The focus on sustainability development together with the growing market of end-of-life jet engines is a reason for performing research on how to improve the recycling of jet engines. The reuse and recycling of the jet engines contributes to decreasing the need for new extracted material and processing and manufacturing new parts. The economic benefit from increasing the recycling is the main driver for the research, though both the economic and ecological benefits are important. This research aims to create a model for jet engine recycling, in order to have a systematic approach to which parts, components and materials can be reused in the aviation industry or be recycled in the non-aviation industry. New possibilities for recycling demands identifying new industries to market the available parts to. The research revealed that regulatory limitations by the aviation authorities is a barrier for reuse of some parts. Parts that have a life limit have to be scrapped when reaching its life limit. The repair development is limited, as any repair has to be approved by the manufacturers and added in their maintenance manuals before it can be performed. The economic benefit from reusing parts and components in the aviation industry is higher than the economic benefit from recycling these for non-aviation industries. This research has resulted in a model for jet engine recycling that is presented and explained. The managerial development that is needed to implement the recycling model is also explained. / Fokus på hållbarhetsutvecklingen samt den växande marknaden för uttjänta jetmotorer är en viktig anledning till forskning kring hur man kan förbättra återvinningen av jetmotorer. Återanvändning och återvinning av jetmotorerna bidrar till att minska behovet av nytt utvunnet material och bearbetning och tillverkning av nya delar. De ekonomiska fördelarna av att öka återvinningen är den främsta drivkraften för forskningen, även om både de ekonomiska och ekologiska fördelarna är viktiga. Denna forskning syftar till att skapa en modell för jetmotoråtervinning, för att ha ett systematiskt förhållningssätt till vilka delar, komponenter och material som kan återanvändas inom flygindustrin eller återvinnas inom annan industri. Nya möjligheter för återvinning kräver att man identifierar nya industrier att marknadsföra de tillgängliga delarna till. Forskningen visade att regulatoriska begränsningar från luftfartsmyndigheterna begränsar återanvändning av vissa delar. Delar som nått sin livslängd måste skrotas. Reparationsutvecklingen är begränsad, eftersom alla reparationer måste godkännas av tillverkarna och läggas till i deras underhållsmanualer innan de kan utföras. De ekonomiska fördelarna av att återanvända delar och komponenter inom flygindustrin är högre än de ekonomiska fördelarna av att återvinna dessa för andra industrier. Denna forskning har resulterat i en modell för jetmotoråtervinning som presenteras och förklaras. Företaget behöver även utveckla nya processer för att implementera återvinningsmodellen, vilket också förklaras.

Överkonsumtionen av engångsartiklar i fossilbaserad plast är ett av dagens stora miljöproblem. Således finns en efterfrågan på strategier för framställning av biobaserade plaster i allmänhet och härdplaster i synnerhet. Tidigare forskning har visat att vanillin-baserade resin, genom UV-härdning och dynamisk iminkemi, kan användas i framställningen av härdplaster som är termiskt bearbetningsbara, kemiskt återvinningsbara och självläkande. Följaktligen är Digital Light Processing (DLP) 3D-utskrivning en möjlig och flexibel friformframställningsmetod med stor noggrannhet för sådana härdplaster.  Mot denna bakgrund framställdes, i detta projekt, tre olika UV-härdbara, biobaserade monomerer, i form av vitrimerresin, genom en tvåstegsreaktion: metakrylering av vanillin följt av iminbildning med tre olika aminer (etylendiamin, EDA; 2,2′-etylendioxi bisetylamin, EDEA och trimetylolpropan trispolypropylenglykol aminterminerad eter, T-403). De tre olika monomererna analyserades för att identifiera den mest lämpade för friformframställning av härdplast med DLP 3D-printning. Monomeren framställd med EDA kunde inte UV-härdas till en härdplast. De två andra monomererna, å andra sidan, härdades framgångsrikt till härdplaster med god termisk stabilitet (upp till ungefär 300 °C) samtidigt som de var termiskt bearbetningsbara. Vidare visade dessa härdplaster lovande resultat vad gäller självläkning och kemisk återvinningsbarhet. Härdningen av monomeren syntetiserad med EDEA krävde minst tidsåtgång. Utöver detta visade denna härdplast god stabilitet i ett flertal vanliga lösningsmedel samtidigt som den, till följd av dess dynamiska iminbindningar, kemiskt kunde återvinnas i hexylamin. Slutligen visades det hur detta resin framgångsrikt kunde användas i DLP 3D-utskrivning av härdplast. / One of the main causes of the petrochemical depletion is the overconsumption of single-use plastic products. New strategies based on the production of plastics (in particular thermosets) starting from bio-based resources are, therefore, demanded. Previous research has shown how vanillin-based vitrimer resins can be photocured into thermally reprocessable, chemically recyclable and self-healable imine thermosets; and the potential of the light-assisted 3D-printing techniques for the photocuring of resins with great accuracy and flexibility.  In this study, three different photocurable biobased vitrimer resins were synthesized through a two-step procedure involving the methacrylation of vanillin and the Schiff-base reaction with two different diamines (ethylenediamine, EDA; 2,2′-(Ethylenedioxy) bis(ethylamine), EDEA) and a triamine (trimethylolpropane tris[poly(propylene glycol), amine terminated] ether, T-403). The resins were analyzed in order to find the most suitable one for DLP 3D-printing. The resin with EDA, as diamine, could not be successfully UV-cured into a thermoset. The other two thermosets showed good thermal stability, up to about 300 °C, while still being thermally reprocessable. In addition, the thermosets were promising in terms of self-healability and chemical recyclability. The thermoset obtained from the Schiff-base resin synthesized with the diamine EDEA provided the shortest curing time. This resin also displayed good solvent resistance against common solvents and potential chemical recyclability in hexylamine through an imine exchange reaction. As a final step, the possibility to obtain tridimensional thermosets by curing this resin with a DLP 3D-printing was successfully demonstrated.

