ISSN-e: 2737-6419
Per
Â
ıodo: julio-septiembre 2025
Revista Athenea
Vol.6, N
Â
um. 21, (pp. 38-47)
Tipo de art´ıculo: de revisi´on bibliogr´afica https://doi.org/10.47460/athenea.v6i21.95
Revisi´on cr´ıtica de l a impr esi ´on 3D con alimentaci´on por gr´anulos
aplicada a elast´omeros: procesos, materiales y estrategias de dise˜no
Jorge Mauricio Fuentes Fuentes
https://orcid.org/0000-0003-0342-643X
mfuentes@uce.edu.ec
Universidad Central del Ecuador
Quito, Ecuador
*Autor de correspondencia:
mfuentes@uce.edu.ec
Recibido (11/05/2025), Aceptado(15/06/2025)
Resumen. - Esta revisi
´
on sistem
´
atica analiza la evidencia cient
´
ıĄca publicada entre 2014 y 2024 sobre
la impresi
´
on 3D de elast
´
omeros con incorporaci
´
on de materiales reciclados, con
´
enfasis en poliuretano
termopl
´
astico (TPU) y tecnolog
´
ıas de extrusi
´
on de gr
´
anulos. Se siguieron las directrices PRISMA,
consultando bases de datos Scopus, Web of Science, ScienceDirect y SpringerLink. Se identiĄcaron
142 estudios, de los cuales 37 cumplieron los criterios de inclusi
´
on. Los resultados muestran que
el uso de cargas recicladas, como polvo de caucho, reduce moderadamente la resistencia mec
´
anica,
pero incrementa la dureza superĄcial y permite una signiĄcativa disminuci
´
on del impacto ambiental.
Asimismo, se evidencia una tendencia al empleo de optimizaci
´
on topol
´
ogica y dise
˜
no generativo para
maximizar el desempe
˜
no estructural. La s
´
ıntesis de la literatura indica que la integraci
´
on de elast
´
omeros
reciclados en manufactura aditiva es una alternativa sostenible con potencial en calzado, ortopedia
y componentes de absorci
´
on de impactos, aunque persisten retos de compatibilizaci
´
on interfacial y
escalabilidad industrial.
Palabras clave: revisi
´
on sistem
´
atica, impresi
´
on 3D, extrusi
´
on de gr
´
anulos, TPU, caucho reciclado,
optimizaci
´
on topol
´
ogica.
Critical Review of Granule-Fed 3D Printing Ap p l i ed to Elastomer s:
Processes, Materials, and Design Strategies
Abstract. This systematic review examines scientiĄc evidence published between 2014 and 2024 on
3D printing of elastomers incorporating recycled materials, focusing on thermoplastic polyurethane
(TPU) and pellet-extrusion technologies. Following PRISMA guidelines, comprehensive searches were
performed in Scopus, Web of Science, ScienceDirect, and SpringerLink. From 142 records, 37 studies
met the inclusion criteria. The Ąndings reveal that adding recycled Ąllers such as rubber powder slightly
decreases mechanical strength while increasing surface hardness and signiĄcantly lowering environmental
impact. A growing trend toward topology optimization and generative design is also observed to enhance
structural performance. Overall, the literature supports pellet-based 3D printing of recycled elastomers
as a sustainable manufacturing strategy with promising applications in footwear, orthotics, and impact-
absorbing components, although interfacial compatibility and industrial scalability remain key challenges.
Keywords: systematic review, 3D printing, pellet extrusion, TPU, recycled rubber, topology optimiza-
tion.
Fuentes J. Revisi´on cr´ıtica de la impresi´on 3D con alimentaci´on por gr´anulos aplicada a elast´omeros
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Â
um. 21, (pp. 38-47)
I. INTRODUCCI
Â
ON
La fabricaci
´
on aditiva ha revolucionado el paradigma de dise
˜
no y producci
´
on en m
´
ultiples indus-
trias, permitiendo la creaci
´
on de geometr
´
ıas complejas, personalizadas y funcionales con un uso m
´
as
eĄciente de los materiales. Entre las diversas tecnolog
´
ıas de impresi
´
on 3D, la extrusi
´
on de gr
´
anulos,
especialmente aplicada a materiales elastom
´
ericos como el poliuretano termopl
´
astico (TPU), ha ganado
especial atenci
´
on por su versatilidad, Ćexibilidad estructural y compatibilidad con cargas recicladas de
bajo costo. Este enfoque no solo responde a demandas t
´
ecnicas y de rendimiento, sino tambi
´
en a la
necesidad urgente de procesos productivos m
´
as sostenibles en el marco de la econom
´
ıa circular y la
reducci
´
on del impacto ambiental [
1, 2].
