Ismael Romero inventa un material a partir del polvo de corcho para la impresión 3D

San Roque

Hoy vamos a conocer el trabajo de uno de los ganadores de los premios de la edición de 2022 Catedra Fundación Cepsa en la Universidad de Cádiz.

Estos reconocimientos se conceden a trabajos fin de estudios y proyectos de investigación, patentes y publicaciones vinculadas con el sector energético y la sostenibilidad, el comité de expertos ha premiado este proyecto por su innovación y originalidad, y su tratamiento científico-tecnológico, además de por su relevancia y aplicabilidad.

En concreto se trata del trabajo realizado por Ismael Romero Ocaña, en la modalidad de patentes de invención, se trata de un material compuesto, basado en una resina fotocurable con corcho como aditivo y cuya composición es susceptible de ser usada en técnicas de impresión 3D por estereolitografía.

La invención se refiere a un material compuesto, basado en una resina fotocurable con corcho como aditivo y cuya composición es susceptible de ser usada en técnicas de impresión 3D por estereolitografía. La principal característica de la invención es que usando polvo de corcho finamente dividido como aditivo a la matriz polimérica fotocurable, esta no pierde su capacidad de ser fotocurada y procesable mediante la técnica mencionada. El procedimiento comprende la molturación del corcho, su cribado por tamaños, la mezcla en diferentes porcentajes con la matriz polimérica fotocurable y su procesado mediante la técnica de estereolitografía. Este procedimiento permite el uso del polvo de corcho, considerado tradicionalmente como un residuo sin apenas uso en la industria del corcho, como material tecnológico para impresión 3D por estereolitografía, aprovechando las propiedades del corcho en el diseño de nuevos materiales compuestos para fabricación aditiva

Estado del arte

El Alcornoque (Quercus Suber) es un árbol típico de la zona mediterránea, extendiéndose actualmente hasta las costas del atlántico. España (principalmente Andalucía, y en concreto Cádiz), junto con Portugal son los países con más hectáreas dedicadas al cultivo de este árbol. El corcho, que se origina en la corteza del alcornoque, ha sido aprovechado a lo largo de la historia hasta nuestros días para numerosas aplicaciones, desde envases alimenticios hasta aplicaciones en tecnologías de exploración espacial, gracias a sus magníficas cualidades. Químicamente, el corcho es un material complejo, habiendo sido objeto de estudio por numerosos autores. Precisamente la estructura y composición química compleja del corcho, diferente a las de cualquier otro material de origen natural conocido, dotan al corcho de unas propiedades físico-químicas únicas: posee una densidad muy baja, de tan solo 250kg/m3 como consecuencia de su estructura alveolar con un 90% ocupado por gas semejante al aire. Su alto contenido en suberina hace que sea un material muy flexible siendo consecuencia de ello que su coeficiente de Poisson sea de prácticamente 0. Esto significa que cuando el volumen del corcho es comprimido en una dirección no se produce deformación en la dirección perpendicular. Esta característica hace que el corcho sea un material que, al usarlo en condiciones extremas, resiste el estrés al que es sometido. Debido a esta elasticidad, corcho es un material usado como amortiguador de vibraciones. Así mismo, su estructura y composición contribuyen a que el corcho sea un buen aislante térmico. Todas estas propiedades descritas justifican el uso del corcho en un gran ámbito de campos tecnológicos como el automotriz, naval y de exploración espacial y en ámbitos más cotidianos como objetos deportivos, textil, complementos o menaje del hogar.

En la última década la aparición de tecnologías disruptivas como son la robótica de servicios, la visión artificial, el Big Data, la inteligencia artificial o la fabricación aditiva, más conocida popularmente como impresión 3D, han dado lugar al nacimiento de lo que ya se conoce como la cuarta revolución industrial o Industria 4.0. Este hecho ha propiciado la búsqueda de nuevos materiales innovadores y en concreto en lo referido a la fabricación aditiva (FA) o impresión 3D.

Es en el campo de la impresión 3D donde se ha experimentado un crecimiento exponencial de la inversión y se espera que entorno al 40% de las empresas dedicadas a la fabricación de bienes adopten esta nueva tecnología en los próximos años. De hecho, la impresión 3D se erige como una nueva técnica que dará paso a una fabricación respetuosa con el medioambiente con el uso de materiales reciclables y sostenibles. Es en este contexto donde el corcho, un material de origen natural y reciclable, tiene un encaje perfecto en este marco de innovación tecnología y respeto al medioambiente. En la actualidad la industria corchera produce enormes cantidades de residuos de corcho, en forma de polvo y granulado, que no tiene salida más allá de su quema en forma de pellets como biomasa para la generación de energía y en otros casos como aislante en materiales de construcción, añadidos al cemento o pintura. La búsqueda de nuevos materiales compuestos para impresión 3D, donde se reduzca el porcentaje de plásticos procedentes del procesado de hidrocarburos sin sacrificar propiedades mecánicas, ha propiciado que el corcho, debido a sus magníficas propiedades anteriormente descritas, sea un material indicado para tal fin.

Dentro de las técnicas de la FA nos centramos en la estereolitografía o SLA. Esta técnica fue desarrollada en la década de 1980 por 3D Systems (Valencia, CA,USA) y es una técnica de fotopolimerización en tanque, en el cual hay depositada una resina líquida fotocurable y donde se produce una reacción de polimerización al aplicar una radiación (láser ultravioleta, UV) con una determinada longitud de onda. Actualmente es una técnica que se emplea en diversos campos, como el naval, destacando especialmente en de la medicina, concretamente en la ingeniería de tejidos o bio-impresión y en otros campos del diseño, como en la joyería personalizada o en realización de prototipos pre-comerciales.

La Cátedra Fundación Cepsa en la Universidad de Cádiz cerró 2022 con una participación en sus distintas actividades de más de 130 alumnos del Vicerrectorado Campus Bahía de Algeciras, cursando sus estudios la mayoría en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Algeciras (ETSIA).