Antes de entrar en los tipos y características de los filamentos para impresión 3D (FDM) es decir los filamentos usados en el modelado por deposición fundida, veamos qué otros procesos de impresión 3D existen:
Procesos de impresión 3D de plásticos
Las tres tecnologías de impresión 3D de plástico más comunes hoy son:
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Las impresoras 3D de modelado por deposición fundida (FDM) construyen piezas al derretir y extrudir un filamento termoplástico que un extrusor deposita capa por capa en el área de impresión.
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Las impresoras 3D de estereolitografía (SLA) usan un láser para curar resinas líquidas termoendurecibles y convertirlas en plástico endurecido en un proceso conocido como fotopolimerización.
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Las impresoras 3D de sinterizado selectivo por láser (SLS) usan un láser de alta potencia para fundir pequeñas partículas de polvo de termoplástico.
Aquí te presentamos una lista de los 10 materiales más utilizados dentro de la manufactura aditiva. Pero antes veamos una tabla con las principales características:
| Material | Características | Aplicaciones |
|---|---|---|
| ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) | Tenaz y duradero Resistente a impactos y al calor Necesita una plataforma caliente para imprimirse Necesita ventilación |
Prototipos funcionales |
| PLA (ácido poliláctico) | Los materiales de modelado por deposición fundida más fáciles de imprimir Rígidos, fuertes pero frágiles Menos resistentes al calor y a los productos químicos Biodegradables Inodoros |
Modelos conceptuales Prototipos estéticos |
| PETG (tereftalato de polietileno glicolizado) | Compatible con temperaturas de impresión más bajas para una producción más rápida Resistente a la humedad y a los productos químicos Alta transparencia Puede ser apto para la alimentación |
Aplicaciones impermeables Componentes de fijación mediante presilla |
| Nylon | Resistente, duradero y ligero Duro y parcialmente flexible Resistente al calor y a los impactos Muy difícil de imprimir con el FDM |
Prototipos funcionales Piezas resistentes al desgaste |
| TPU (Poliuretano termoplástico) | Flexible y estirable Resistente a impactos Excelente amortiguación de vibraciones |
Prototipos flexibles |
| PVA (alcohol polivilínico) | Material de soporte soluble Se disuelve en el agua |
Material para soportes |
| HIPS (poliestireno de alto impacto) | Material de soporte soluble que se usa a menudo con ABS Se disuelve en limoneno químico |
Material para soportes |
| Materiales compuestos (fibra de carbono, kevlar, fibra de vidrio) | Rígidos, fuertes o extremadamente resistentes Compatibilidad limitada a algunas impresoras 3D FDM industriales caras |
Prototipos funcionales Guías, fijaciones y herramientas |
¿Cuáles son los materiales que se pueden imprimir con la tecnología FDM?
Hoy en día, la selección de materiales entre los que se puede elegir para realizar su proyecto de impresión 3D FDM es muy grande. A veces se subdividen según su finalidad de uso o según el costo de €/kg muy diferente entre las diferentes familias.
Veamos primero tres importantes macroáreas de uso:
- Consumer: materiales que son muy fáciles de procesar por cualquier tipo de consumidor, a menudo utilizados en la impresión 3D casera;
- Prosumer: materiales que requieren más habilidades y experiencia, pero que responden a requisitos de diseño más estrictos;
- Industrial: los mejores materiales que se pueden procesar con esta tecnología, ahora comúnmente utilizada en las industrias de la automoción, aeroespacial, etc.
A continuación, vamos a verlos.
1. PLA
Para muchos, es el filamento más utilizado gracias a su estabilidad. Se obtiene de materia prima como el maíz y el trigo, lo que evita la generación de gases tóxicos, por lo que además es un material reciclable que ofrece una gran facilidad de uso a aquellos que dan sus primeros pasos en la impresión 3D, además de tener una gran gama de colores.
2. PETG
Un filamento muy parecido al PET, plástico utilizado para envases de comida y bebidas, que tiene una resistencia muy alta ante la corrosión, la temperatura, los impactos y algunos agentes químicos; así mismo, es impermeable, por lo que tiene una reducida absorción de humedad, convirtiéndolo así en el material adecuado para conservar alimentos.
Lamentablemente, una de las desventajas de este filamento es que no es biodegradable.
