COMERCIO E INDUSTRIAS


Solución de herramientas impresas en 3D de metal diseñada para plásticos de un solo uso

09/12/2020

CATEGORíA: Alimentación y Consumo MARCA: GE Additive

Una innovadora empresa sueca ha desarrollado nuevos métodos para modelarlos y producirlos, despertando el interés de la industria de la pulpa y el envasado, que desde hace tiempo busca nuevas formas de ser más sostenibles


(Foto: AIM Suecia, GEADPR046)

 

Mientras los fabricantes de pulpa y papel pujan por reemplazar los envases de plástico de un solo uso para ayudar a limpiar nuestro planeta, el equipo de AIM Sweden AB (AIM), la empresa derivada comercial de la Universidad Mid Sweden ha desarrollado nuevos métodos para el modelado, así como la impresión 3D, un concepto de herramientas completamente nuevo que se está introduciendo actualmente en la fabricación de envases de papel moldeado para alimentos y bebidas.

 

Ya activa y experimentada en la fabricación de componentes ortopédicos e industriales de metal y plástico, durante los últimos cinco años AIM Suecia ha estado utilizando sus tres sistemas GE Additive Arcam EBM Q20plus y Q10plus para desarrollar moldes perforados impresos en 3D de vanguardia que abordan los desafíos únicos de convertir pulpa fibrosa húmeda en productos tales como envases de alimentos y material de envasado con mayor resistencia, paredes más delgadas y la capacidad de contener líquidos y grasas.

 

Innovación para la sostenibilidad

Este trabajo, para desarrollar nuevos conceptos de herramientas impresas en 3D, así como métodos para modelarlos y producirlos, ha despertado el interés de la industria de la pulpa y el envasado, ya que busca nuevas formas de ayudar a resolver desafíos ambientales más amplios con nuevas soluciones. También se produce cuando las actitudes de los consumidores llevan los hábitos de consumo en una dirección más sostenible y los gobiernos buscan cada vez más la regulación para ayudar a limpiar nuestro medio ambiente.

 

La Directiva de la UE sobre plásticos de un solo uso [1], por ejemplo, establece objetivos ambiciosos para reducir el uso de productos plásticos desechables en Europa. A mediados de 2021, los Estados miembros europeos deberán haber prohibido los productos de plástico de un solo uso para los que existen alternativas fácilmente disponibles. Esto incluye cubiertos, platos y recipientes de poliestireno expandido para alimentos, recipientes para bebidas y vasos. Para 2026, los Estados miembros también tienen la obligación de demostrar una reducción ambiciosa y sostenida del consumo de envases de plástico para alimentos y vasos y tapas para bebidas [2].

 

Con el apoyo de GE Additive, cuyas máquinas de fabricación aditiva EBM producen los moldes, la nueva tecnología de AIM Suecia tiene el potencial de cambiar las reglas del juego en la industria del envasado de bienes de consumo por razones de costo, calidad y sostenibilidad.

 

La tecnología EBM reemplaza los métodos de fabricación convencionales

En el proceso de fabricación actual de productos de fibra moldeada, es necesario detener con frecuencia la línea de producción para realizar tareas de mantenimiento. Tomemos, por ejemplo, las herramientas necesarias para producir bandejas de huevos comunes, un producto de fibra moldeada simple.

 

Se aplica vacío a una herramienta de modelado porosa para drenar el agua y recoger las fibras en un lado del molde. A continuación, las fibras se retiran y se secan como producto final. Sin embargo, las herramientas de conformado convencionales se obstruyen fácilmente, lo que requiere una limpieza y/o reparación frecuente, lo que genera un tiempo de inactividad significativo en la producción.

 

Además, la producción de los moldes convencionales requiere una cantidad significativa de operaciones manuales y mano de obra, ya que una malla de alambre se une manualmente a una base de metal con forma 3D mediante costura y soldadura. Este proceso requiere mucho tiempo, es caro y no ofrece la oportunidad de optimizar las propiedades de drenaje de manera diferente en las diferentes áreas de la herramienta.

 

Las nuevas herramientas de modelado de AIM Suecia, fabricadas de forma aditiva con la tecnología EBM de GE Additive, resuelven estos problemas, haciéndolas más baratas, más eficientes y con una vida útil más larga, explica el director técnico de AIM, Axel Bergström, “todo esto comenzó con algunos clientes pidiéndonos hacer herramientas de conformado para fibra moldeada. Los primeros moldes eran completamente funcionales, pero también teníamos el desafío de mejorar la funcionalidad aumentando la resolución y haciendo orificios de perforación aún más pequeños distribuidos de manera más uniforme”.