No description available.

Le pied plat flexible affecte 20-25% de la population adulte. Il est caractérisé par un affaissement anormal de l’arche longitudinale médiale en charge ainsi qu’une pronation excessive du pied. Les orthèses plantaires (OPs) représentent la prise en charge conservatrice la plus fréquemment utilisée au regard de cette pathologie. Toutefois, il existe un manque de consensus quant à leur effet bénéfique, notamment à cause de la variété d’OPs (géométrie et matériaux) utilisée. Ces dernières années, le développement des techniques d’impression 3D a permis d’innover et de faciliter la production d’OPs sur-mesure. Les réalisations actuelles ne se sont cependant limitées qu’à des formes monolithiques reposant sur la forme du pied. L’objectif de cette thèse est d'approfondir les connaissances relatives à l’impact des OPs sur la biomécanique du pied plat, afin d’aider au développement et à l’évaluation d’une OP originale imprimée en 3D. À cet égard, trois objectifs spécifiques ont été définis : (1) investiguer l’effet de la forme géométrique des orthèses plantaires chez des personnes ayant des pieds plats flexibles ; (2) quantifier l’effet de la rigidité d’OPs imprimées en 3D et celle de l’addition d’éléments anti-pronateurs novateurs sur la cinématique du pied ainsi que les pressions plantaires ; (3) évaluer l’impact d’OPs sur-mesure imprimées en 3D sur la biomécanique des membres inférieurs chez des personnes ayant des pieds plats. Par la réalisation d’une revue systématique avec méta-analyse, l’effet de la forme géométrique des OPs sur la cinématique et la cinétique du membre inférieur lors de la marche chez des personnes ayant les pieds plats a pu être déterminé. Seules les études ayant clairement décrit les modifications géométriques des OPs utilisées ont été incluses. Elles ont ensuite été divisées en cinq groupes en fonction de leur forme géométrique : avec stabilisateur d’arrière-pied médial, avec stabilisateur d’avant-pied médial, avec combinaison d’un stabilisateur d’arrière-pied et d’avant-pied médial, avec stabilisateur neutre, et avec support d’arche. La revue a ainsi mis en évidence que l’utilisation de stabilisateur médiaux était la modification géométrique la plus efficace pour réduire l’éversion de l’arrière-pied et ainsi contrôler la pronation excessive. Cependant, l'hétérogénéité dans les protocoles expérimentaux contribue à la faible évidence au regard des effets des OPs sur la biomécanique de la marche chez des personnes ayant les pieds plats. Sur la base des observations tirées de notre revue de la littérature, des stabilisateurs d’arrière-pied innovants (neutre avec extension sous l’arche) ont été développés pour être utilisés avec une OP originale imprimée en 3D. Par conséquent, l’objectif de notre deuxième étude était de quantifier l’effet de ces stabilisateurs mais aussi de déterminer l’impact de la rigidité de notre OP sur la cinématique du pied et les pressions plantaires. Pour se faire, 15 hommes en bonne santé et ayant les pieds neutres (pointure 9.5-10 US) ont été recrutés afin de s’affranchir de l’interaction possible avec une pathologie. Ainsi, il a été mis en évidence qu’une augmentation de la rigidité était associée à une réduction plus importante de l’éversion à l’arrière-pied (Différence Moyenne (DM) = -0.83°). Cette dernière a d’autant plus été réduite par l’ajout de stabilisateurs (DM = -1.15° et -2.43°). Au niveau des pressions plantaires, outre le transfert de la charge vers le médio-pied induit par le port des OPs, l’augmentation de la rigidité a contribué à accentuer les pics de pression sous l’arche et l’arrière-pied (DM de +21.6% à +31.7%). Enfin, notre troisième étude avait pour but d’évaluer l’impact d’OPs personnalisées et imprimées en 3D sur la biomécanique des membres inférieurs chez des personnes ayant des pieds plats. Pour ce faire, 19 patients recrutés par l’intermédiaire de podiatres ont reçu deux paires d’OPs sur-mesure, respectivement flexible et rigide, et ont participé à une évaluation biomécanique (cinématique, cinétique, pressions plantaires). L’augmentation de la rigidité n’a eu que peu d’effets sur la cinématique et les efforts articulaires. Elle a cependant été associée à une augmentation des pressions sous l’arche (DM = +34.4% pour la pression moyenne). L’effet de notre stabilisateur a également été quantifié. Il a été associé à une réduction significative de l'éversion à l’arrière-pied (DM = -2.0°), une réduction du moment interne d'inversion à cheville (DM = -0.03 Nm/kg), et à une légère augmentation du moment interne