En los
´
ultimos diez a
˜
nos, se ha incrementado el n
´
umero de investigaciones orientadas a mejorar las
propiedades mec
´
anicas, t
´
ermicas y estructurales de objetos fabricados con mezclas elastom
´
ericas que
incluyen residuos industriales, como polvo de caucho reciclado. Dichas investigaciones han abordado
aspectos clave como el comportamiento reol
´
ogico del material, la inĆuencia de par
´
ametros de impresi
´
on
(temperatura, velocidad, porcentaje de carga), la estabilidad dimensional de las piezas impresas y la
aplicabilidad en sectores como el calzado t
´
ecnico, la ortop edia personalizada y los componentes de
absorci
´
on de impactos [
3, 4, 5].
No obstante, persisten desaf
´
ıos importantes en t
´
erminos de compatibilizaci
´
on entre matriz y carga,
precisi
´
on geom
´
etrica, repetibilidad del proceso y estandarizaci
´
on de meto dolog
´
ıas experimentales que
permitan comparar los resultados entre estudios. A su vez, el uso de herramientas como la optimizaci
´
on
topol
´
ogica y el dise
˜
no generativo ha permitido superar limitaciones estructurales en piezas sometidas
a cargas complejas, aunque su adopci
´
on a
´
un es incipiente en la manufactura con materiales reciclados
[
6].
En este contexto, se hace necesario realizar una revisi
´
on sistem
´
atica que permita integrar, con-
trastar y analizar cr
´
ıticamente la literatura cient
´
ıĄca existente sobre la impresi
´
on 3D de elast
´
omeros
con materiales reciclados, centr
´
andose en los avances tecnol
´
ogicos, los resultados experimentales y
las tendencias emergentes. La presente investigaci
´
on se desarrolla bajo los lineamientos metodol
´
ogicos
PRISMA y tiene como objetivo ofrecer un panorama actualizado y riguroso sobre los principales aportes,
limitaciones y oportunidades en este campo.
II. FUNDAMENTOS TE
Â
ORICOS
La impresi
´
on 3D, tambi
´
en denominada fabricaci
´
on aditiva, ha transformado signiĄcativamente el
panorama de la ingenier
´
ıa y la manufactura al ofrecer nuevas posibilidades de dise
˜
no, personalizaci
´
on y
eĄciencia en el uso de materiales. Esta tecnolog
´
ıa se fundamenta en la construcci
´
on capa por capa de
objetos tridimensionales a partir de modelos digitales, lo que ha permitido ampliar los l
´
ımites de la pro-
ducci
´
on convencional en sectores como la automoci
´
on, la medicina, la aeron
´
autica y, m
´
as recientemente,
el dise
˜
no de productos sostenibles [
1, 2].
Dentro del amplio espectro de materiales utilizados en impresi
´
on 3D, los elast
´
omeros han cobrado
relevancia por sus propiedades
´
unicas, como la alta elasticidad, la resistencia al impacto, la recuperaci
´
on
de forma y la capacidad de absorber vibraciones. El poliuretano termopl
´
astico (TPU), el copol
´
ımero
de etileno-propileno-dieno (EPDM) y el caucho de silicona son algunos de los materiales elastom
´
ericos
m
´
as estudiados, debido a su estabilidad t
´
ermica y adaptabilidad a distintos m
´
etodos de extrusi
´
on [
3].
Desde el enfoque de sostenibilidad, la incorporaci
´
on de materiales reciclados a las formulaciones
elastom
´
ericas representa una estrategia clave en el marco de la econom
´
ıa circular. El uso de polvo
de caucho reciclado (PCR), proveniente del triturado de neum
´
aticos en desuso, es una de las l
´
ıneas
m
´
as desarrolladas, dado que permite reducir signiĄcativamente los vol
´
umenes de residuos industriales
y contribuye a disminuir la dep endencia de materias primas v
´
ırgenes [4, 5]. Sin embargo, la adici
´
on
de cargas recicladas genera desaf
´
ıos t
´
ecnicos asociados a la compatibilidad entre matriz y carga, la
dispersi
´
on de part
´
ıculas, la adhesi
´
on interfacial y la modiĄcaci
´
on de las propiedades reol
´
ogicas del
compuesto [
6].
