Design and construction of an extruder to recycle plastic-based formulations into filaments for 3D printing

Aquesta tesi intenta reflectir el procés de disseny, construcció, programació i la resolució dels problemes que han anat apareixent durant el procés de construcció d’un extrusor de filaments termoplàstics capaç de processar els polímers més comuns en la impressió 3D. Tot el procés ha seguit la mentalitat de Codi obert, per tant, totes les parts de la màquina, una vegada s’assoleixi un disseny sòlid, els plànols de totes les parts seran fetes públiques incloent instruccions de muntatge. Per tal d’intentar fer la màquina tan econòmica com fos possible la major part dels components mecànics seran impresos en una impressora 3D tipus FDM que s’assumirà que el consumidor final en posseeix una, ja que la màquina serveix com a una extensió per aquest procés. El disseny va començar seleccionant un cargol d’extrusió ja disponible i caracteritzant-ne el flux amb el cabal de material desitjat per a una varietat de polímers diferents. Una vegada aquest va ser comprat la majoria dels components electrònics necessaris varen ser comprats i els components mecànics varen començar a ser dissenyats.Esta tesis intenta reflejar el proceso de diseño, construcción, programación y resolución de los problemas que han ido apareciendo durante el proceso de construcción de un extrusor de filamentos termoplásticos capaz de procesar los polímeros más comúnmente usados en impresión 3D. Todo el proceso ha seguido la mentalidad del código abierto, por lo cual, todas las partes de la máquina, una vez un se consiga un diseño fiable, serán hechas públicas, incluyendo planos e instrucciones de montaje. Con el objetivo de conseguir una máquina lo más económica posible, la mayor parte de los componentes mecánicos de la misma serán impresos en una impresora 3D tipo FDM, la cual se asumirá que el consumidor final posee, ya que la máquina sirve como una extensión de este proceso. El diseño empezó seleccionando el tornillo de extrusión y caracterizando el flujo cuando el cabal deseado es procesado, esta caracterización se hizo con una variedad de polímeros diferentes. Una vez se compró el tornillo se compró la mayoría de los componentes electrónicos necesarios y se empezó a diseñar el resto de los componentes mecánicos. Luego de diseñar, fabricar y ensamblar todo, se empezó la programación, donde se encontraron una serie de problemas que impidieron el funcionamiento correcto del mecanismo.This thesis aimed to reflect the design, build, programming and troubleshooting procedures of building a reasonably priced thermoplastic filament extruder capable of processing most common engineering polymers used in 3d printing. Everything had to follow an Open-source mentality, thus every part of the design once a solid easily manufacturable is reached the designs will be made available with a set of instructions. With the aim to make the machine as cheap as possible, most of the mechanical parts were 3d printed with an FDM 3d printer which will be assumed the final consumer has as the extruder produces filament for this kind of machines. The design started with selecting an available extrusion screw and characterising the flow at the desired output for a variety of different polymers. Once that was bought and on the way, most of the electronics were selected, and the hardware started to be designed. After everything was designed, fabricated and assembled the programming started, here lots of problems have prevented the design from working properly