d’abduction au genou (DM ≈ +0.04 Nm/kg). Dans l’ensemble, le présent travail de thèse a permis de mieux saisir les mécanismes d’action des OPs sur la biomécanique des personnes ayant les pieds plats, de guider le développement d’une OP imprimée en 3D et de stabilisateurs d’arrière-pied innovants, et de confirmer que l’ajout d’éléments anti-pronateurs est essentiel afin d’observer un impact bénéfique des OPs sur le contrôle de la pronation excessive. / Flatfoot has been reported to affect around 20–25% of the adult population. It is defined by an abnormally low medial longitudinal arch upon weight bearing and an excessive foot pronation. Foot orthoses (FOs) have commonly been used as a conservative treatment to manage this deformity. However, due to the variety of FOs (geometrical designs and materials) that have been used, there is still low evidence of their beneficial effect. In recent years, the advent of 3D printing techniques has facilitated the production of innovative and customized FOs. Yet, current achievements are limited to monolithic form based on the foot shape. The objective of this thesis was to deepen the knowledge relative to FOs’ impact on flatfoot biomechanics, in order to help the development and the assessment of an original 3D printed FO. Three specific objectives were defined for this purpose: (1) investigate the effect of FOs, based on their geometrical design, in individuals with flexible flatfeet; (2) asses the effect of 3D printed FOs stiffness and newly designed anti-pronator components on foot kinematics and plantar pressures; and (3) evaluate the impact of custom 3D printed FOs on lower extremity biomechanics in individuals with flatfeet. Though a systematic and meta-analysis review, the effects FOs geometrical design on lower limb kinematics and kinetics during walking in people with flatfeet has been determined. Only studies that clearly described FOs geometrical design were included. They were then categorized into five groups based on the geometrical design of FOs: with medial rearfoot posting, with medial forefoot posting, with a combination of forefoot and rearfoot posting, with neutral rearfoot posting, and with arch support. The review highlighted that medial postings are the most effective FO feature to reduce the rearfoot eversion and therefore control excessive foot pronation. However, heterogeneity between study protocols contributes to low evidence of beneficial effects of FOs on flatfeet biomechanics during walking. Based on our literature review, innovative rearfoot postings (neutral with an extension under the medial arch) have been developed for an original 3D printed FO. Hence, our second study aimed to determine the effect of these postings as well as the stiffness of our FO on foot kinematics and plantar pressures. To do so, a study involving 15 healthy men with neutral feet (shoe size 9.5-10 US) was carried out. Healthy people were recruited to avoid any interaction with a pathology. The study showed that increasing FOs stiffness was associated to a greater reduction in rearfoot eversion (Mean Difference (MD) = -0.83°). Rearfoot eversion was further decreased when adding the rearfoot postings (MD = -1.15° and -2.43°). Looking at plantar pressures, besides a shift of the loads to the midfoot region while wearing FOs, higher peak pressures under the rearfoot and the medial arch (MD from +21.6% to +31.7%) were observed when increasing the FOs stiffness. Finally, the third study aimed at evaluating the impact of custom 3D printed FOs on lower extremity biomechanics in individuals with flatfeet. Nineteen patients, recruited by experienced podiatrists, were given two pairs of custom 3D printed FOs and participated in a biomechanical analysis (kinematics, kinetics, plantar pressures). Increasing FOs stiffness had little effects on kinematics and joint moments. However, it resulted in higher plantar pressures under the arch (MD = +34.4% for mean pressures). The addition of our rearfoot posting was associated with notable effects; it significantly reduced the eversion angle (MD = -2.0°) and inversion moment at the ankle (DM = -0.03 Nm/kg), and increased slightly the knee abduction moment (MD ≈ +0.04 Nm/kg). Overall, the present thesis has provided a better understanding on how FOs impact the biomechanics of individuals with flatfeet, helped the development of a 3D printed FO as well as innovative rearfoot postings, and confirmed that anti-pronator components are essential to observe a beneficial impact of FOs on the control of excessive foot pronation.