3. ABS
Este tipo de filamento se caracteriza por su resistencia y es, sobre todo, empleado en ambientes profesionales ya que soporta tanto impactos de gran potencia, como altas temperaturas.
El ABS es utilizado en gran parte de los procesos de fabricación actuales: piezas de Lego, carcasas de electrodomésticos, componentes de automóvil y un sinfín de usos.
Cabe mencionar que el ABS, también se puede pulir, lijar, limar, agujerear, pintar y pegar con extrema facilidad, manteniendo una buena calidad en su acabado.
4. Nailon
El nailon, una conocida familia de polímeros sintéticos utilizados por muchas industrias, es el campeón de pesos pesados en el mundo de la impresión 3D. En comparación con la mayoría de los filamentos para impresoras 3D, el nailon es el número 1 en términos de dureza, flexibilidad y durabilidad, esto según datos de la revista All3DP.com
5. TPE, TPU, TPC
Los elastómeros termoplásticos (TPE) son plásticos con propiedades elásticas, lo que los hace extremadamente flexibles y duraderos. Gracias a esto, se encuentran regularmente en piezas de automóviles, electrodomésticos y equipos médicos.
6. PC (policarbonato)
El policarbonato es extremadamente duradero, ya que es resistente a los golpes y el calor. También es transparente y es por estas características que se utiliza para cristales a prueba de balas, máscaras de buceo y pantallas de dispositivos electrónicos.
7. PC -ABS
Tras la combinación de policarbonato y ABS, se obtiene un termoplástico fuerte de gran dureza y resistencia térmica, además de ser bastante flexible. Generalmente es utilizado en el sector automotriz y en el sector de las telecomunicaciones, así como para aplicaciones relacionadas con la electrónica.
8. Fibra de carbono
Cuando filamentos como PLA, ABS, PETG o nailon se refuerzan con fibra de carbono, se obtiene un material de gran rigidez y relativamente ligero. Dichos componentes son los aliados perfectos para aplicaciones estructurales que deben soportar una amplia gama de diferentes condiciones de uso.
9. ULTEM 985
Es un polímero amorfo de alto rendimiento que combina excelentes propiedades térmicas, estabilidad dimensional excepcional, retardante de llama inherente y buena resistencia química.
10. Acabados especiales
Dentro de la manufactura aditiva también existen materiales que ofrecen acabados muy parecidos a otro tipo de materiales; aquí te dejamos el ejemplo:
¿Cómo elegir el material para la impresión 3D FDM de un prototipo?
La elección del material adecuado es una etapa de diseño importante del proyecto. En base a los requisitos de diseño, el entorno de trabajo y las situaciones de estrés de la pieza, se debe buscar el compromiso adecuado ofrecido por la gama actual de materiales.
A continuación, se indican los principales factores que hay que tener en cuenta a la hora de elegir el material.
Resistencia mecánica: es la propiedad más fácil de entender y la que primeramente reduce el campo de elección del material para nuestro prototipo. Es conveniente tener un coeficiente de seguridad y no limitarse a utilizar el valor máximo de la carga que tendrá que soportar nuestro componente; también es cierto que elegir un material de alto rendimiento para un objeto estático sin motivo sólo aumentaría los costes;
Temperatura de uso (HDT- CUT): La HDT o Temperatura de deformación térmica, indica la temperatura a la que una probeta sometida a una carga se flexiona y deforma plásticamente, mientras que la CUT o Temperatura de uso continuo, indica la temperatura a la que el material puede trabajar de forma continua durante un periodo indefinido. Ambos datos son cruciales para la elección del material, ya que la resistencia mecánica suele estar en función de la temperatura de empleo;
Imprimibilidad: inevitablemente, los requisitos de impresión, tanto en términos de temperatura como de tamaño, limitan la elección de los materiales que pueden procesarse correctamente con la impresora 3D. No hay que minusvalorar estos requisitos: aunque se consiga imprimir algo, los resultados pueden no ser repetibles;
Acabado: en caso de que se necesite un buen resultado estético (presentaciones corporativas o ferias) será necesario evaluar si el material elegido puede ser tratado con acabados superficiales y de qué tipo: algunos materiales muy performantes en la impresión 3D FDM, no ofrecen un resultado estético agradable;
Precio: por último, pero no menos importante, juega un papel en el proceso de decisión como en todas las cosas, limitando las opciones de fabricación de piezas.
