Revalorización del plástico post-consumo como alternativa material sustentable

Título	Revalorización del plástico post-consumo como alternativa material sustentable
Tipo de Proyecto	Anteproyecto de Titulación
Palabras Clave	taller de titulo materiales y territorios
Período	2023-2023
Del Curso	Taller de Titulación: Materiales y Territorios 2023
Carreras	Diseño
Alumno(s)	Antonia Jeldes
Profesor	Leonardo Aravena, Daniela Salgado

Taller de título: Revalorización del plástico post-consumo como alternativa material sustentable

---

Introducción

El problema del plástico

El plástico es un material que se produce y procesa a nivel industrial. La materia prima pasa por un proceso de extracción y posterior polimerización y policondensación para producir polímeros, comúnmente conocidos como plásticos. Estos procesos son desconocidos para las personas no especializadas en polímeros. Sin embargo, el plástico se encuentra presente inevitablemente en nuestra vida cotidiana. Debido a su bajo costo de producción, los objetos de plástico forman parte de nuestra vida diaria desde que nacemos, como pañales, biberones, juguetes y coches. Anteriormente, estos objetos solían ser diseñados y fabricados con madera o fibras naturales, antes de la masificación del plástico. En la actualidad, el plástico se encuentra en la mayoría de los contenedores, envases de productos y también en la mayoría de las fibras y telas utilizadas en nuestra vestimenta.

Además, una característica del plástico es su lenta degradación. Hasta ahora, ningún plástico creado ha logrado descomponerse por completo. Esto ha provocado una serie de problemas identificables, como la sobrecarga de vertederos, la contaminación de suelos y mares, y la ingestión de plástico por parte de animales marinos y aves. También se ha encontrado la presencia de microplásticos en humanos y otros organismos, que eventualmente ingresan a la cadena alimentaria. Este problema en particular no ha sido completamente cuantificado, ya que aún estamos comprendiendo las consecuencias que puede tener en nuestro organismo. Sin embargo, los estudios indican que podría estar relacionado con la fertilidad masculina.

Nuestro rol como diseñadores

Existe una creciente preocupación por el estado de nuestro mundo y cómo cuidarlo y mejorarlo. El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) ha señalado un punto de no retorno en relación al daño en el planeta Tierra y el medio ambiente. En respuesta a esto, han surgido diversos proyectos e iniciativas en diferentes partes del mundo y disciplinas, con el objetivo de evitar o retrasar este escenario. En el campo del diseño, nos planteamos interrogantes sobre el impacto o la huella que deja aquello que diseñamos. ¿Es el objeto duradero o fácil de desechar? ¿El desecho podrá ser absorbido por el ecosistema o terminará directamente en nuestras playas, calles y vertederos? También nos preguntamos sobre un proceso previo al fin del ciclo de uso de nuestros diseños: el pre-diseño. ¿Cómo podemos planificar y diseñar teniendo en cuenta el impacto ambiental? Esto incluye considerar la huella energética de la producción de nuestros objetos, así como trabajar desde la elección de materiales desde las etapas iniciales del proyecto y a lo largo de todo su desarrollo.

En la actualidad, se están buscando alternativas materiales a aquellas que hemos utilizado tradicionalmente a lo largo de la historia, con el objetivo de reducir su impacto en el planeta. Los biomateriales están ganando cada vez más protagonismo, abriendo así una nueva área de investigación en el diseño. Paralelamente a la popularización y desarrollo de estas nuevas alternativas, también debemos considerar los materiales de desecho que ya se han producido y siguen produciéndose. Según el informe de la ONU "Turning off the tap", se espera un cambio de sistemas que, entre sus medidas, refuerce la producción de bioplásticos, la reutilización y el reciclaje. El desarrollo de la industria del reciclaje es necesario para el mejor manejo de los residuos y para avanzar hacia una economía circular. En particular, se abren posibilidades de creación y evolución de una industria que está en sus primeras etapas de desarrollo y masificación.

En esta línea, nos proponemos investigar y estudiar el plástico postconsumo, en particular el PE y el PP, considerando la implementación de maquinaria para el reciclaje de plásticos en el Laboratorio de Diseño Circular en la e[ad]. Por ello, buscamos establecer un marco de trabajo como herramienta para todos aquellos que se acerquen a trabajar con plástico postconsumo reciclado, y darle un nuevo valor a lo que anteriormente era un material de desecho, contribuyendo así al movimiento mundial de reciclaje.

Precious Plastics y otros referentes

Precious Plastics: En este contexto, surge el proyecto de Dave Hakkens, un diseñador industrial holandés que creó Precious Plastics. Este proyecto se inició en 2013 como una fuente de información de código abierto que proporciona de forma gratuita los planos de tres máquinas diseñadas para el reciclaje de plástico a una escala semi-industrial. El objetivo de este proyecto es democratizar el proceso de reciclaje de termoplásticos, fomentando su difusión a nivel mundial, mejorando la gestión y el reciclaje de residuos plásticos, y promoviendo oportunidades laborales y la economía circular. Además, se busca desarrollar talleres y programas educativos para fomentar el reciclaje entre niños y jóvenes.