Background: Disruptive technology describes technology that is significantly more advanced than previous iterations, such as: 3D printing, genetic manipulation, stem cell research, innovative surgical procedures, and computer-based charting software. These technologies often require extensive overhauls to implement into older systems and must overcome many difficult financial and societal complications before they can be widely used. In a field like healthcare that makes frequent advancements, these difficulties can mean that the technology will not be utilized to its full potential or implemented at all. Objective: To determine the inhibiting factors that prevent disruptive technology from being implemented in conventional healthcare. Methods: Peer reviewed articles were gathered from Cumulative Index to Nursing and Allied Health Literature (CINAHL), Educational Resources Information Center (ERIC), Elton B. Stephens Co. Host (Ebsco Host), Medical Literature On-line (Medline), and Psychological Information Database (PsychINFO). Articles were included if written in English and focusing on technology that was or is difficult to implement. Results: Research suggests that the primary reason disruptive technology is not implemented sooner is the cost versus benefit ratio. Those technologies with extremely high benefits that greatly improve efficiency, safety, or expense are integrated relatively quickly, especially if their cost is reasonable. Secondary reasons for difficulty with integration include ethical dilemmas, extreme complexity, technical limitations, maintenance, security, and fallibility. Conclusion: Research indicates that a decrease in production cost and selling price along with removing any issues that may depreciate the technology will provide better incentives for healthcare systems to integrate disruptive technologies on a wider scale.

No description available.

Despite increasing use, many 3d printing material properties are not openly available, which causes barriers to simulation and application. Four additively manufactured thermoplastic polyurethanes were characterised at low (0.006 1/s) to high (16 1/s) compressive and tensile strain rates, and during stress relaxation. Quasi-static Young’s moduli were determined to be 24 – 247 MPa, increasing by up to 183% at 16 1/s. / Trotz der zunehmenden Verwendung sind viele Materialeigenschaften für den 3D-Druck nicht offen zugänglich, was die Simulation und Anwendung erschwert. Vier additiv hergestellte thermoplastische Polyurethane wurden bei niedrigen (0,006 1/s) bis hohen (16 1/s) Druck- und Zugdehnungsraten sowie während der Spannungsrelaxation charakterisiert. Die quasistatischen Elastizitätsmodule wurden mit 24 - 247 MPa bestimmt, wobei sie bei 16 1/s um bis zu 183 % anstiegen.

[ES] La fabricación aditiva, también llamada impresión 3D, ha tenido un gran impacto en la industria. La capacidad de fabricar modelos complejos y personalizados a bajo coste se adapta muy bien para algunas aplicaciones, sustituyendo procesos de fabricación tradicional y ofreciendo nuevas oportunidades. En medicina, la fabricación personalizada de modelos complejos ha encontrado muchas aplicaciones, desde réplicas de patologías para la educación hasta implantes hechos a medida y remplazo de órganos. De todas las posibilidades de esta tecnología en medicina, la fabricación de modelos anatómicos a partir de imágenes médicas ofrece un excelente balance entre facilidad de implementación y beneficio, esto la hace una aplicación perfecta para ser usada ampliamente en los hospitales. La fabricación aditiva de modelos anatómicos es un campo que ha suscitado considerable entusiasmo en los últimos años. La comunidad médica ve esta herramienta como el siguiente paso generacional en la visualización clínica, ofreciendo grandes beneficios para los pacientes y el sistema de salud. Debido al gran interés, hay muchos investigadores que han evaluado el impacto de esta tecnología en la práctica médica, midiendo los beneficios médicos que puedan tener estos modelos anatómicos. En general, los resultados muestran que hay reducción de tiempo de quirófano, menor morbilidad y mortalidad al igual que menor estrés y denuncias por parte de pacientes. A pesar de estos resultados prometedores, no hay muchos estudios realizados sobre cuál debe ser el proceso para garantizar la reproducibilidad y seguridad de estos modelos, un tema que es de gran importancia para poder cumplir con las regulaciones actuales, que exigen protocolos de fabricación y sistemas de calidad para este proceso. Debemos observar que, aunque el proceso para obtener modelos anatómicos es más fácil que otras aplicaciones de esta tecnología, no es un proceso trivial. Es un trabajo complejo con múltiples pasos que Involucra a varios especialistas para su correcta realización. Actualmente el hospital es el entorno ideal para poder fabricar estos modelos, permite un mayor control del proceso, facilita la colaboración multidisciplinar necesaria y reduce considerablemente los requisitos legales que rigen los dispositivos médicos. El objetivo de esta investigación es desarrollar un protocolo detallado y optimizado que cumpla con los requisitos