 

“Aumentar la resolución de la perforación en una superficie 3D compleja fue un desafío geométrico que empujó los límites de la tecnología y el conocimiento actuales de la impresión aditiva. El equipo de GE Additive en Gotemburgo impartió un curso de formación avanzada que fue fundamental para el trabajo de desarrollo de procesos que llevamos a cabo posteriormente. Ahora, podemos utilizar nuestras máquinas EBM de manera más eficiente y construir revestimientos de titanio de alta resolución más o menos libres de soporte”, continuó Bergström.

 

La colaboración ha permitido a AIM Suecia desarrollar una solución de herramientas completamente nueva, así como una estrategia de construcción EBM optimizada para producir moldes extremadamente delgados y altamente apilables con estructuras de soporte mínimas o nulas, lo que reduce significativamente el tiempo de producción. En funcionamiento, las finas pieles de titanio se apoyan sobre un respaldo de nailon impreso en 3D, también diseñado y producido por AIM Suecia.

 

Pero esto es sólo el comienzo. Estos moldes ahora permiten diseñar y optimizar la porosidad agujero por agujero, incluida la posición, el tamaño, la forma y el ángulo con una calidad constante, lo que permite que la fibra moldeada se utilice de formas que nunca se creyeron posibles.

 

Al controlar la resolución de la porosidad, los productos de fibra moldeada se pueden hacer más delgados, más fuertes y más refinados que antes, lo que los hace adecuados para una variedad de nuevos usos, como recipientes para bebidas presurizados y recipientes para alimentos duraderos que actualmente se crean con plásticos.

 

Cambiando el mundo, un vaso de papel a la vez

Actualmente, el mundo produce más de 300 millones de toneladas de plástico cada año y se espera que se duplique nuevamente en los próximos 20 años. Los envases de plástico son la aplicación más importante, representando actualmente el 26% del volumen total de plásticos utilizados.

 

El 50% de esto es para fines de un solo uso: se utiliza solo por unos momentos, pero en el planeta durante al menos varios cientos de años. Más de ocho millones de toneladas de plástico se vierten en nuestros océanos cada año [3] [4] [5]. La investigación ha predicho que, a menos que reduzcamos drásticamente la producción y el vertido de plástico, para 2050 la masa de plástico en nuestros océanos superará la masa de peces [6].

 

Los productos a base de fibra se están considerando como una alternativa real, ya que se basan en materias primas renovables, son reciclables y se pueden compostar, por lo que no terminan ensuciando el medio marino. Sin embargo, hasta la fecha, no han podido ofrecer la rigidez, impermeabilidad y competitividad de costos de sus contrapartes de plástico. La tecnología de AIM Suecia cierra esa brecha.

 

“La EBM, como la mayoría de las tecnologías de aditivos, es un proceso inherentemente sostenible y energéticamente eficiente que, en comparación con las técnicas convencionales, reduce el desperdicio utilizando solo los materiales necesarios. Es genial ver cómo EBM ha sido una piedra angular de la visión estratégica de AIM Suecia. Su equipo tiene un objetivo y un modelo de negocio sólidos, por lo que no es de extrañar que esta nueva solución haya despertado el interés de los principales actores de la pulpa y el papel aquí en la región nórdica y más allá ”, dijo Eva Karlsson, gerente general de GE Additive Arcam EBM. .

 

“Imagínese si pudiéramos cambiar todas las tazas de café del mundo para que estén hechas de fibras de celulosa renovables”, reflexiona Stefan Thundal, director comercial de AIM Suecia.

 

“Hasta ahora esto ha sido un sueño imposible, pero tenemos cada vez más evidencia de que nuestras herramientas fabricadas con aditivos para productos de fibra moldeada tienen ventajas significativas sobre las herramientas tradicionales. Con nuestra solución también vemos la oportunidad de modernizar las líneas de producción existentes con herramientas de conformado impresas en 3D, llegando a una gama más amplia de clientes. Y las tazas de café serían solo el comienzo. Cada poquito nos ayuda a todos a ser más sostenibles ".

 

Este poder de inspiración ha sido el catalizador para los investigadores e ingenieros de AIM Suecia, aprovechando la experiencia de GE Additive, para reimaginar cómo el futuro de la fabricación podría funcionar para el bien del planeta.

 

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