Website de Precious Plastis, ofrecen los planos de las máquinas en su versión básica, pro y también un link a la comunidad y más recursos

Diez años después de la difusión inicial del proyecto, se han desarrollado tres nuevas versiones de las máquinas y han surgido múltiples iniciativas y adaptaciones en diferentes países. Esto ha permitido que numerosos individuos y grupos se inicien y se involucren en el reciclaje de plásticos, incluyendo a la Escuela de Arquitectura y Diseño de la PUCV, a la cual pertenezco.

Logo desarrollado para el proyecto del laboratorio

Laboratorio de diseño Circular: Entre 2021 y 2022, las estudiantes Melanie Collins y Marilia Cerna llevaron a cabo el proyecto del Laboratorio de diseño Circular en nuestra escuela. Durante este proyecto, se estableció un sistema de recolección de materiales en el MADLAB y se construyeron dos máquinas de Precious Plastics: una trituradora y una inyectora de plásticos.

Catálogo de muestras de placas de plástico FLUX

Flux:También un área muy interesante a explorar es la elaboración de planchas de plástico reciclado. Precious Plastics tiene una maquinaria para esto, llamada sheet press. En Chile quienes tienen una empresa de elaboración y venta de plancha de plásticos son la compañía FLUX, y también diseñan y elaboran muebles en la empresa Fénix. De esta compañía conseguí planchas para poder experimentar con mi proyecto en una escala mayor, como se documenta posteriormente.

---

Cómo se inserta este proyecto

Este proyecto busca continuar una línea de investigación y exploración material del plástico en el marco que nos brinda el Laboratorio Circular. Nos planteamos llevar a cabo un estudio exploratorio sobre el plástico post-consumo. Nuestro objetivo es comprender cómo funciona el material desde la perspectiva del diseño, incluyendo sus características formales, constructivas, aspecto gráfico y acabados finales. Nos preguntamos cuál sería el proceso de trabajo y manejo del material necesario para desarrollar un lenguaje constructivo específico para el plástico reciclado.

Dado que la experimentación y el desarrollo de objetos con plásticos reciclados no han pasado por un proceso exhaustivo de sistematización de técnicas y procesos, tanto a nivel semi-industrial como artesanal, buscamos establecer un marco de trabajo que sirva como herramienta para todos aquellos que deseen trabajar con plástico reciclado post-consumo. Nuestro objetivo es otorgarle un nuevo valor a este material que anteriormente era considerado desecho, contribuyendo así al movimiento global de reciclaje.

Preguntas que guían la investigación

¿Cuál sería el lenguaje de diseño,construcción y fabricación de objetos del plástico post-consumo como material sustentable? ¿Cómo establecemos una relación entre diseñadores y el uso de materiales sustentables a través de la experimentación material con plástico post-consumo?

Hipótesis

A partir de la experimentación material y constructiva podemos acceder a un lenguaje de construcción y diseño propio del plástico tal como lo hay de la madera, vidrio, etc a un nivel semi-industrial o artesanal El lenguaje del plástico se elabora a partir de su relación con la aplicación de calor por sobre los cien grados Celsius, esta nos permitirá pliegues, ensambles y creación de objetos complejos a una escala artesanal o semi- industrializada.

Objetivos

• Objetivo principal:

Experimentar con plástico post-consumo reciclado para desarrollar una alternativa material sustentable a partir de descubrir todas sus posibilidades constructivas.

• Objetivos específicos:

1. Generar un catálogo de muestras de construcción y acabados del material para conocer las posibilidades constructivas y estéticas del material experimentando y estudiando diversas uniones y acabados.
2. Recolectar información objetiva sobre el manejo del plástico para entender su proceso constructivo en relación al calor mediante fichas de experimentación material
3. Diseñar objetos de plástico reciclado para demostrar que es una alternativa material sustentable con múltiples aplicaciones iterando en ideas y procesos constructivos del lenguaje y características propias del plástico.

Metodologías de investigación en relación a los objetivos

Objetivo específico	Fuente de información	Técnica de recolección	Técnica de análisis de información	Utilización de software	Resultado esperado / producto esperado
1	Experimentación propia y recopilación de técnicas por otros autores	Documentación fotográfica y fichas de anotaciones de la experimentación	Observación y anotaciones sobre cada una de las muestras	InDesign	Un catálogo recopilatorio fotográfico del las muestras de construcción y acabados gráficos del plástico
2	Experimentación propia	Ficha de información técnica	Registro y procesamiento de los datos obtenidos	No aplica	Establecer un relación entre temperatura, calor y tiempo para los diversos tratamientos del plástico
3	Experimentación propia y sonda de diseños con lo objetos diseñados, muestras, etc	Documentación fotográfica y escrita, observación	Comparación y contraste de las diversas opiniones sobre acercamiento al material	AutoCAD, Fusión 36O	Objetos diseñados en plástico ejemplificadores de las posibilidades constructivas del material

Proyecciones

Las proyecciones para el futuro del proyecto incluyen:

• Continuar con un estudio experimental sobre las uniones resistentes y los pliegues del plástico mediante la aplicación de calor y el desarrollo de herramientas.
• Poder desarrollar objetos tangibles que ejemplifiquen y reúnan las técnicas de trabajo estudiadas. Este objeto será un testimonio de las posibilidades y el potencial estético del plástico reciclado en el diseño.
• Además, me gustaría establecer conexiones con diseñadores de la V región para explorar y proponer nuevas posibilidades y aplicaciones para el plástico reciclado. A través de la colaboración y el intercambio de ideas, podremos ampliar los horizontes del diseño.
• Finalmente, mi objetivo es elaborar un Manual de técnicas de trabajo con plástico reciclado. Este recurso servirá como guía para otros diseñadores interesados en utilizar este material de manera sostenible.