técnicos, médicos y legales para poder implementar esta tecnología emergente de forma segura y eficiente en centros de salud. Para alcanzar este objetivo, las metodologías observadas fueron la revisión por literatura, la investigación doctrinal legal y la investigación acción empleada en los diferentes casos estudiados. Los casos se han elegido buscando la mayor diversidad posible bajo el criterio de conveniencia en el horizonte temporal contemplado, dada la diversidad compleja del estudio realizado. Gracias a la colaboración con varias instituciones médicas y de educación, este protocolo se pudo implementar en diversos contextos, mejorándolo progresivamente al ponerlo a prueba con casos reales, mediante el trabajo continuo con los expertos. El resultado es un protocolo que incluye varios años de experiencia y que ha sido aplicado en un amplio rango de especialidades. Este protocolo es relativamente sencillo de seguir y cumple con los principales requisitos para ser implementado en hospitales. / [CA] La fabricació additiva, també anomenada impressió 3D, ha tingut un gran impacte en la indústria. La capacitat de fabricar models complexos i personalitzats a baix cost s' adapta molt bé per a algunes aplicacions, substituint processos de fabricació tradicional i oferint noves oportunitats. En medicina, la fabricació personalitzada de models complexos ha trobat moltes aplicacions, des de rèpliques de patologies per a l'educació fins a implants fets a mida i òrgans. De totes les possibilitats d'aquesta tecnologia en medicina, la fabricació de models anatòmics a partir d'imatges mèdiques ofereix un excel·lent balanç entre facilitat d'implementació i benefici, això la fa una aplicació perfecta per ser usada àmpliament als hospitals. La fabricació additiva de models anatòmics és un camp que ha suscitat considerable entusiasme en els últims anys. La comunitat mèdica veu aquesta eina com el següent pas generacional en la visualització clínica, oferint grans beneficis per als pacients i el sistema de salut. A causa del gran interès, hi ha molts investigadors que han avaluat l'impacte d'aquesta tecnologia en la pràctica mèdica, mesurant els beneficis mèdics que puguen tenir aquests models anatòmics. En general, els resultats mostren que hi ha reducció de temps de quiròfan, menor morbiditat i mortalitat igual que menor estrès i denúncies per part de pacients. Malgrat aquests resultats prometedors, no hi ha molts estudis realitzats sobre quin ha de ser el procés per garantir la reproduïbilitat i seguretat d' aquests models, un tema que és de gran importància per poder complir amb les regulacions actuals, que exigeixen protocols de fabricació i sistemes de qualitat per a aquest procés. Hem d'observar que, tot i que el procés per obtenir models anatòmics és més fàcil que altres aplicacions d'aquesta tecnologia, no és un procés trivial. És un treball complex amb múltiples passos que Involucra diversos especialistes per a la seva correcta realització. Actualment l'hospital és l'entorn ideal per poder fabricar aquests models, permet un major control del procés, facilita la col·laboració multidisciplinària necessària i redueix considerablement els requisits legals que regeixen els dispositius mèdics. L'objectiu d'aquesta investigació és desenvolupar un protocol detallat i optimitzat que compleix amb els requisits tècnics, mèdics i legals per poder implementar aquesta tecnologia emergent de forma segura i eficient en centres de salut. Per assolir aquest objectiu, les metodologies observades van ser la revisió per literatura, la investigació doctrinal legal i la investigació acció emprada en els diferents casos estudiats. Els casos s' han triat buscant la major diversitat possible sota el criteri de conveniència en l' horitzó temporal contemplat, atesa la diversitat complexa de l' estudi realitzat. Gràcies a la col·laboració amb diverses institucions mèdiques i d'educació, aquest protocol es va poder implementar en diversos contextos, millorant-lo progressivament en posar-lo a prova amb casos reals, mitjançant el treball continu amb els experts. El resultat és un protocol que inclou diversos anys d' experiència i que ha estat aplicat en un ampli rang d' especialitats. Aquest protocol és relativament senzill de seguir i compleix amb els principals requisits per ser implementat en hospitals. / [EN] Additive manufacturing, also called 3D printing, has had a huge impact on the industry. The ability to manufacture complex and customized models at a low cost is well suited for some applications, replacing traditional manufacturing processes and offering new opportunities. In medicine, the custom manufacture of complex models has found many applications, from replicas of pathologies for education to custom-made implants and organ replacement. Of all the possibilities of this technology in medicine, the manufacture of anatomical models from medical images offers an excellent balance between ease of implementation and benefit, this makes it a perfect application to be widely used in hospitals. Additive manufacturing of anatomical models is a field that has attracted considerable enthusiasm in recent years. The medical community sees this tool as the next