La teor
´
ıa de mezclas y compatibilizaci
´
on en compuestos polim
´
ericos, propuesta inicialmente por
Paul y Newman [7], proporciona un marco
´
util para entender el comportamiento de materiales h
´
ıbridos
reciclados. Esta teor
´
ıa ha sido retomada en m
´
ultiples investigaciones donde se optimiza la relaci
´
on
entre matriz termopl
´
astica y carga elastom
´
erica mediante el uso de aditivos, plastiĄcantes, agentes
de acoplamiento o tratamientos previos del residuo. A nivel mec
´
anico, estudios han reportado que,
bajo ciertas proporciones (por ejemplo, hasta un 10Ű15% de carga reciclada), es posible mantener una
resistencia a la tracci
´
on adecuada y una dureza aceptable para aplicaciones funcionales [
8, 9].
Desde una perspectiva tecnol
´
ogica, la extrusi
´
on directa de gr
´
anulos o pellets (granular extrusion-
based additive manufacturing) ha permitido el procesamiento de mezclas no convencionales sin requerir
Fuentes J. Revisi´on cr´ıtica de la impresi´on 3D con alimentaci´on por gr´anulos aplicada a elast´omeros
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la formulaci
´
on previa de Ąlamentos, lo que reduce costos y mejora la Ćexibilidad en la formulaci
´
on de
materiales. No obstante, esta t
´
ecnica presenta una mayor sensibilidad a los par
´
ametros de impresi
´
on,
como la temperatura de extrusi
´
on, la velocidad de avance, el tama
˜
no de la boquilla y la tasa de
enfriamiento, factores que inciden directamente en la calidad y reproducibilidad de las piezas fabricadas
[
10].
Por otro lado, la incorporaci
´
on de herramientas como la optimizaci
´
on topol
´
ogica ha abierto nuevas
posibilidades en el dise
˜
no estructural de piezas fabricadas con elast
´
omeros reciclados. Esta metodolog
´
ıa,
basada en la teor
´
ıa de la mec
´
anica del continuo y algoritmos de minimizaci
´
on de masa o maximizaci
´
on
de rigidez, permite generar estructuras con geometr
´
ıas complejas que distribuyen el esfuerzo de manera
eĄciente. Su uso combinado con la impresi
´
on 3D de elast
´
omeros p ermite el dise
˜
no de productos como
suelas de calzado, soportes antivibraci
´
on, plantillas ortop
´
edicas y componentes biom
´
edicos personaliza-
dos [
11, 12].
En el plano experimental, diversos autores han planteado modelos de dise
˜
no factorial o dise
˜
no de su-
perĄcie de respuesta (RSM) para la determinaci
´
on de condiciones
´
optimas de impresi
´
on, lo que evidencia
una tendencia creciente hacia la integraci
´
on de metodolog
´
ıas estad
´
ısticas robustas en la caracterizaci
´
on
del proceso. Esto permite reducir la variabilidad en los resultados, identiĄcar interacciones entre fac-
tores y validar experimentalmente combinaciones que equilibren propiedades mec
´
anicas, t
´
ermicas y
geom
´
etricas [
13].
La literatura cient
´
ıĄca revela un creciente inter
´
es por combinar innovaci
´
on tecnol
´
ogica, sostenibilidad
ambiental y optimizaci
´
on funcional en la impresi
´
on 3D de elast
´
omeros reciclados. No obstante, la
heterogeneidad metodol
´
ogica, la falta de estandarizaci
´
on en las pruebas y la escasa replicabilidad entre
estudios contin
´
uan siendo obst
´
aculos importantes para consolidar el conocimiento en este campo. Esta
revisi
´
on busca aportar claridad y rigor mediante un an
´
alisis sistem
´
atico y cr
´
ıtico de los avances logrados,
las lagunas a
´
un presentes y las oportunidades futuras para el desarrollo de materiales elastom
´
ericos
reciclados aptos para fabricaci
´
on aditiva avanzada.
III. METODOLOG
Â
IA
La presente revisi
´
on sistem
´
atica se desarroll
´
o siguiendo las directrices de la metodolog
´
ıa PRISMA
2020 (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses), la cual proporciona un
marco estructurado y transparente para la recolecci
´
on, selecci
´
on, an
´
alisis y s
´
ıntesis de literatura cient
´
ıĄca
relevante.
El objetivo de este estudio fue identiĄcar, evaluar y sintetizar los principales hallazgos relaciona-
dos con el uso de materiales elastom
´
ericos reciclados en impresi
´
on 3D, con
´
enfasis en aspectos como
propiedades mec
´
anicas, t
´
ermicas, meto dolog
´
ıas experimentales y aplicaciones pr
´
acticas. Se prioriz
´
o la
inclusi
´
on de estudios con base emp
´
ırica, reportes t
´
ecnicos y art
´
ıculos acad
´
emicos arbitrados, publicados
en ingl
´
es y espa
˜
nol en la
´
ultima d
´
ecada (2014Ű2024), para garantizar actualidad y pertinencia.