Metodología de investigación

Diseño desde la Materialidad

Uno de los enfoques teóricos estudiados en la presente investigación es el Material Driven Design (MDD). Este enfoque ha sido desarrollado por las académicas Elvin Karana y Valentina Rognoli, junto con el académico Owain Pedgley. En sus libros "Material Experience 1" y "Material Experience 2" , estos autores exploran el concepto a través de una recopilación de artículos de académicos y diseñadores de todo el mundo, presentando una nueva perspectiva sobre la materialidad en el diseño. Proponen un modelo alternativo para entender y comprender los materiales con los que trabajamos, a partir de la experiencia sensorial, perceptiva y del significado que atribuimos a los materiales. Además, reconocen que estas relaciones pueden variar según el contexto y el momento en que nos encontremos.

El diseño desde la materialidad se basa en estas sensibilidades, colocando a la materia en el centro del proceso de diseño en lugar de comenzar con bocetos sobreelaborados. En lugar de partir del dibujo en papel, se propone un enfoque directo de "maqueteo" con el material. Esta forma de ver el diseño es la guía de nuestra investigación, tratando de establecer una relación guiada por el material en lugar de una estructura predefinida. Nuestro objetivo es acercarnos a la materia a través de un estudio sensible de ella.

Se busca comprender, estudiar y experimentar con el plástico, específicamente el polietileno de alta densidad (HDPE), con el fin de analizar y sistematizar sus posibilidades constructivas, estéticas y sensoriales, abriendo así una nueva perspectiva en el diseño. El objetivo es acercar esta metodología a los estudiantes de diseño para establecer una conexión significativa con este material a través de un enfoque sensible y experimental.

Estas exploraciones nos permiten avanzar hacia nuestro objetivo principal: entender y sistematizar una serie de técnicas de trabajo que nos permitan desarrollar un lenguaje constructivo para el plástico post-consumo.

---

Polímeros

Despliega video sobre la historia del plástico/ NatGeo

Aquellos que comúnmente conocemos por plásticos en realidad, son polímeros que se caracterizan por su plasticidad. Se dividen en dos categorías principales Termoplásticos y Termoestables.

Diferencias y similitudes entre polímeros termoplásticos y polímeros termoestables

	Polímeros Termoplásticos	Polímeros Termoestables
Proceso de fabricación	Fundición y moldeo repetible	Curado irreversible
Comportamiento térmico	Se derriten y se pueden volver a moldear repetidamente cuando se calientan	Se descomponen en lugar de derretirse cuando se calientan
Rigidez y resistencia mecánica	Generalmente menos rígidos y menos resistentes	Generalmente más rígidos y más resistentes
Resistencia al calor	Menor resistencia al calor	Mayor resistencia al calor
Resistencia a los solventes	Más susceptibles a los solventes	Menos susceptibles a los solventes
Resistencia al fuego	Menor resistencia al fuego	Mayor resistencia al fuego
Reciclabilidad	Generalmente reciclables	Difícil de reciclar debido a su curado irreversible
Aplicaciones comunes	Envases, tuberías, juguetes, textiles, etc.	Aislantes eléctricos, componentes de automóviles, revestimientos resistentes al fuego, etc.

Nos enfocaremos en polímeros termoplásticos, debido a que pueden ser moldeados una y otra vez al ser sometidos a temperaturas altas y por ende son reciclables. A continuación la categorización de los 7 grupos de plásticos reciclables:

Tipos de plástico

Los códigos de identificación del plástico (PIC / Plastic Identification codes) o también Códigos de identificación de resinas (RIC / Resin Identification codes) son los siguientes:

Código de Identificación de Plástico	Tipo de polímero plástico	Propiedades	Usos comunes en envases y contenedores	Temperatura de fusión y Temperatura de transición vítrea(°C)
	Tereftalato de polietileno (PET, PETE)	Claridad, dureza, resistencia, barrera a los gases y al vapor.	Bebidas gaseosas, botellas de agua y de condimentos para ensaladas; frascos de manteca de maní y mermeladas	Tf = 250;
	Polietileno de alta densidad (HDPE)	Dureza, resistencia, resistencia a la humedad, permeabilidad al gas.	Tuberías para agua, baldes de 10 litros, botellas para leche, jugo y agua; bolsas de compras, botellitas de champú y perfumes	Tf = 130; Tv = -125
	Policloruro de vinilo (PVC)	Versatilidad, facilidad de mezclado, dureza, resistencia.	El PVC fue uno de los primeros plásticos utilizados para fabricar botellas para aceite y agua mineral y luego fue reemplazado por el PET solo por una razón de producción y costos. El film que se utiliza para envolver carne, fruta y verduras en los supermercados es PVC flexible. Más aún podríamos decir que casi el 100 % del agua potable que llega a nuestras viviendas son a través de tubos PVC, dado que el agua potable es considerado un alimento.Las bolsas de sangre y los catéteres que conducen suero y transfusiones a nuestro cuerpo son de PVC, desde hace más de 30 años salvando miles de vidas y conservando este líquido vital en las mejores condiciones y durante más tiempo que el vidrio al cual el PVC desplazó no encontrando a la fecha un sustituto. El PVC es además utilizado en un sin número de aplicaciones, tanto en su forma rígida como flexible. Tubos para conducir agua, perfiles para fabricación de ventanas, aislación flexible para cables eléctricos, perfiles para cielorrasos, perfiles para persianas, pisos flexibles para el transporte público y para hospitales, tarjetas de crédito y debito, lonas para publicidad y cartelería, techados de estadios, cuero ecológico para todo tipo de aplicación como tapicería del hogar como automotriz, calzado deportivo, suelas de todo tipo de calzado, botas de lluvia, cualquier tipo de tela impermeabilizada, etc.	Tf = 240;Tv = 85
	Polietileno de baja densidad (LDPE)	Facilidad de procesamiento, dureza, resistencia, flexibilidad, fácil de sellar, barrera al vapor.	Bolsas para alimentos congelados; botellas exprimibles, ejemplo. miel, mostaza; tapas flexibles para contenedores.	Tf = 120; Tv = -125
	Polipropileno (PP)	Dureza, resistencia, resistencia al calor, productos químicos, grasa y aceite, versátil, barrera al vapor.	Vajilla reusable para microondas; elementos de cocina; contenedores para yogur; contenedores descartables para alimentos que se pueden poner en el microondas; tazas descartables; platos.	Tf = 173;Tv = -10
	Poliestireno (PS)	Versatilidad, claridad, fácil de darle forma	Cajas para huevos, tazas, platos, bandejas y cubiertos descartables; contenedores para alimentos take-away descartables;	Tf = 240 (solo isotactic); Tv = 100 (atactic e isotactic)
	Otro (a menudo Nylon, Acrílico,policarbonato o Acrilonitrilo butadieno estireno/ABS o Ácido poliláctico/PLA)	Dependiente de los polímeros o combinación de polímeros	Botellas para gaseosas; mamaderas para bebes. Usos del policarbonato distintos de embalaje: discos compactos; cristales "irrompibles"; gabinetes de aparatos electrónicos; lentes incluidos lentes para sol, lentes recetados, lámparas para automóviles, escudos para manifestaciones, paneles de instrumentos;	Policarbonato: Tf = 225; Tv = 145

Referencia de Wikipedia.

Quienes se encargan del manejo de el RIC son la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) que explicitan que "Los códigos de identificación de resina no son "códigos de reciclaje". Sin embargo, el código de identificación de resina es una ayuda para el reciclaje. El uso de un código de identificación de resina en un artículo de plástico fabricado no implica que el artículo se recicle o que existan sistemas para procesar de manera efectiva el artículo para su recuperación o reutilización. El término "reciclable" u otras afirmaciones ambientales no se colocarán cerca del Código."

En el MADLAB se utilizan PVC ♵ en formato de tubo y flexible. Además de acrílico en formato de plancha. También como filamento de impresión 3D se utiliza ABS, HIPS pero en su mayoría se utiliza PLA, todos estos plásticos se categorizan como otros ♹. También como filamento se utiliza PETG ♳. Y podemos encontrar como consumo personal de envases y botellas PP ♷ y también HDPE ♴ y PET ♳.

HDPE ♴

Se elige experimentar durante el primer semestre con plástico Polietileno de alta densidad (HDPE, por su sigla en inglés)

Características del HDPE

Característica	Descripción
Nombre	Polietileno de alta densidad (HDPE)
Estructura química	Polímero termoplástico compuesto por unidades repetitivas de etileno
Peso molecular	Aproximadamente 50,000 - 200,000 g/mol
Punto de fusión	120-130 °C
Densidad	0.95 - 0.97 g/cm³
Transparencia	Opaco (blanco lechoso o translúcido en formas delgadas)
Resistencia química	Excelente resistencia a una amplia gama de productos químicos, incluidos ácidos y bases diluidas
Resistencia a la temperatura	Buena resistencia a altas temperaturas; puede soportar hasta 80 °C en aplicaciones continuas
Resistencia al impacto	Alta resistencia al impacto y a la abrasión
Flexibilidad	Material flexible y de fácil conformación
Propiedades dieléctricas	Excelente aislante eléctrico
Estabilidad dimensional	Baja absorción de humedad y resistencia a la deformación
Resistencia a la tensión	Alta resistencia a la tracción y a la fatiga
Estabilidad UV	Excelente resistencia a la degradación causada por la exposición a la radiación ultravioleta
Aplicaciones comunes	Envases de alimentos y bebidas, tuberías, juguetes, recipientes químicos, geomembranas, etc.

DENSIDAD

Tabla de comparación densidad Materiales

Material	Densidad
Agua	1
MDF	0.4/0.8
Pino	0.5
Eucalipto	0.78
Olivo	0.85
Prolipopileno PP	0.85
HDPE	0.94
LDPE	0.91
ABS	1.24
PLA	1.04

• El HDPE se mantiene en los vertederos y en el medio ambiente debido a su lenta degradación y alta resistencia. Por esta razón, deberíamos utilizarlo en aplicaciones que aprovechen estas características. Debemos crear objetos que sean útiles y tengan valor para que perduren en el tiempo y no se conviertan en desechos.
• Además, el HDPE se derrite a una temperatura relativamente baja, lo que nos permite trabajar y moldear el material según la forma deseada. Esto abre oportunidades de diseño y nos permite abordar formas que previamente eran difíciles o tenían un alto costo en términos de dinero y tiempo.
• El HDPE nos ofrece un amplio abanico de posibilidades estéticas, con una variedad de colores y acabados sin necesidad de utilizar tintas o químicos adicionales. El plástico reciclado que recolectamos ya nos proporciona una gama de colores.

