Creación de un teclado personalizado a partir de plástico reciclado usando moldes de inyección impresos en 3D

Juan Ignacio Carmona, un diseñador de productos español, completó su proyecto de tesis con la ayuda de una impresora 3D de estereolitografía (SLA) Form 3 y una máquina de moldeo por inyección de escritorio HoliPress. 

El proyecto consistía en crear un teclado mecánico personalizado para usarlo con el software CAD Blender. Sus teclas están hechas con piezas de plástico recicladas, usando moldes impresos con la RIgid 10K Resin en la Form 3.

El ABS, un termoplástico derivado del petróleo, es uno de los materiales más utilizados en la impresión 3D por modelado por deposición fundida (FDM) por su resistencia y durabilidad. No es biodegradable, ya que está basado en el petróleo, pero al ser un termoplástico, se puede reciclar si se separa adecuadamente de otros plásticos.

El ABS es un material ideal para el moldeo y se utiliza para moldear piezas de plástico comunes, como los bloques de LEGO. En su estado líquido, es muy maleable y no demasiado adhesivo, lo que permite obtener una gran fidelidad y detalles precisos, y evita que se pegue al molde. También se enfría rápido y tiene poca contracción térmica, lo que hace que el proceso de moldeo sea rápido y sencillo.

Además de mejorar los aspectos estéticos clave, usar ABS reciclado también aporta un valor de sostenibilidad al producto, ya que reutiliza material que de otro modo se habría desperdiciado. Además de ser algo bueno para el entorno, utilizar plásticos reciclados puede atraer a clientes que valoren la sostenibilidad y que se preocupan por el medio ambiente.

Los Hacedores, el socio comercial de Formlabs con sede en Madrid con quien Carmona colaboró para llevar a cabo el proyecto, está especializado en impresión 3D y modelado, y un software que usa a menudo es Blender, un programa gratuito de código abierto. Blender es uno de los programas de modelado 3D más conocidos y usados del mundo, pero también es famoso por ser complicado de aprender debido a su gran variedad de funciones y controles.

Por este motivo, el equipo de Los Hacedores ha identificado las teclas numéricas que utiliza Blender y las ha coloreado en función de su uso para que utilizarlas sea más fácil, lo que ha contribuido a mejorar la eficiencia y la eficacia de la empresa. El objetivo de este proyecto era experimentar con el moldeo por inyección para crear un teclado numérico independiente que sea compatible con un ordenador y que permita personalizaciones como la asignación de funciones a diferentes teclas.

Para este proyecto, Carmona usó una impresora 3D SLA Form 3 y una máquina de moldeo por inyección de escritorio HoliPress. 

La Form 3 es una impresora profesional asequible con un tamaño compacto, que ofrece un amplio abanico de materiales que incluye algunas opciones de ingeniería avanzada que son ideales para el moldeo. Carmona probó diferentes resinas para fabricar los moldes, como la Grey Pro Resin, la High Temp Resin y la Rigid 10K Resin.

• Formlabs recomienda la Rigid 10K Resin para fabricar moldes de inyección por su combinación de tenacidad, rigidez y resistencia térmica. Es un material con partículas de vidrio de calidad industrial con una temperatura de flexión bajo carga de 218 °C a 0,45 MPa y un módulo de tracción de 10 000 MPa. 

• La High Temp Resin también se puede considerar una alternativa a la Rigid 10K Resin para moldes. Esta resina tiene una temperatura de flexión bajo carga de 238 °C a 0,45 MPa, la más alta entre las resinas de Formlabs, lo que le permite soportar temperaturas de moldeo elevadas. No obstante, las impresiones con la High Temp Resin son más frágiles que las de la Rigid 10K Resin y se romperán mucho antes al verse sometidas a presión. 

• La Grey Pro Resin es la tercera opción, solo adecuada para pequeñas cantidades de piezas, como en el caso del moldeo por inyección de escritorio. Se debería utilizar cuando las presiones y temperaturas son bajas y la precisión dimensional de la pieza moldeada es menos importante. Los moldes hechos con la Grey Pro Resin se doblarán antes de romperse, lo que reducirá su precisión con el paso del tiempo y el desgaste del molde. 

Esto aparece resumido en la siguiente tabla, en la que un mayor número de estrellas indica un mejor rendimiento en ese estado.

HoliPress es una máquina de moldeo por inyección compuesta por un tubo con resistencias para calentar y fundir el material. A continuación, se utiliza un pistón manual o automático para inyectar el material en un molde, lo que permite crear formas más complejas que con otras tecnologías. 

Por lo general, las máquinas de moldeo por inyección siempre han tenido un coste elevado y un gran tamaño, al estar destinadas a un uso industrial, pero HoliPress ofrece un tamaño y un precio más accesibles para el prototipado y la producción de bajo volumen in situ, además de ser más fácil de usar gracias a su controlador térmico y su pistón manual. A pesar de no tener una gran capacidad de inyección (máx. 16 cm3), esto no se acabó convirtiendo en un problema para el proyecto por el reducido tamaño de las piezas que hacían falta.

"Con suficiente tiempo y dedicación, cualquiera puede obtener resultados parecidos en su propia casa sin que hagan falta grandes instalaciones o una fábrica", dijo Carmona.

Este proyecto es un buen ejemplo para mostrar el potencial de la impresión 3D y el moldeo por inyección de escritorio, así como para destacar la belleza y el carácter único de los productos hechos con materiales reciclados. 

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