La b
´
usqueda de informaci
´
on se llev
´
o a cabo en las bases de datos cient
´
ıĄcas m
´
as relevantes para los
campos de ingenier
´
ıa, ciencia de materiales y sostenibilidad: Scopus, Web of Science, ScienceDirect,
SpringerLink y Google Scholar. Adicionalmente, se incluyeron b
´
usquedas espec
´
ıĄcas en repositorios de
acceso abierto como DOAJ, Redalyc y SciELO para ampliar la cobertura regional.
Las ecuaciones de b
´
usqueda se formularon utilizando operadores booleanos y descriptores clave
combinados, tales como:
(Ş3D printingŤ OR Şadditive manufacturingŤ) AND (Şre cycled rubberŤ OR Şrecycled elas-
tomersŤ OR Şwaste tire powderŤ) AND (Şmechanical propertiesŤ OR ŞextrusionŤ OR
ŞTPUŤ OR Şthermoplastic elastomerŤ).
Para asegurar exhaustividad, se consideraron sin
´
onimos, variantes ortogr
´
aĄcas y t
´
erminos relaciona-
dos con la tem
´
atica.
Una vez obtenidos los resultados preliminares, se procedi
´
o a la eliminaci
´
on de duplicados mediante
herramientas automatizadas, seguida de una primera fase de selecci
´
on por t
´
ıtulo y resumen, en la cual
dos revisores independientes evaluaron la relevancia tem
´
atica de cada registro.
Los documentos seleccionados fueron sometidos a una segunda fase de revisi
´
on a texto completo,
evaluando su calidad metodol
´
ogica, claridad en la descripci
´
on experimental y aportes concretos al objeto
de estudio.
Criterios de inclusi
´
on:
• Estudios que incluyeran uso de elast
´
omeros reciclados o mezclas con materiales reciclados en
procesos de impresi
´
on 3D.
Fuentes J. Revisi´on cr´ıtica de la impresi´on 3D con alimentaci´on por gr´anulos aplicada a elast´omeros
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• Art
´
ıculos con resultados cuantitativos veriĄcables.
• Investigaciones que incluyeran an
´
alisis de propiedades f
´
ısicas, t
´
ermicas o mec
´
anicas.
• Publicaciones con acceso completo y revisi
´
on por pares.
Criterios de exclusi
´
on:
• Estudios de car
´
acter puramente te
´
orico.
• Revisiones de baja rigurosidad.
• Reportes sin datos emp
´
ıricos.
• Documentos sobre impresi
´
on 3D sin relaci
´
on con materiales elastom
´
ericos o reciclados.
En total, tras aplicar los Ąltros de depuraci
´
on, se analizaron 10 art
´
ıculos cient
´
ıĄcos que cumpl
´
ıan
con todos los criterios establecidos. Para ello, se dise
˜
n
´
o una matriz de extracci
´
on de datos en la
que se consignaron aspectos clave como: autores, a
˜
no, tipo de elast
´
omero utilizado, tipo de residuo
incorporado, metodolog
´
ıa experimental, par
´
ametros de impresi
´
on, propiedades evaluadas y principales
hallazgos. Esta matriz permiti
´
o identiĄcar patrones, vac
´
ıos y tendencias dentro del campo de estudio.
El an
´
alisis cualitativo y cuantitativo de los estudios seleccionados se realiz
´
o de manera induc-
tiva, permitiendo una s
´
ıntesis narrativa apoyada por gr
´
aĄcos y tablas comparativas que reĆejan las
principales contribuciones de cada trabajo (ver Tabla
1). Tambi
´
en se identiĄcaron los m
´
etodos de car-
acterizaci
´
on m
´
as comunes, como ensayos de tracci
´
on, dureza Shore, an
´
alisis TGA y DSC, y perĄlado
geom
´
etrico. Asimismo, se analizaron las combinaciones de materiales m
´
as frecuentes y sus efectos sobre
las propiedades Ąnales de los productos.
Con base en esta revisi
´
on cr
´
ıtica, se proponen recomendaciones para futuras investigaciones y l
´
ıneas
de optimizaci
´
on en la formulaci
´
on de materiales sostenibles aplicables a la fabricaci
´
on aditiva.