Procesos Industriales

Rotomoldeo: Es un proceso de fabricación utilizado para producir piezas de plástico huecas. Se basa en el calentamiento de un molde que contiene resina de plástico en polvo. A medida que el molde gira en múltiples ejes, la resina se distribuye uniformemente, funde y se adhiere a las paredes del molde. Luego, el molde se enfría y la pieza de plástico se extrae. Este proceso es comúnmente utilizado para fabricar productos como tanques de agua, juguetes y contenedores.

• 

  Rodrigo Alonso y sus objetos de mueblería para la empresa Fahneu

• 

  Ejemplo de fabricación por rotomoldeo con plástico reciclado

El diseñor chileno utilizó plástico reciclado fabricando con rotomoldeo.

Moldeo por inyección: Es uno de los métodos más utilizados para fabricar piezas de plástico en gran volumen. Consiste en inyectar plástico fundido a alta presión dentro de un molde con la forma deseada. El plástico se solidifica dentro del molde y luego se extrae la pieza. Este proceso es versátil y se emplea para producir una amplia variedad de productos, desde piezas de automóviles hasta utensilios de cocina.
Moldeo por compresión: En este proceso, se coloca una cantidad predefinida de material termoplástico o termoestable en un molde que consta de dos placas. Luego, las placas se cierran y el material se somete a calor y presión para que se moldee y solidifique en la forma deseada. Una vez que el material se enfría y se endurece, se retira la pieza del molde. Este método se utiliza para fabricar productos como juntas, componentes eléctricos y productos de caucho.

Moldeo por soplado de aire: Se utiliza principalmente para crear objetos huecos, como botellas y recipientes de plástico. El proceso comienza con la formación de un tubo hueco de plástico llamado parison. Luego, el parison se coloca en un molde y se infla con aire comprimido, lo que hace que el plástico se expanda y adopte la forma del molde. Una vez que el plástico se enfría y se solidifica, se extrae la pieza del molde. Este método ofrece una alta eficiencia de producción y se utiliza ampliamente en la industria del envasado.
Extrusión: Es un proceso en el que un material se fuerza a través de un troquel con una forma específica para crear un producto continuo de sección transversal constante. El material, que puede ser plástico, metal o alimentos, se calienta y se empuja a través del troquel utilizando una máquina extrusora. Luego, la pieza extruida se enfría y se corta en longitudes deseadas. La extrusión se emplea en la fabricación de tuberías, perfiles de plástico, láminas y películas, entre otros productos.
Termoformado: Este proceso se utiliza para crear productos mediante el calentamiento de una lámina de plástico hasta que se vuelve maleable y se puede moldear. La lámina se coloca sobre un molde con la forma deseada y se aplica vacío o presión para que el plástico se ajuste a la forma del molde. Después de enfriarse, se retira la pieza termoformada del molde. El termoformado se utiliza para fabricar envases desechables, bandejas, tapas y otros productos de plástico.

---

Primeros acercamientos

LDPE ♶

PLANCHADO Una de las primeras aproximaciones a la experimentación material con HDPE y LDPE fue con bolsas de plástico de supermercado. Estas se limpiaron y luego se les cortaron las asas. En algunos casos se amarraron o trenzaron y luego se sometieron a calor en el horno, pero nunca alcanzaron un estado viscoso o líquido que significase que se hubieran derretido. Por otro lado se fueron fusionando con el calor de una plancha de ropa. Generando así láminas más gruesas. Se puede apreciar como las bolsas de HDPE crean una lámina más rígida y en cambio con LDPE se obtiene una lámina flexible. Luego se corta un patrón para generar un cuerpo volumétrico y las costuras se generan a través de calentar y ejercer con la propia plancha hasta generar una fusión entre capas.

• 

  Bolsas una dentro de la otra

• 

  Aplicándoles calor

• 

  bolsas trenzadas

• 

  aplicándoles calor

• 

  Una bolsa planchada

• 

  Varias capas y grupos de bolsas fusionadas

HDPE ♴

LÁMINA Para trabajar con HDPE se utilizó material previamente triturado, el cual se sometió a calor en un horno eléctrico convencional. Aproximadamente estuvo 10 minutos a 180°C. Se puede identificar como el plástico se ablanda y se vuelve maleable, en sí nunca llega a ser un líquido. Luego posteriormente se aplasta y compacta. En resultado queda un bloque rígido negro de 4-5 mm de espesor. También se tomó una muestra HDPE triturado blanco. Con este se realizó una segunda instancia de experimentación. Para esto se repitió el proceso esparciendo una capa de material y una vez derretido por 10 min se aplastó y se esparció más material en lugares donde habían vacíos, pues cuando el plástico se calienta, también se comprime dejando espacios si es que la capa de material esparcido es muy ligera. Entonces se repitió el proceso se derretir, comprimir y rellenar con más material, ya que, se buscaba un acabado detallado y homogéneo. Pero para lograr un espesor homogéneo se necesitaba presión homogénea y no se contaba con peso bien distribuido, por esto la lámina quedó de un lado de 3 mm y de otro 4 mm aproximadamente.