generational step in clinical visualization, offering great benefits for patients and the healthcare system. Due to the great interest, there are many researchers who have evaluated the impact of this technology on medical practice, measuring the medical benefits that these anatomical models may have. In general, the results show that there is a reduction in operating room time, lower morbidity and mortality as well as less stress and complaints from patients. Despite these promising results, there are not many studies conducted on what the process should be to guarantee the reproducibility and safety of these models, an issue that is of great importance to be able to comply with current regulations, which require manufacturing protocols and quality systems for this process. We should note that although the process for obtaining anatomical models is easier than other applications of this technology, it is not a trivial process. It is a complex work with multiple steps that involves several specialists for its correct realization. Currently the hospital is the ideal environment to be able to manufacture these models, it allows greater control of the process, facilitates the necessary multidisciplinary collaboration, and considerably reduces the legal requirements that govern medical devices. The objective of this research is to develop a detailed and optimized protocol that meets the technical, medical, and legal requirements to implement this technology in hospitals. To achieve this objective, the methodologies observed consisted of literature review, legal doctrinal research and action research used in the multiple cases studied. The cases have been selected seeking the greatest possible diversity under the criterion of convenience in the time horizon contemplated, given the complex diversity of the study carried out. Thanks to the collaboration with several medical and educational institutions, this protocol could be implemented in various contexts, progressively improving it by testing it with real cases, through continuous work with experts. The result is a protocol that includes several years of experience and has been applied in a wide range of specialties. It is relatively simple to follow and complies with most requirements to be implemented in hospitals. / De Rossi Estrada, M. (2022). Investigación para el desarrollo de un protocolo para fabricación aditiva de modelos anatómicos en centros de salud [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/183303

[ES] El objetivo general de la presente tesis doctoral fue aditivar polímeros biodegradables con colofonia y sus derivados mediante el uso de técnicas de procesamiento convencionales y no convencionales. En esta tesis se presentan siete trabajos dentro de cuatro bloques de estudio que constituyeron los objetivos específicos de la investigación. En el primer bloque de estudio se realizó una caracterización comparativa de cinco colofonias de diferentes fuentes para determinar sus propiedades y establecer las diferencias entre cada colofonia para su posterior uso y aplicación como aditivos sostenibles de polímeros biodegradables. En el segundo bloque de estudio se aditivó colofonia en matrices de polímeros biodegradables para lo cual se realizaron dos trabajos. En el primer trabajo se empleó poli (butilen adipato-co-tereftalato) (PBAT) como matriz polimérica y colofonia (GR) y un pentaeritritol éster de colofonia (UT) como aditivos. El PBAT se mezcló con las resinas en varios contenidos y las formulaciones se procesaron por extrusión y un posterior moldeo por inyección. En el segundo trabajo se empleó poli(¿-caprolactona) (PCL) como matriz polimérica, y como aditivos se emplearon GR y cera de abeja (BW). Las formulaciones se prepararon por mezcla por extrusión y el procesamiento del material se llevó a cabo por una técnica no convencional que es la manufactura aditiva o impresión 3D.En el tercer bloque de estudio se realizó la aditivación de materiales termoplásticos utilizando como base un polímero biodegradable de alto rendimiento ambiental y como aditivo colofonia y sus derivados. Como polímero base se empleó almidón termoplástico (TPS) y como aditivos de usaron los siguientes derivados de colofonia: colofonia sin modificar (GR), colofonia deshidrogenada (RD), colofonia modificada con anhidrido maleico (CM), pentaeritritol éster (LF) y éster de glicerol de colofonia (UG). La colofonia se mezcló con el TPS por extrusión y el procesamiento de las mezclas se llevó a cabo por moldeo por inyección. En el cuarto bloque se estudió la aditivación de colofonia a matrices poliméricas mediante la técnica de electropulverización. Se realizaron tres trabajos en los que se optimizó e implementó el proceso de electrospulverización para la incorporación de microesferas de colofonia en matrices poliméricas. En el primer trabajo se evalúo el uso de un proceso electrohidrodinámico como método de aditivación de colofonia en matrices poliméricas. En el segundo trabajo se optimizó el proceso de electropulverización de colofonia a partir de 24 experimentos. Posteriormente, se depositaron microesferas de GR sobre películas de PCL para obtener sistemas bicapa. Los resultados obtenidos