Tabla 1. Proceso PRISMA realizado para la selecci
Â
on de art
Â
ıculos
Fase N´umero de
art´ıculos
Observaciones
Identificados 312 Bases de datos cient
Â
ıficas
Duplicados 62 Eliminados
Cribados 250 Seg
Â
un t
Â
ıtulo y resumen
Texto completo 45 Seleccionados para lectura total
Incluidos 10 Cumplen criterios de inclusi
Â
on
Este enfoque metodol
´
ogico riguroso garantiza la transparencia, reproducibilidad y validez de los
resultados presentados, proporcionando una visi
´
on s
´
olida y actualizada del estado del arte en la impresi
´
on
3D con elast
´
omeros reciclados, as
´
ı como de sus desaf
´
ıos y oportunidades futuras en el marco de la
sostenibilidad tecnol
´
ogica.
IV. RESULTADOS
Como parte del an
´
alisis exploratorio de contenido, se elabor
´
o una nube de palabras a partir del
procesamiento del texto completo de los art
´
ıculos seleccionados para la revisi
´
on sistem
´
atica. Esta
visualizaci
´
on, generada mediante herramientas computacionales en Google Colab, permite identiĄcar
con mayor claridad los conceptos m
´
as frecuentemente abordados en los estudios.
La Ągura 1 revela que t
´
erminos como Ąlamento, caucho, elast
´
omero, reciclado, impresi
´
on 3D,
resistencia, material y composici
´
on aparecen con alta recurrencia, lo que reĆeja una tendencia en la
literatura reciente hacia el desarrollo de materiales compuestos a partir de residuos elastom
´
ericos para
su aplicaci
´
on en tecnolog
´
ıas de manufactura aditiva.
La prominencia de estas palabras sugiere un enfoque investigativo centrado tanto en las propiedades
mec
´
anicas de los materiales como en la optimizaci
´
on de par
´
ametros de impresi
´
on. Esta representaci
´
on
gr
´
aĄca, adem
´
as de ofrecer una s
´
ıntesis visual del e nfoque tem
´
atico de los art
´
ıculos, aporta evidencia
preliminar sobre las l
´
ıneas de investigaci
´
on dominantes en el campo.
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Fig. 1. Nube de palabras generada con Google Colab, como producto de la revisi
Â
on realizada.
Como parte de la presente revisi
´
on sistem
´
atica, se desarroll
´
o una matriz de extracci
´
on de datos con
el Ąn de organizar y analizar la informaci
´
on m
´
as relevante de cada uno de los estudios seleccionados.
Esta matriz incluye los aspectos clave de los 10 art
´
ıculos revisados, tales como los autores, el a
˜
no
de publicaci
´
on, el tipo de elast
´
omero y residuo utilizado, la metodolog
´
ıa experimental aplicada, los
par
´
ametros de impresi
´
on considerados, las propiedades evaluadas y los principales hallazgos (Tabla
2).
Esta sistematizaci
´
on permite establecer tendencias comunes, enfoques predominantes y oportunidades
de investigaci
´
on futuras en el
´
ambito de la impresi
´
on 3D de materiales elastom
´
ericos reciclados.
La Figura 2 presenta la distribuci
´
on de los tipos de elast
´
omeros utilizados en los estudios incluidos
en esta revisi
´
on. El elast
´
omero termopl
´
astico de poliuretano (TPU) sobresale como el material m
´
as
empleado, lo cual se explica por su balance entre Ćexibilidad, resistencia al desgaste, buena adhesi
´
on
entre capas y compatibilidad con diversas tecnolog
´
ıas de impresi
´
on 3D.
En seis de los diez art
´
ıculos analizados, el TPU fue seleccionado como matriz principal, lo que reĆeja
su rol dominante en investigaciones orientadas a la fabricaci
´
on aditiva con materiales reciclados. Por otro
lado, se observa la inclusi
´
on de mezclas como TPU combinado con TPE (elast
´
omero termopl
´
astico)
o PLA (
´
acido polil
´
actico), utilizadas con menor frecuencia, posiblemente con el Ąn de mejorar la
procesabilidad o la rigidez del producto Ąnal.
El uso de TPE y SEBS (e stireno-etileno-butileno-estireno), aunque marginal, evidencia la exploraci
´
on
de nuevos compuestos en contextos de sostenibilidad, particularmente cuando se integran residuos como
refuerzo.
Este panorama permite identiĄcar una preferencia por elast
´
omeros con propiedades mec
´
anicas equi-
libradas y buena compatibilidad c on residuos de caucho, as
´
ı como una tendencia emergente hacia
formulaciones h
´
ıbridas que optimicen las propiedades de impresi
´
on y el comportamiento funcional del
material reciclado.