Posteriormente se vuelve a experimentar en la fabricación de planchas con la utilización de moldes de madera y presión de la prensa hidráulica.

• 

  Solo prensado

• 

  Aplicación de marmolado

Acabados de planchas de 9 mm
Estas fueron sometidas a un proceso de calor en horno eléctrico, 30 min a 140ºC (según manilla del horno) y posteriormente prensadas en prensa hidráulica de 6 toneladas.

MOLDES Se ha trabajado con distintos tipos de moldes y se planea continuar con el ejercicio de creación de moldes para distintos acabados y lógicas de manufactura. Primero se cuenta con moldes de metal para cocina/repostería. Distintos platillos o cuencos de aluminio. Dependiendo de su espesor se pueden deformar ante la presión a la que se someten con la prensa hidráulica pero el acabado que dejan en el plástico es brillante, por lo cual no es necesario pulirlo o lijarlo luego de desmoldarlo. También como alternativa de bajo costo y moldes personalizables, se utiliza madera (terciado de pino). Con madera generamos moldes para poder generar y prensar planchas de plástico en distintos grosores. Para evitar que se adhiera el plástico caliente a la madera usamos una capa de papel mantequilla, pero se planea usar láminas de teflón en futuros intentos, ya que el plástico toma la textura de aquel material que le reciba. Por esto muchas de las pruebas terminan con un la textura de las arrugas de papel mantequilla, el cual ante el calor tiende a comprimirse levemente y genera arrugas. Se pretende diseñar moldes de aluminio con láminas intercambiables. En estos debería existir una tapa, con una boquilla que se pueda enroscar en la punta de la inyectora. Luego una lámina que se pueda intercambiar con los diversos diseños de objetos que se quieran fabricar. Y finalmente una base. Estos elementos se unen con pernos.

---

Estudio constructivo del material

Fabricación de placas por capa

Considero que existe un potencial no solo en el acabado estético de la placa, sino también en su canto. Podemos obtener resultados diferentes al laminar distintas virutas de HDPE. En el proceso de creación de esta placa, se laminaron tres placas previamente fabricadas: dos placas negras con virutas amarillas en los bordes y una placa blanca en el centro. Además, se agregaron virutas resultantes de cortes del plástico realizados en un Router CNC.
Algo inesperado en el producto resultante fue que la capa central blanca se deformara en un patrón zigzagueante. Pensaba que al laminar y luego calentar y prensar las tres capas rígidas, se formaría un canto lineal y ordenado. Sin embargo, pienso que la combinación del calor y la fuerza aplicada pudo haber creado este patrón similar al movimiento o flujo de un líquido.
Considero que podría continuar esta vista de experimentación quizás solo laminando en una zona del objeto. O también identifico posibilidades de tallado para revelar un segundo o tercer color bajo la primera capa de la placa y así generar elementos gráficos como signos o placas de grabado o timbres.

• 

  Detalle del canto

• 

  Corte de la placa

Plegado

La característica principal de los termoplásticos es que, cuando se exponen a temperaturas que superan su punto de fusión, se vuelven líquidos y luego se solidifican, lo que permite que este proceso se repita múltiples veces. Es por esto que pueden ser moldeados y doblados en varias formas cuando se encuentran en la temperatura adecuada. En el caso del HDPE, he identificado que los pliegues se pueden realizar entre 120º y 130º C. Para lograrlo, es preferible calentar solo la zona donde se llevará a cabo el pliegue, lo que proporciona un mayor control sobre la forma final.

También es importante considerar la elasticidad y flexibilidad del material. Dado que el HDPE tiene cierto nivel de elasticidad, es necesario plegar y presionar el objeto durante un período prolongado para mantener el ángulo de pliegue deseado. En el futuro, se tiene previsto realizar pruebas de elasticidad en diferentes ángulos para determinar la diferencia de grados entre el pliegue deseado y el que realmente ocurre debido a la elasticidad del material.

Además, se ha tenido en cuenta el estrés al que se somete el pliegue. Se han creado muestras de pliegue con cortes de relevo de 6 mm, 12 mm y 18 mm para observar las deformaciones en el pliegue y evaluar la facilidad de realizar el pliegue en cada caso. En el caso de 6 mm se observaron deformaciones debido al estrés y espacio de pliegue de la pieza, mientras que con más relevo (18 mm) se logro un pliegue óptimo. Aunque no podemos olvidar que crear relevos generará un valor estético en los objetos.

Por otro lado, el material es flexible y puede soportar fuerza sin romperse. Sin embargo, he notado que algunas placas de viruta de plástico aglomerado tienden a separarse al someterse a pliegues muy angostos o cerrados. Creo que la calidad del pliegue siempre dependerá en gran medida de la calidad de la placa fabricada. Se tiene previsto realizar pruebas de radios para comprender cómo se relaciona el material con diferentes espesores y los radios y ángulos de pliegue.