revelaron un gran potencial para procesar fácilmente sistemas bicapa con alto interés en aplicaciones agrícolas, de empaque y/o biomédicas sostenibles. Finalmente, en el tercer trabajo se usó el método optimizado de electrospraying para aditivar microesferas de colofonia sobre la capa exterior de una mascarilla quirúrgica a base de polipropileno (PP), y se determinó que el revestimiento de microesferas ayudó a mantener la hidrofobicidad original de la capa exterior de la mascarilla quirúrgica incluso después de 6 horas de uso, aumentando en el tiempo de vida útil de la mascarilla. Los resultados de la tesis indican que la colofonia y sus derivados son versátiles como aditivos de matrices termoplásticas biodegradables y que el proceso de aditivación puede llevarse a cabo por métodos de procesamiento tanto convencionales como no convencionales. Los hallazgos del estudio son significativos porque la colofonia es un material natural obtenido de fuentes renovables, no es tóxica y es biocompatible, de modo que su uso como aditivo no solo mejora las propiedades de los polímeros biodegradables, sino que promueve el estudio y desarrollo de materiales sostenibles lo que contribuye a la disminución del impacto ambiental de los plásticos. / [CA] L'objectiu general de la present tesi doctoral va ser additivar polímers biodegradables amb colofònia i els seus derivats mitjançant l'ús de tècniques de processament convencionals i no convencionals. En aquesta tesi es presenten set treballs dins de quatre blocs d'estudi que van constituir els objectius específics de la investigació. En el primer bloc d'estudi es va realitzar una caracterització comparativa de cinc colofònies de diferents fonts, per a determinar les seues propietats i establir les diferències entre cada colofònia per al seu posterior ús i aplicació com a additius sostenibles de polímers biodegradables. En el segon bloc d'estudi es additivar colofònia en matrius de polímers biodegradables, per a això es van realitzar dos treballs. En el primer treball es va emprar poli (butilen adipat-co-tereftalat) (PBAT) com a matriu polimèrica i colofònia (GR) i un pentaeritritol èster de colofònia (UT) com a additius. El PBAT es va mesclar amb les resines en diversos continguts i les formulacions es van processar per extrusió i un posterior emotlament per injecció. En el segon treball es va emprar poli(¿-caprolactona) (PCL) com a matriu polimèrica, i com a additius es van emprar GR i cera d'abella (BW). Les formulacions es van preparar per mescla per extrusió i el processament del material es va dur a terme per una tècnica no convencional que és la manufactura additiva o impressió 3D. En el tercer bloc d'estudi es va realitzar l'additivació de materials termoplàstics utilitzant com a base un polímer biodegradable d'alt rendiment ambiental i com a additiu colofònia i els seus derivats. Com a polímer base es va emprar midó termoplàstic (TPS) i com a additius de van usar els següents derivats de colofònia: colofònia sense modificar (GR), colofònia deshidrogenada (RD), colofònia modificada amb anhidrido maleic (CM), pentaeritritol èster (LF) i èster de glicerol de colofònia (UG). La colofònia es va mesclar amb el TPS per extrusió i el processament de les mescles es va dur a terme per emotlament per injecció. En el quart bloc es va estudiar l'additivació de colofònia a matrius polimèriques mitjançant la tècnica d'electrospulverització. Es van realitzar tres treballs en els quals es va optimitzar i va implementar el procés d'electrospulverització per a la incorporació de microesferes de colofònia en matrius polimèriques. En el primer treball s'avalue l'ús d'un procés electrohidrodinàmic com a mètode d'additivació de colofònia en matrius polimèriques i es van obtindre tant microesferes com microfibres de colofònia depenent de la concentració de la solució inicial. En el segon treball es va optimitzar el procés d'electrospulverització de colofònia a partir de 24 experiments. Posteriorment, les microesferes de GR es van depositar sobre pel·lícules de per a obtindre sistemes bicapa. Els resultats obtinguts van revelar un gran potencial per a processar fàcilment sistemes bicapa. Finalment, en el tercer treball es va usar el mètode optimitzat d'electrospulverització per a additivar microesferes de colofònia sobre la capa exterior d'una màscara quirúrgica a base de polipropilè (PP), i es va determinar que el revestiment de microesferes va ajudar a mantindre la hidrofobicitat original de la capa exterior de la màscara quirúrgica. Els resultats de la tesi indiquen que la colofònia i els seus derivats són versàtils com a additius de matrius termoplàstiques biodegradables i que el procés de d'additivació pot dur-se a terme per mètodes de processament tant convencionals com no convencionals. Les troballes de l'estudi són significatius perquè la colofònia és un material natural obtingut de fonts renovables, no és tòxica i és biocompatible, de manera que el seu ús com a additiu no sols millora les propietats dels polímers biodegradables, sinó que promou l'estudi i desenvolupament de materials sostenibles el que contribueix a la disminució de l'impacte ambiental dels plàstics / [EN] The general objective of this