’ tendency to absorb resin, and other factors that must be considered when analyzing this type of composite material.