A continuous flow extruder system design for 3D printed clay structures

Abstract

La arcilla es uno de los materiales más usados por la humanidad en la industria de la construcción, incluso hoy en día. El valor actual del mercado solo tomando en cuenta cerámicos está proyectado para crecer hasta USD 219.12 billones en 2028 (Fortune Business Insights, n.d.). El objetivo de esta tesis es diseñar un sistema de extrusión de arcilla que pueda ser usado para manufactura aditiva en varias aplicaciones. Este diseño requería ser el sistema de extrusión completo, incluyendo el pre-procesamiento del material. Por ello, una máquina trituradora que funciona como máquina de reciclado para arcilla usada fue diseñada así como la selección de un molino de arcilla que funcionara como amasador y desecador de la arcilla para transformarla en cilindros compactos listos para ser insertados en cartuchos. Un sistema de alimentación fue diseñado, recibiendo el cilindro previo. El sistema de trabajo continuo fue concebido como una serie de alimentadores conectados mediante válvulas motorizadas que permitieran el cambio entre alimentadores cuando uno de ellos se ecuentre vacío; finalmente el systema de extrusion que consiste de un extrusor de tipo tornillo sin fin para segurar el completo desecado de la arcilla y para tener un mejor control del flujo, retracción y desplazaminetos. El sistema resultado fue parcialmente probado como un prototipo, para probar algunas de las funcionas más críticas.