doctoral thesis was to add biodegradable polymers with gum rosin and its derivatives, using conventional and unconventional processing techniques. This thesis presents seven works within four study blocks that constitute the specific objectives of the research. The first study block conducts a comparative characterization of five gum rosins from different sources to determine their properties and establish the differences between each rosin for their subsequent use and application as sustainable additives for biodegradable polymers. The second study block examines the compounding of biodegradable polymer matrices with gum rosin, for which two works were developed. The first work uses poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) as the polymeric matrix and rosin (GR) and a rosin pentaerythritol ester (UT) as additives. PBAT was mixed with the resins in various contents, and the formulations were processed by extrusion and subsequent injection molding. The second work uses poly(¿-caprolactone) (PCL) as a polymeric matrix and GR and beeswax (BW) as additives. The three materials mentioned are biocompatible and biodegradable. The formulations were mixed by extrusion, and the material was processed by an unconventional technique: additive manufacturing or 3D printing. The third study block compounded thermoplastic materials using a biodegradable polymer with high environmental performance as a base and gum rosin and its derivatives as additives. This study used thermoplastic starch (TPS) as the base polymer and the following gum rosin derivatives were used as additives: unmodified rosin (GR), dehydrogenated rosin (RD), rosin modified with maleic anhydride (CM), pentaerythritol ester (LF) and ester of rosin glycerol (UG). Gum rosin and TPS were mixed by extrusion and processed by injection molding. The fourth study block studies the addition of rosin to polymeric matrices using the electrospraying technique. Three works were carried out to optimize and implement the electrospraying process for adding rosin microspheres in polymeric matrices. The first work evaluated the use of an electrohydrodynamic process to add gum rosin to polymeric matrices. The process allowed gum rosin microspheres and microfibers depending on the concentration of the initial solution. The second work optimized the gum rosin electrospraying process from 24 experiments. Subsequently, GR microspheres were deposited on compression molded PCL films to obtain bilayer systems. The results revealed a great potential to efficiently process bilayer systems with high interest in sustainable agricultural, packaging, and/or biomedical applications. Finally, the third work used the optimized electrospraying method to add gum rosin microspheres to the outer layer of polypropylene (PP)-based surgical mask. The results showed that the microsphere coating helped maintain the original hydrophobicity of the outer layer of the surgical mask. The thesis results indicate that gum rosin and its derivatives are versatile as additives in biodegradable thermoplastic matrices and that both conventional and unconventional processing methods can carry out the additive process. The study findings are significant because rosin is a natural material obtained from renewable sources; it is non-toxic and biocompatible. Therefore, using gum rosin as an additive not only improves the properties of biodegradable polymers but also promotes the study and development of sustainable materials, which contributes to reducing the environmental impact of plastics. / Gracias a la Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital, por la beca otorgada (GRISOLIAP/2019/113), que me ha permitido dedicarme completamente a la realización de este proyecto. A la Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital por la ayuda para “Subvenciones para estancias de contratados predoctorales en centros de investigación fuera de la Comunitat Valenciana (BEFPI)” (CIBEFP/2021/30) / Pavón Vargas, CP. (2022). Aditivación de materiales biodegradables mediante el uso de derivados de colofonia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191385

The fabrication of microfluidic devices often requires specialized methods. The development of these methods requires careful characterization and understanding of the processes involved. Using primarily PolyJet 3D printing technology, microfluidics offers a wide scope of applications such as microfluidic benthic microbial fuel cells (MBMFCs) and electrostatic artificial muscles. MBMFCs benefit from the confinement of the microbes resulting in close proximity between the electrode and the organisms. Using a modular design called the Sponge, assembly and upscaling is possible. Electrostatic artificial muscles benefit from a microfluidic approach due to the non-linearity of electrostatic attraction creating disproportionate benefits when miniaturized. When designed with the proper architectures, these muscles offer great promise. 3D printing these MBMFCs and artificial muscles allows for mass producibility and scalability. An approach combining 3D printing and microfluidics facilitates the further development and implementation of these technologies.