Desarrollar nuevas formulaciones poliméricas implica mucho más que conseguir determinadas propiedades en un material. También es necesario estudiar su procesabilidad, validar su comportamiento y evaluar su potencial antes de avanzar hacia procesos de fabricación a escala industrial.

Este es precisamente uno de los retos a los que se enfrenta E.V.A Biosystems, una empresa británica de cleantech que desarrolla plásticos inteligentes y selectivamente degradables mediante la incorporación de aditivos biológicos, con el objetivo de mejorar el final de vida de polímeros convencionales.

Para apoyar sus actividades de investigación de materiales y desarrollo de nuevas formulaciones, E.V.A Biosystems incorporó una Tumaker Mini Modular equipada con extrusión directa de pellet, que les permite validar internamente nuevas formulaciones y mantener, al mismo tiempo, una conexión directa con los materiales y procesos utilizados posteriormente a escala industrial.

E.V.A Biosystems: nuevos enfoques para mejorar la sostenibilidad de los plásticos

E.V.A Biosystems está desarrollando un nuevo enfoque para mejorar la sostenibilidad de los plásticos mediante aditivos biológicos que pueden incorporarse a polímeros convencionales durante su fabricación.

En lugar de sustituir completamente los materiales y cadenas de suministro existentes, su tecnología busca ofrecer soluciones prácticas y escalables que puedan trabajar con plásticos ya ampliamente utilizados por la industria.

El objetivo es favorecer una degradación controlada bajo determinadas condiciones ambientales, manteniendo al mismo tiempo las prestaciones, el coste y la procesabilidad de los polímeros convencionales.

Actualmente, la empresa trabaja con materiales habituales en aplicaciones de packaging e industriales, entre ellos polipropileno (PP) y PET.

El reto: validar nuevos materiales de forma eficiente

Uno de los principales retos para las empresas que desarrollan nuevos materiales se encuentra en el salto entre la formulación a escala de laboratorio y su posterior procesado mediante tecnologías industriales.

Antes de avanzar hacia procesos de fabricación de mayor escala, es necesario entender cómo se comportan las nuevas formulaciones durante su transformación, realizar diferentes iteraciones y obtener resultados que permitan tomar decisiones sobre los siguientes pasos del desarrollo.

E.V.A Biosystems colabora con socios externos de fabricación, entre ellos el National Manufacturing Institute Scotland (NMIS), donde el moldeo por inyección forma parte de su proceso de validación.

Para complementar este trabajo, el equipo necesitaba una herramienta flexible que les permitiera procesar internamente los mismos materiales en pellet utilizados posteriormente en otros procesos industriales, reduciendo la dependencia de recursos externos durante las primeras etapas de desarrollo.

¿Por qué impresión 3D directa con pellet?

Para E.V.A Biosystems, trabajar directamente con pellet supone una ventaja especialmente importante.

A diferencia de la impresión 3D basada en filamento, la impresión 3D con pellet permite trabajar directamente con el material en granza, sin necesidad de convertir previamente cada formulación experimental en filamento.

Esta característica permite utilizar materiales en un formato mucho más próximo al empleado posteriormente en otros procesos de fabricación. Además, poder trabajar con los mismos materiales en diferentes líneas de desarrollo proporciona una base más consistente para comparar los resultados obtenidos mediante fabricación aditiva con los procedentes de procesos como el moldeo por inyección.

Para empresas que desarrollan nuevas formulaciones, esta capacidad convierte la impresión 3D con pellet en algo más que una tecnología para fabricar piezas: se convierte en una herramienta para investigar, iterar y validar materiales durante su desarrollo.

“Pellet extrusion is useful for us because it allows us to work with polymer materials in a format that is closer to industrial processing than filament-based printing.”

“Being able to use the same materials across both workstreams gives us a more consistent basis for comparison and helps us generate more meaningful results.”

La solución: Tumaker Mini Modular para impresión 3D directa con pellet

Para incorporar esta capacidad a su laboratorio, E.V.A Biosystems seleccionó una Tumaker Mini Modular equipada con un sistema de extrusión de pellet para impresión 3D directa desde granza.

Desarrollada y fabricada por Indart3D, la tecnología Tumaker permite trabajar directamente con materiales en pellet y producir internamente probetas y piezas de ensayo para evaluar nuevas formulaciones durante las distintas fases de desarrollo.

Su formato compacto, arquitectura modular y capacidad para procesar pellet hacen que la Mini Modular se adapte especialmente bien a entornos de investigación y desarrollo de materiales, donde es necesario realizar pruebas frecuentes con diferentes formulaciones.

De esta forma, E.V.A Biosystems puede realizar una primera fase de fabricación y evaluación dentro de sus propias instalaciones antes de avanzar hacia procesos externos de mayor escala.

Acelerando la investigación y el desarrollo de nuevos materiales

Desde la incorporación del sistema, E.V.A Biosystems ha podido acelerar su flujo de desarrollo.

La posibilidad de fabricar internamente piezas de ensayo a pequeña escala permite al equipo evaluar nuevas ideas antes, realizar iteraciones con mayor rapidez y tomar decisiones sin tener que recurrir inmediatamente a procesos externos de fabricación.

Ese puente entre el laboratorio y procesos de fabricación industrialmente más representativos es precisamente uno de los aspectos más interesantes de esta aplicación.

La impresión 3D no sustituye los posteriores procesos de validación o fabricación industrial. Permite que las primeras iteraciones se realicen de forma mucho más ágil y que el equipo avance hacia esas siguientes etapas con mayor información sobre el comportamiento de cada formulación.

“The printer has helped us make our development process faster and more flexible.”

“A useful bridge between lab-scale material development and more industrially relevant processing.”

Principales beneficios obtenidos

La incorporación de la Tumaker Mini Modular al flujo de trabajo de E.V.A Biosystems ha aportado cuatro ventajas principales.

Iteraciones más rápidas. El equipo puede fabricar y evaluar internamente probetas y piezas de ensayo, reduciendo los tiempos de desarrollo y acelerando la toma de decisiones.

Mayor consistencia entre procesos. Trabajar con material en pellet permite mantener una mayor continuidad entre las pruebas realizadas mediante fabricación aditiva y otros procesos industriales empleados posteriormente.

Mayor flexibilidad durante el desarrollo. Las nuevas formulaciones pueden evaluarse rápidamente antes de comprometer recursos en campañas de fabricación de mayor escala.

Fiabilidad en un entorno de I+D. Cuando el objetivo principal es investigar nuevos materiales, disponer de un proceso estable permite al equipo centrar sus esfuerzos en el comportamiento del material y en las propias formulaciones.

“The main advantages have been speed, consistency and reliability.”

Una herramienta para la investigación y validación de nuevos materiales

E.V.A Biosystems trabaja en la intersección entre materiales avanzados, fabricación, ciencias de la vida y tecnologías sostenibles.

En este contexto, disponer de herramientas que

permitan acelerar la experimentación y conectar las primeras formulaciones con procesos de fabricación más representativos resulta especialmente relevante.

La combinación de fabricación aditiva mediante pellet y procesos industriales convencionales permite reducir los ciclos de desarrollo manteniendo una relación directa entre el material investigado y las tecnologías con las que posteriormente deberá procesarse.

Para E.V.A Biosystems, la Tumaker Mini Modular se ha convertido así en una herramienta dentro de este flujo de desarrollo, ayudando al equipo a avanzar más rápidamente desde las formulaciones experimentales hacia una validación industrialmente relevante.

Equipo utilizado