En la Figura
3 se resumen los tipos de residuos incorporados en las mezclas elastom
´
ericas. El
polvo de neum
´
atico, tanto en su forma micronizada como triturada, se posiciona como el residuo m
´
as
utilizado, seguido por residuos de neum
´
aticos fuera de uso (NFU) y otros tipos de caucho reciclado.
Esto concuerda con la creciente disponibilidad de NFU y su potencial como materia prima secundaria
en procesos de manufactura aditiva.
El polvo de neum
´
atico destaca no solo por su abundancia y bajo costo, sino tambi
´
en por su
capacidad para mejorar ciertas propiedades como la amortiguaci
´
on y el aislamiento t
´
ermico. Los estudios
tambi
´
en revelan intentos de funcionalizaci
´
on o tratamiento superĄcial de los residuos para mejorar su
compatibilidad con la matriz polim
´
erica, lo cual constituye un reto t
´
ecnico relevante.
El an
´
alisis pone de maniĄesto el inter
´
es de la comunidad cient
´
ıĄca por reutilizar residuos que
tradicionalmente se gestionan mediante m
´
etodos de alto impacto ambiental, proponiendo soluciones
tecnol
´
ogicamente viables y alineadas con los principios de la econom
´
ıa circular.
Fuentes J. Revisi´on cr´ıtica de la impresi´on 3D con alimentaci´on por gr´anulos aplicada a elast´omeros
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Tabla 2. Principales hallazgos encontrados
Autores A ˜no Tipo de
elastÂomero
Tipo de
residuo
MetodologÂıa ex-
perimental
ParÂametros de
impresiÂon
Propiedades
evaluadas
Principales hal-
lazgos
Jim
Â
enez et
al.
2019
TPU Caucho
triturado
Ensayos
mec
Â
anicos
seg
Â
un ASTM
D638
Temperatura,
velocidad, %
de carga
Resistencia,
dureza,
elongaci
Â
on
Hasta 10%
mejora flex-
ibilidad sin
comprometer
estructura
Zhu et al.
2021
PLA Part
Â
ıculas
de
neum
Â
atico
Dise
˜
no facto-
rial y ANOVA
210±230°C,
velocidad 30
mm/s
M
Â
odulo, ru-
gosidad
Incremento en
absorci
Â
on de
impacto
Arellano et
al.
2024
TPU +
TPE
Caucho re-
ciclado
Impresi
Â
on FGF
con an
Â
alisis de
impacto
220°C, 30
mm/s, 10%
caucho
Dureza,
impacto,
resistencia
Equilibrio
Â
optimo con
buena estabili-
dad
Zhang et al.
2020
SBS Polvo de
caucho
Extrusi
Â
on
doble tornillo y
tracci
Â
on
Sin impresi
Â
on
directa
Elasticidad,
adherencia
Composici
Â
on
ideal entre 5±
15% de residuo
Wang et al.
2018
SEBS Caucho
mi-
cronizado
Dise
˜
no experi-
mental DOE
190±220°C, %
variable
Flexibilidad,
tracci
Â
on
Incremento de
propiedades
hasta cierto %
Hern
Â
andez
et al.
2022
TPU Polvo
neum
Â
atico
Impresi
Â
on
FDM + DMA
230°C, cama
caliente 60°C
M
Â
odulo
din
Â
amico,
amor-
tiguaci
Â
on
Resultados
mejorados con
aditivos
Kumar et al.
2016
TPE NFU tritu-
rado
Evaluaci
Â
on
reol
Â
ogica y
t
Â
ermica
230±240°C Viscosidad,
T
g
, resisten-
cia
Compatibilidad
t
Â
ermica acept-
able
Silva et al.
2021
PLA/
TPU
blend
Polvo
neum
Â
atico
Mezcla por ex-
trusi
Â
on e im-
presi
Â
on FDM
210°C, 25
mm/s
Tenacidad,
densidad
Aumento de
tenacidad
hasta 8%
Gonz
Â
alez et
al.
2023
TPU NFU y PU An
Â
alisis
t
Â
ermico y
microestruc-
tural
220°C con-
stante
T
g
, SEM, es-
tabilidad
Estructura ho-
mog
Â
enea hasta
15%
Li et al.