Corte

pieza durante CNC con fresa de 3mm

En cuanto a los cortes en placas de plástico, la mayoría de fabricantes indican que se pueden trabajar de manera similar a la madera, lo que significa que se pueden utilizar las siguientes herramientas:

• Sierras: Sin embargo, he observado que dependiendo de la calidad del laminado de la placa, podría haber un mayor riesgo de saltos o desprendimientos. Por lo tanto, al realizar cortes manuales, se puede optar por sierras de menor intensidad, como una sierra de banda o una caladora.

• Routers: Tanto las routers manuales como las CNC funcionan bastante bien con HDPE, y el acabado dependerá principalmente de la fresa utilizada. Se recomiendan fresas específicas para polímeros, como las denominadas "O-Flute", con una o dos flautas, para garantizar que las virutas se escapen rápidamente y no se acumulen ni derritan en el borde de la placa.

Sin embargo, considero que es estrictamente necesario tener en cuenta que cortar plástico siempre generará microplásticos. Por lo tanto, el escenario ideal sería realizar los cortes en un ambiente controlado, como una router CNC encapsulada o contar con un sistema de extracción que capture la mayoría de las virutas. Lo bueno es que todas las virutas generadas se pueden reintroducir en el ciclo de reciclaje.

Piezas de 2mm cortadas en láser CNC

Otros tipos de cortes CNC incluyen:

• Láser: Se han realizado algunos cortes con esta máquina. Al cortar láminas de plástico HDPE o LDPE, el resultado fue un corte limpio y los bordes se derritieron, sellando las capas laminadas de las bolsas de plástico. Sin embargo, al cortar placas de mayor espesor (máximo 2 mm), el borde derretido puede dificultar la separación de la pieza, requiriendo una segunda pasada o un corte manual con un cuchillo cartonero.

• Waterjet: Este tipo de maquinaria es adecuado para placas de mayor espesor, pero podría generar microplásticos en el agua. Por lo tanto, se requeriría un sistema de agua en circuito cerrado o un sistema de filtrado eficiente.

Uniones

En cuanto a las uniones o ensambles, el HDPE es un material que se puede taladrar y diseñar con ensambles tradicionales o utilizando el lenguaje de fabricación CNC. Sin embargo, no se puede pegar con facilidad, ya que no hay adhesivos ampliamente disponibles para el HDPE. Aunque se podría utilizar resina epoxi, esto dificultaría el reciclaje futuro de la pieza. Por lo tanto, es necesario realizar un estudio exhaustivo sobre las posibles uniones en plásticos como el HDPE, basándose en sus características como termoplástico. Para este propósito, existen sistemas de soldadura de plástico, como la termofusión y la soldadura con placa caliente, que se utilizan a nivel industrial en la fabricación de cañerías, tubos y embarcaciones de HDPE. Durante el primer semestre, se realizaron diversas pruebas de uniones utilizando calor. Sin embargo, estas pruebas presentaron diversos errores:

Posibles razones de fallidas en ensambles
Presencia de aserrín u otros componentes en la mezcla de plásticos de la placa/ Placa impura
Plástico de la placa con humedad u burbujas de aire/Impureza de la placa
Baja temperatura en alguna de las dos piezas de la unión/Las piezas deberían alcanzar Tº de fusión para poder unirse/fusionarse.
Unión con material/viruta agregada/ genera impureza en la plaza o volumen que deforma la unión

Ensambles exitosos

Nº ensamble	Proceso	Observaciones
1	Se rebajó material con corte CNC, así las piezas se ensamblan generando una unión plana. Luego se calentaron en horno para luego ser unidas con presión.	La pieza al ser calentada por completo en el horno sufrió deformaciones, creo que para realizar uniones debe calentarse solo la zona de la unión para evitar deformaciones y generar una pieza precisa.
2	Se realizó un corte de la pieza con router CNC dejando vacíos para luego rellenar con viruta y calentar con pistola de calor y presionar con objeto de similar diámetro, el proceso se repitió varias veces hasta rellenar el vacío	Es difícil el método de relleno con viruta, pues por la intensidad de la pistola de calor suele moverse por el flujo de aire, escapando del espacio. Una vez completada la unión si resultó una unión resistente.
3	Se cortaron dos piezas de dos placas diversas, luego fueron curvadas para realizar una prueba de pliegue, luego se calentaron los extremos hasta alcanzar Tº de fusión y posteriormente fueron prensadas	La fuerza de la prensa generó deformaciones, ya que el material se derrite y excede hacia los lados. Pero se fabricó una unión bastante resistente. Además este método se compara al Hot Plate Welding (soldadura de placa caliente) y se podría continuar explorando y perfeccionando.

• 

  1 / Desamblado

• 

  1 / Ensamblado

• 

  2 / Desamblado

• 

  2 / Ensamblado

• 

  3 / Ensamblado

• 

  3 / Zoom

Experiencia de escala 1:1

Como ejercicio de diseño, fabricación y acercamiento al material, se propuso construir un mueble a escala 1:1 totalmente funcional, eligiendo un vanitorio como objeto de enfoque. Durante el proceso, se buscaron aplicar técnicas de plegado y ensamblaje. Sin embargo, también había limitaciones debido a los requisitos técnicos, medidas específicas y, sobre todo, la funcionalidad necesaria para instalar el mueble en un baño real.

