Diseño y desarrollo de biomateriales. Creación de productos de diseño a partir de materiales innovadores y tecnologías de fabricación digital

Autores
Picco, Camila Macarena
Año de publicación
2026
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
tesis doctoral
Estado
versión publicada
Colaborador/a o director/a de tesis
Regenhardt, Silvina
Balsamo, Nancy
Descripción
En consonancia con el paradigma de la economía circular y los principios de sostenibilidad material, esta tesis se enfoca en el diseño y desarrollo de biomateriales innovadores a partir de residuos agroindustriales y urbanos del Litoral argentino. La investigación integra bioproducción, tecnologías de fabricación digital e innovación en diseño de productos, con el propósito de ofrecer alternativas viables a materiales sintéticos convencionales. Mediante un enfoque experimental multidisciplinario, se estudian combinaciones de matrices naturales y refuerzos lignocelulósicos, evaluando sus propiedades mecánicas, térmicas, morfológicas, de absorción y biodegradabilidad. Asimismo, se analiza su procesabilidad en impresión 3D y el corte láser, con miras a producción distribuida y de pequeña escala. La tesis se organiza en doce capítulos. Los capítulos 1-3 presentan la Introducción, Marco teórico y estado del arte y la Clasificación y Antecedentes de Biomateriales, estableciendo la justificación y el posicionamiento del trabajo. El Capítulo 4 describe la metodología experimental general: criterios de selección de materiales, técnicas de síntesis y métodos de caracterización transversales. Los Capítulos 5–11 constituyen el núcleo experimental, cada uno con un caso de estudio: ○ Capítulo 5: Espumas a base de micelio (MBFs) desarrolladas con residuos agroindustriales. ○ Capítulo 6: Biofilms de celulosa bacteriana obtenidos en biorreactor de diseño propio (DIY). ○ Capítulo 7: Biocompuestos de almidón termoplástico reforzados con residuos agroindustriales. ○ Capítulo 8: Biocompuestos a base de proteína de soja reforzados con residuos agroindustriales. ○ Capítulo 9: Filamento compuesto para impresión 3D formulado con PLA y polvo de yerba mate. ○ Capítulo 10: Filamento híbrido para impresión 3D a partir de PLA, almidón termoplástico y proteína de soja. ○ Capítulo 11: Aplicaciones de los biomateriales desarrollados mediante tecnologías de fabricación digital, incluyendo impresión 3D y corte láser. En estos capítulos se comparan los resultados de los distintos ensayos y se discuten sus implicancias respecto de los objetivos, identificando fortalezas y limitaciones de cada material. Además, se incluyen ejercicios de diseño y pruebas en contexto para evaluar el desempeño en ámbitos industriales y de consumo, junto con dos análisis complementarios: a) Viabilidad técnica (procesabilidad, compatibilidad con tecnologías de fabricación digital y estabilidad del material), y b) Evaluación ambiental (biodegradabilidad, uso de recursos renovables y posibilidades de cierre de ciclo) El Capítulo 12 presenta las conclusiones y líneas futuras de investigación, discutiendo el potencial de los biomateriales desarrollados para reemplazar plásticos convencionales en esquemas de economía circular y trazando rutas para optimización de propiedades, escalabilidad de procesos y modelos de producción distribuida. En conjunto, esta tesis, desde la ciencia de materiales y el diseño, aporta evidencia experimental y criterios de ingeniería para impulsar soluciones sostenibles de alto valor agregado, posicionando a los biomateriales como estrategia clave en la transición hacia una industria con menor impacto ambiental.
Fil: Picco, Camila Macarena. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Doctorado en Ingeniería, Mención Materiales; Argentina.
Materia
Biomateriales
Biofabricación
Diseño industrial
Economía circular
Industria 4.0
Tecnologías de fabricación digital
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 2.5 Argentina
Repositorio
Repositorio Institucional Abierto (UTN)
Institución
Universidad Tecnológica Nacional
OAI Identificador
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Fil: Picco, Camila Macarena. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Córdoba. Doctorado en Ingeniería, Mención Materiales; Argentina.
description En consonancia con el paradigma de la economía circular y los principios de sostenibilidad material, esta tesis se enfoca en el diseño y desarrollo de biomateriales innovadores a partir de residuos agroindustriales y urbanos del Litoral argentino. La investigación integra bioproducción, tecnologías de fabricación digital e innovación en diseño de productos, con el propósito de ofrecer alternativas viables a materiales sintéticos convencionales. Mediante un enfoque experimental multidisciplinario, se estudian combinaciones de matrices naturales y refuerzos lignocelulósicos, evaluando sus propiedades mecánicas, térmicas, morfológicas, de absorción y biodegradabilidad. Asimismo, se analiza su procesabilidad en impresión 3D y el corte láser, con miras a producción distribuida y de pequeña escala. La tesis se organiza en doce capítulos. Los capítulos 1-3 presentan la Introducción, Marco teórico y estado del arte y la Clasificación y Antecedentes de Biomateriales, estableciendo la justificación y el posicionamiento del trabajo. El Capítulo 4 describe la metodología experimental general: criterios de selección de materiales, técnicas de síntesis y métodos de caracterización transversales. Los Capítulos 5–11 constituyen el núcleo experimental, cada uno con un caso de estudio: ○ Capítulo 5: Espumas a base de micelio (MBFs) desarrolladas con residuos agroindustriales. ○ Capítulo 6: Biofilms de celulosa bacteriana obtenidos en biorreactor de diseño propio (DIY). ○ Capítulo 7: Biocompuestos de almidón termoplástico reforzados con residuos agroindustriales. ○ Capítulo 8: Biocompuestos a base de proteína de soja reforzados con residuos agroindustriales. ○ Capítulo 9: Filamento compuesto para impresión 3D formulado con PLA y polvo de yerba mate. ○ Capítulo 10: Filamento híbrido para impresión 3D a partir de PLA, almidón termoplástico y proteína de soja. ○ Capítulo 11: Aplicaciones de los biomateriales desarrollados mediante tecnologías de fabricación digital, incluyendo impresión 3D y corte láser. En estos capítulos se comparan los resultados de los distintos ensayos y se discuten sus implicancias respecto de los objetivos, identificando fortalezas y limitaciones de cada material. Además, se incluyen ejercicios de diseño y pruebas en contexto para evaluar el desempeño en ámbitos industriales y de consumo, junto con dos análisis complementarios: a) Viabilidad técnica (procesabilidad, compatibilidad con tecnologías de fabricación digital y estabilidad del material), y b) Evaluación ambiental (biodegradabilidad, uso de recursos renovables y posibilidades de cierre de ciclo) El Capítulo 12 presenta las conclusiones y líneas futuras de investigación, discutiendo el potencial de los biomateriales desarrollados para reemplazar plásticos convencionales en esquemas de economía circular y trazando rutas para optimización de propiedades, escalabilidad de procesos y modelos de producción distribuida. En conjunto, esta tesis, desde la ciencia de materiales y el diseño, aporta evidencia experimental y criterios de ingeniería para impulsar soluciones sostenibles de alto valor agregado, posicionando a los biomateriales como estrategia clave en la transición hacia una industria con menor impacto ambiental.
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