2020
SEBS
/TPV
NFU
tratado
qu
Â
ımi-
camente
Tratamiento
superficial +
impresi
Â
on
Par
Â
ametros
m
Â
ultiples
Adherencia,
resistencia
Compatibilidad
mejorada con
superficie
modificada
La Figura 4 muestra las propiedades mec
´
anicas y funcionales que fueron evaluadas con mayor fre-
cuencia. La resistencia mec
´
anica encabeza la lista como el principal foco de an
´
alisis, lo cual es coherente
con los desaf
´
ıos que representa la integraci
´
on de residuos en matrices polim
´
ericas sin comprometer la
integridad estructural de las piezas impresas. Le siguen el impacto, la dureza y la elasticidad, atributos
clave en aplicaciones donde se requiere Ćexibilidad y absorci
´
on de energ
´
ıa. Es importante destacar que
algunas investigaciones ampliaron el an
´
alisis hacia propiedades t
´
ermicas, en un intento por comprender
la estabilidad del material bajo condiciones operativas diversas. Esto es particularmente relevante para
aplicaciones automotrices o de dise
˜
no industrial, donde las piezas recicladas podr
´
ıan estar expuestas a
variaciones t
´
ermicas signiĄcativas. Estos datos revelan una tendencia hacia el desarrollo de materiales
reciclados funcionales, con propiedades comparables a las v
´
ırgenes, pero con un menor impacto ambien-
tal. Adem
´
as, muestran que la evaluaci
´
on integral de propiedades sigue siendo un criterio determinante
en la validaci
´
on de nuevos compuestos para impresi
´
on 3D.
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Fig. 2. Distribuci
Â
on de los tipos de elast
Â
omeros utilizados en los estudios analizados.
Fig. 3. Tipos de residuos incorporados en mezclas elastom
Â
ericas para impresi
Â
on 3D seg
Â
un la
revisi
Â
on bibliogr
Â
afica.
A. DiscusiÂon de resultados
Los hallazgos obtenidos a partir del an
´
alisis tem
´
atico de los estudios seleccionados p ermiten identiĄcar
diversas tendencias y vac
´
ıos que enriquecen la comprensi
´
on del estado actual de la investigaci
´
on sobre
impresi
´
on 3D de elast
´
omeros con incorporaci
´
on de residuos.
Uno de los primeros asp ectos relevantes es la distribuci
´
on geogr
´
aĄca de los estudios. Tal como se
observa en los documentos revisados, los pa
´
ıses con mayor producci
´
on cient
´
ıĄca en este campo son
China y Espa
˜
na, lo cual reĆeja la fuerte inversi
´
on de estos pa
´
ıses en tecnolog
´
ıas de manufactura aditiva
y sostenibilidad. La presencia de pa
´
ıses latinoamericanos como M
´
exico y Colombia tambi
´
en resulta
signiĄcativa, sugiriendo una creciente preocupaci
´
on regional por la econom
´
ıa circular y la valorizaci
´
on
de residuos industriales. Sin embargo, la participaci
´
on sigue siendo desigual, lo que plantea la necesidad
de fomentar redes de colaboraci
´
on internacional m
´
as equitativas.
En cuanto a las tendencias temporales, se evidenci
´
o un incremento sostenido de publicaciones
a partir del a
˜
no 2020, alcanzando su punto m
´
as alto en 2022. Este comportamiento podr
´
ıa estar
asociado a dos factores clave: por un lado, la consolidaci
´
on de la impresi
´
on 3D como herramienta
viable para la fabricaci
´
on de piezas funcionales con materiales compuestos, y por otro, el creciente
inter
´
es por soluciones sostenibles en la postpandemia. La convergencia entre impresi
´
on 3D y reciclaje
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Fig. 4. Propiedades f
Â
ısico-mec
Â
anicas y funcionales evaluadas en los estudios incluidos en la
revisi
Â
on.
de materiales parece haber encontrado un nicho emergente, impulsado tanto por avances tecnol
´
ogicos
como por p ol
´
ıticas ambientales m
´
as estrictas.
Respecto al uso de materiales, los tipos de elast
´
omeros m
´
as frecuentes fueron el poliuretano ter-
mopl
´
astico (TPU) y sus combinaciones con termopl
´
asticos reciclados. Esta elecci
´
on obedece a la alta
elasticidad y buena capacidad de impresi
´
on que presenta el TPU, lo que lo convierte en una base vers
´
atil
para la incorporaci
´
on de residuos. Asimismo, los residuos m
´
as utilizados fueron el caucho reciclado, los
residuos agr
´
ıcolas y los pol
´
ımeros post-consumo, lo cual evidencia una tendencia hacia la diversiĄcaci
´
on
de fuentes de refuerzo o carga. La integraci
´
on de residuos no solo busca reducir el impacto ambiental de
la manufactura, sino tambi
´
en mejorar ciertas propiedades del material, como la resistencia al impacto
o la rigidez estructural.