Por esta razón, se siguió un flujo de trabajo que incluyó las etapas de generación de ideas, bosquejos, modelado, creación de archivos de corte CNC, corte y ensamblaje. Además, se incorporó un paso de pliegue, ya que uno de los elementos de diseño del mueble era un espacio para almacenar rollos de papel. Para lograr esto, se fabricó un molde que respetara el radio de un rollo estándar y se procedió a plegar o curvar el mueble en esa sección.

En cuanto a las uniones o ensamblajes, se teorizaba que se podrían unir o soldar fácilmente calentando las zonas de ensamblaje con una pistola de calor. Sin embargo, esta técnica no dio los resultados esperados, ya que el calor no fue suficiente y la distribución del calor por la pistola no fue homogénea. Como solución alternativa, se optó por atornillar los cantos del mueble. Sin embargo, considero que es importante continuar experimentando con ensamblajes mediante calor y soldaduras, comenzando con muestras de menor escala para obtener mejores resultados en el futuro.

IDEACIÓN

Se buscaba un diseño simple, que pudiese ser realizable considerando la falta de material (una o dos planchas de 1x1M) pero que tuviese detalles de pliegue para ejercitar con el material

FABRICACIÓN

• 

  Corte CNC

• 

  Rebaje de canto/esquinas

• 

  piezas cortadas

• 

  Montando

• 

  Midiendo Tº

• 

  Prensado de pliegue

• 

  Ensamblando

• 

  Presentando

RESULTADO

---

Procesos en el laboratorio de diseño circular

Proceso de preparación

• 

  Punto de recolección de botellas PET 1 con sus tapas HDPE 2

• 
• 

  Bodega de negocio local, botellas retornables

• 
• 
• 
• 

  Tapas recolectadas por amiga

• 

  Separando plástico por tipo y suciedad

• 

  Tapas remojando en Bidón

• 

  Tapas en lavadora

• 

  Tapas secando al sol

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

  Tapas plásticas en distintos momentos del proceso de limpieza

Pasos en el proceso de preparación

RECOLECCIÓN	LIMPIEZA	CATEGORIZAR
Puntos de reciclaje Conexión con negocios locales Aportes de amigos/conocidos	Separar los plásticos muy sucios de los visiblemente limpios Limpiar con cepillo los plásticos sucios Remojar ambos grupos en agua caliente con lavalozas Lavar en ciclo rápido de lavadora con agua tibia y lavalozas Secar al sol	Separar por tipo de plástico Separar por color

Triturado

Usar máquina con precaución, no acercar manos a las cuchillas mientras se mueve, usar gafas protectoras

PASOS DE TRITURACIÓN	Imagen de Precious Plastics
Verificar la limpieza de la máquina Poner una caja que reciba el material Prender trituradora Hechar el material en la máquina Instalar malla y repetir el proceso de triturado Almacenar y etiquetar Limpiar máquina

Imagen de Precious Plastics

POR MEJORAR

• La malla que existe actualmente esta hecha de plástico, idealmente se debería realizar un versión más durable de metal.
• Construcción o compra de una caja que permanezca en la base de la máquina para recolectar el material que cae sin que escape hacia los lados

Elaboración de planchas

• 

  Dentro del horno

• 

  HDPE blanco triturado sobre papel mantequilla

• 

  Plancha resultante

Pasos para la elaboración de una plancha Elaboración de placa formato pequeño (App. Hoja carta en horno eléctrico casero)

Precalentar el horno a 150ºC Pesar el material de acuerdo a la tabla de volúmen Disponer el material en el molde del horno, con papel mantequilla Calentar a 150ªC por 30 minutos Medir Tº con pistola de calor láser para asegurar que esta sobre el punto de fusión (120ºC) Sacar y traspasar a molde de madera (da la forma cuadrada) Prensar en prensa hidráulica Esperar a que vuelva a Tº ambiente para retirar

Inyección

Imagen de precious plastic starterkit

Aún no me he adentrado en la habilitación de la máquina inyectora. Si bien he comenzado con la ideación y diseño de moldes, estos son moldes "2D", ya que consisten en sumas de capas para generar elementos planos. También existen otras posibilidades de moldes para realizar inyecciones de objetos 3D complejos:

1. Moldes de bloques de aluminio: se generan mediante el routeo de bloques de aluminio. Este método permite obtener inyecciones de alta precisión y resistencia a lo largo de miles de ciclos de inyección. Sin embargo, es considerablemente costoso.
2. Impresión en 3D del molde con resina resistente al calor: estos moldes son una opción más económica, pero su durabilidad no es muy extensa, por lo que se recomienda utilizarlos únicamente para prototipado.
3. Existe una última opción que he investigado, la cual corresponde a una técnica desarrollada por Max Medhurst. Consiste en fabricar un molde de resina epóxica con contenido metálico y luego someterlo a un baño químico para generar inyecciones de calidad. Planeo continuar investigando este método contactando al autor.
   

Moldes desarrollado hasta el momento

---

Exposición final Taller de Título

---

Bibliografía, Marco Teórico inicial

• Chris Lefteri Plásticos y Así se hace
• Elvin Kanara Materials Experience 1 y 2
• Industria del plástico: plástico industrial
• Mike Ashby y Kara Johnson Materials and Design
• Rob Thompson The manufacturing guides_Product and Furniture Design

Por revisar:

• Blaine Brownell Transmaterials
• Ezio Manzini La materia de la invención
• Designing successfull products with plastics'‘