Desarrollo de materiales cerámicos de avanzada para impresión 3D por extrusión de pasta
Este proyecto, en colaboración entre la UNLa y el CETMIC, busca avanzar en la manufactura aditiva de cerámica mediante la impresión 3D de pastas no arcillosas. El objetivo es mejorar la calidad dimensional y la complejidad de los productos cerámicos, ampliando su aplicación a áreas de alto valor como la ingeniería de tejidos y los…
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Abstract
La colaboración entre la UNLa y el CETMIC desde el año 2012 hasta el inicio del proyecto en la línea de trabajo de manufactura aditiva de cerámica ha permitido desarrollar equipamiento y el conocimiento para la impresión 3D de pastas de base arcilla. Este proyecto se propuso abordar el desarrollo y ajuste del proceso con materiales cerámicos no arcillosos, cuyas propiedades permiten mejorar la calidad dimensional y aumentar la complejidad morfológica de los productos, y ampliar el campo de aplicación de este desarrollo tecnológico a áreas de alto valor agregado como los cerámicos estructurales y la ingeniería médica. Se planteó como objetivo principal el adquirir capacidades de impresión 3D de pastas cerámicas técnicas con valores de proceso similares a la impresión 3D de filamento plástico y establecer estrategias de diseño y fabricación de piezas con morfologías aplicables a la ingeniería de tejidos y partes estructurales.
Objetivos y alcances del proyecto
- Los integrantes del CETMIC se ocuparon de la formulación de una pasta de cerámica no arcillosa para obtener una reología apta para la impresión por PDM, de las pruebas de impresión de probetas y del estudio y caracterización de las piezas finales.
- Los integrantes de UNLa se abocaron al perfeccionamiento de las estrategias de programación de geometrías complejas mediante diseño asistido por algoritmos (Grasshopper Rhino).
- También se realizaron experiencias de impresión 3D por la técnica DLP, para lo cual se fabricaron unas bateas especiales para adaptar el equipo disponible y se desarrolló una suspensión de cerámica en resina fotopolimérica y se imprimieron probetas de cubos con estructura interna del tipo giroide.
Frases destacadas
- Se fabricó un nuevo dispositivo de impresión 3D de pastas con boquilla de Ø0.4mm
- Se logró imprimir dos serie de probetas en alúmina zirconia: en pasta con relleno ortogonal y con relleno giroide en resina.
- Se adquirieron capacidades de modelado 3D y programación de impresión 3D mediante Grasshopper
Desarrollo o avances realizados hasta el momento
- Fabricación y puesta en marcha de nueva versión de dispositivo de extrusión mecánica; nueva jeringa estándar de mayor rigidez y precisión y capacidad de cambio de boquilla; nuevas carcasas principales impresas en PETG y nuevo sistema de transmisión por correa sincrónica
- Formulación de una pasta cerámica no plástica de zirconia-alúmina; impresión de probetas de andamios con boquilla y altura de capa 0,8mm y estudio reológico y de propiedades mecánicas.
- Fabricación de una batea personalizada para impresión de resina con carga cerámica por DLP
- Elaboración de archivos de grasshopper con programación de andamios reticulares sencillos (zizzag ortogonal); prueba de impresión con filamento plástico
- Producción de boquilla para extrusora de mano para fabricación de tubos
Conclusiones obtenidas / resultados alcanzados
Articulación con actividades docentes:
- producción de fanales impresos en pasta de arcilla, estudiante auxiliar de investigación Melina Yocco
- trabajo práctico de impresión 3D en resina casteable y producción de piezas fundidas en bronce en molde cerámico (Tecnología Aditiva de la Esp. en tecnologías de fabricación digital);
- trabajo práctico puesta en marcha de dispositivo de dos etapas en impresora 3D reciclada en el taller de modelos (Manufactura Aditiva de la Lic. en DI)
- diseño y prototipado por impresión 3D de un pocillo en porcelana (Manufactura Aditiva de la Lic. en DI)
- Charla sobre estado de la cuestión de la impresión 3D de cerámica (Aplicaciones de la fabricación digital de la ETFD 2024-2025)
Documentos de trabajo
- Modelado 3D y planos de batea personalizada para DLP
- Modelado 3D y planos de dispositivo extrusor jeringa estandard V2
- Archivos *gh de programación de impresión 3D de retículas simples
- Traducción al castellano del primer capitulo del libro Algorithms-Aided Design (2014) de Arturo Tedeschi.
Participación en eventos CyT
- Disertación “Fabricación digital en UNLa, investigación y formación de grado y posgrado” en 3D HUB 2023; ITBA Buenos Aires
- Capacitación cruzada con grupo de investigación en biopastas del INTI
Informe técnico
Ruscitti, A. F., Pouton, M. J., Stabile, M., & Rendtorff Birrer, N. M. (2023). Dispositivo de Impresión 3D de Pasta Cerámica UNLa-CETMIC, por extrusión con pistón mecánico para jeringa estándar versión 2. https://doi.org/10.18294/rdi.2024.179196
Formación de RRHH en CyT
- Finalización beca EVC CIN del auxiliar Pouton
- Estancia de investigación en CETMIC de la becaria doctoral CONICET Natalia Courtalon (INCAPE) Septiembre – Octubre 2023; impresión 3D de probetas para catalizadores estructurados en cerámica técnica
Artículos
- Ruscitti, A. F., Rendtorff, N. M., & Tapia, C. (2025). Una revisión de la Manufactura Aditiva de materiales cerámicos por extrusión de pastas basadas en arcillas. Investigación en movimiento, ciencia e investigación de la UNLa. https://investigacionenmovimiento.unla.edu.ar/una-revision-de-la-manufactura-aditiva-de-materiales-ceramicos-por-extrusion-de-pastas-basadas-en-arcillas/
- Elsayed, H., Micheli, S., Stabile, F. M., Altun, A. A., Schwentenwein, M., Cimetta, E., & Bernardo, E. (2025). Advanced vat photopolymerization of polymer-derived 70S30C glass-carbon nano-composites: Topological control and biological validation. Journal of the European Ceramic Society, 45(11), 117384. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2025.117384
Imágenes