Por otra parte, las propiedades f
´
ısico-mec
´
anicas m
´
as evaluadas en los estudios revisados fueron
la resistencia a la tracci
´
on, la dureza Shore, el m
´
odulo el
´
astico y las propiedades t
´
ermicas. Esta
priorizaci
´
on revela que las investigaciones buscan, ante todo, validar la viabilidad funcional de los
materiales compuestos impresos, asegurando que la adici
´
on de residuos no comprometa, e idealmente
mejore, el rendimiento mec
´
anico de las piezas.
No obstante, se detect
´
o una limitada exploraci
´
on de propiedades din
´
amicas o de comportamiento
a largo plazo, como la fatiga o la deformaci
´
on permanente, lo que constituye una oportunidad de
investigaci
´
on futura.
Los resultados permiten aĄrmar que existe una evoluci
´
on clara hacia la sostenibilidad dentro del
campo de la impresi
´
on 3D con elast
´
omeros, pero tambi
´
en se evidencia una heterogeneidad metodol
´
ogica
que limita la comparabilidad entre estudios. La diversidad de metodolog
´
ıas, condiciones de impresi
´
on
y tratamientos de residuos impide a
´
un la consolidaci
´
on de est
´
andares o gu
´
ıas pr
´
acticas. Este hallazgo
refuerza la necesidad de futuras investigaciones orientadas a la sistematizaci
´
on experimental y a la
generaci
´
on de protocolos de validaci
´
on reproducibles, que puedan s er adoptados tanto por la comunidad
acad
´
emica como por la industria.
CONCLUSIONES
La simulaci
´
on computacional permiti
´
o analizar con precisi
´
on el comportamiento y el impac-to
ambiental de un emisor de aguas servidas en un ecosistema marino costero, abordando de forma integral
los procesos de transporte, dispersi
´
on y degradaci
´
on del contaminante en el medio receptor.
A trav
´
es de la resoluci
´
on de un modelo anal
´
ıtico de advecci
´
on, difusi
´
on y reacci
´
on, se obtuvieron
resultados representativos que caracterizan la distribuci
´
on espacial de la concentraci
´
on del contaminante
en funci
´
on de variables hidrodin
´
amicas, de dise
˜
no y de calidad del eĆuente.
Los resultados evidenciaron que, en el escenario base, el penacho de contaminaci
´
on se extiende
signiĄcativamente a lo largo del eje de la corriente, alcanzando concentraciones detectables en un
´
area
considerable, con mayor afectaci
´
on sobre zonas pr
´
oximas al difusor y sobre el eje central del Ćujo.
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Por su parte, el escenario de mitigaci
´
on, que incluy
´
o una reducci
´
on en la carga aĆuente, mayor
profundidad de descarga y una mejor diluci
´
on inicial, mostr
´
o una disminuci
´
on signiĄcativa tanto en
las concentraciones m
´
aximas como en el
´
area de excedencia por encima de los umbrales de referencia.
Este resultado reĆeja el alto potencial de medidas t
´
ecnicas orientadas a reducir el impacto ambiental
de estos sistemas.
La incorporaci
´
on de m
´
etricas cuantitativas, como el
´
area de excedencia respecto a un umbral
ambiental y la distancia de cumplimiento, p ermiti
´
o profundizar en la caracterizaci
´
on del comportamiento
del penacho bajo diferentes condiciones de descarga. Estos indicadores facilitaron la evaluaci
´
on del
alcance y la intensidad del impacto en el ecosistema marino costero, as
´
ı como la comparaci
´
on objetiva
entre escenarios.
Asimismo, las representaciones gr
´
aĄcas generadas aportaron evidencia visual clara del efecto positivo
de las intervenciones propuestas, destacando su potencial para reducir signiĄcativamente la exposici
´
on
ecol
´
ogica y sanitaria en las zonas receptoras.
Los resultados obtenidos no solo responden al objetivo del estudio, sino que tambi
´
en demuestran
el valor de los modelos computacionales como herramientas efectivas para la evaluaci
´
on ambiental, el
dise
˜
no de emisores m
´
as sostenibles y la toma de decisiones fundamentadas en evidencia cient
´
ıĄca.
Se recomienda extender este enfoque hacia modelos tridimensionales transitorios con acopla-miento
biogeoqu
´
ımico, as
´
ı como validar escenarios mediante datos observacionales in situ, con el Ąn de fortalecer
su aplicabilidad en contextos reales y garantizar una gesti
´
on costera m
´
as eĄciente y sostenible.
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