IMPRESORAS 3D


Materiales para la impresión 3D

30/03/2021

CATEGORíA: Consumibles MARCA: Abax Innovation Technologies

Es clave conocer los diferentes materiales de impresión 3D y ver cual de ellos se adapta mejor a las necesidades y a las características del objeto que se quiere conseguir. Descubre todos los detalles sobre el filamento PLA, ABS y otros materiales para tu impresora 3D


 

Un nuevo tutorial de ABAC Innovation Technologies.

 

Los plásticos, materiales de impresora 3D: FDM-FFF

Las tecnologías de deposición fundida se basan en utilizar polímeros termoplásticos (denominados plásticos comúnmente) que vienen en formato de hilo o filamento en una bobina y que se extruyen para convertirlos en las sucesivas capas que forman la pieza.

 

ABS

Acrilonitrilo butadieno estireno, uno de los más utilizados. Se usa en la industria del automóvil, telefonía y muchas otras. Contiene una base de elastómeros que lo hace más flexible y resistente a los choques. Una de sus grandes ventajas es que puede aguantar tanto temperaturas muy bajas (-20 °C) como muy elevadas (80 °C). Sin embargo, no es biodegradable. Es necesario imprimirlo en una impresora cerrada que además tenga la funcionalidad de eliminación de partículas. También es importante no olvidar que este tipo de filamentos al tener que imprimirse a altas temperaturas tienden a desformarse cuando se enfrían.

 

Propiedades del filamento ABS:

 

Dureza: Alta | Flexibilidad: media | Durabilidad: Alta

Dificultad de uso: Media

Temperatura de impresión 210 ºC – 250 ºC

Temperatura de la cama de impresión 80 ºC – 110 ºC

Contracción/deformación: Considerable

Soluble: En ésteres, cetonas y acetona

Seguridad alimentaria: No seguro

 

Por sus características y propiedades se recomienda utilizar el filamento ABS en caso de realizar estructuras tridimensionales que requieran ser resistentes. Por ejemplo, puedes usarlo para carcasas de teléfonos, juguetes sometidos a gran desgaste, mangos de herramientas, componentes de las molduras de los automóviles y cajas eléctricas.

 

Ventajas y desventajas del filamento ABS:

 

Ventajas: Alta resistencia, muy duradero, resistente a altas temperaturas

Desventajas: Se deforma al imprimirse, emite humos nocivos, requiere un cabezal de impresión de alta temperatura

 

PLA

El ácido poliláctico o PLA es biodegradable en las las condiciones adecuadas. Se fabrica a partir del almidón de maíz y se caracteriza por su facilidad de uso. Las temperaturas de impresión rondan entre 190ºC a 230ºC. Es utilizado por la mayoría de las máquinas de FDM y lo fabrican en muchos colores.

 

Propiedades del PLA:

 

Dureza: Alta | Flexibilidad: Baja | Durabilidad: Media

Dificultad de uso: Baja

Temperatura de impresión 180 ºC – 230 ºC

Temperatura de la cama de impresión: 20 ºC – 60 ºC (aunque no es necesaria)

Contracción/deformación: Mínima

Soluble: No

Seguridad alimentaria: Normalmente el natural sí es compatible con usos alimentarios pero hay que consultas las especificaciones de cada fabricante

 

¿Alguna vez te has preguntado cuando no se debería usar un filamento PLA? Realmente el PLA en comparación con otros materiales de impresión 3D es frágil. Sería ideal evitar utilizarlo a la hora de llevar a cabo la impresión de estructuras que podrían doblarse o torcerse con frecuencia, por ejemplo, carcasas de móviles o herramientas.

 

Ventajas y desventajas del PLA:

 

Ventajas: Facilidad de impresión, amplia variedad de colores y estilos, biodegradable.

Desventajas: Quebradizo, propiedades mecánicas mediocres.

 

Comparativa del filamento PLA vs filamento ABS

A continuación podemos ver las principales diferencias:

 

 

ASA

Técnicamente conocido como Acrilonitrilo estireno acrilato tiene propiedades similares al ABS, pero con una mayor resistencia a los rayos UV. También es posible encontrar alguna complicación a la hora de imprimir con este material. Los ajustes de impresión son muy similares a los utilizados por el ABS, en el caso de ASA hay que tener especial cuidado con hacerlo con una máquina con cámaras cerradas o en un espacio abierto debido a las emisiones del estireno.

 

Propiedades del ASA:

 

Estructura: amorfa

Opacidad: opaca

Densidad: 1.06-1.08

Contracción: 0,2 al 0,7%

Temperatura de fusión: (sin recocer) 77° – 102°C (recocido) 88° – 104°C

Temperatura de servicio 75°C

 

Ventajas y desventajas del ASA:

 

Ventajas: Resistencia a los golpes, reducción de deformidad, excelente estabilidad dimensional, resistente al rayado y altamente resistente a los productos químicos, calor y envejecimiento.

Desventajas: no soporta algunos ácidos concentrados, algunos filamentos son muy costosos y absorbe humedad del ambiente.

 

PET

El tereftalato de polietileno o PET, comúnmente es que se usa en las botellas de plástico que utiliza la industria alimentaria. Es, gracias a ser muy inerte, el filamento ideal para piezas destinadas a estar en contacto con alimentos. Tiene alta resistencia y es semirígido. No libera ningún olor durante la impresión y es 100% reciclable.

 

Propiedades del PET:

 

Dureza: Alta | Flexibilidad: Media | Durabilidad: Alta

Dificultad de uso: Baja

Temperatura de impresión 220 ºC – 250 ºC

Temperatura de la cama de impresión 50 ºC – 75 ºC

Contracción/deformación: Mínima

Soluble: No

Seguridad alimentaria: Consulta las especificaciones del fabricante

 

Se recomienda la utilización del material PETG (con adiciones de Glicol) para la realización de aquellas estructuras las cuales puedan estar sujetas a altas presiones, como por ejemplo las piezas mecánicas. Este filamento destaca entre otros por su resistencia a los golpes, su flexibilidad y la resistencia que presenta frente al calor, por lo que es ideal para este tipo de piezas industriales.

 

El PETG en muchas ocasiones se localiza como un término medio entre ABS y el PLA. Esto se debe al hecho de que la ‘G’ del final viene de “glicolizado” y el glicol hace que el filamento sea más frágil, translucido y más fácil de usar que el PET. No obstante, el PETG es más flexible y duradero que el PLA y más sencillo de extruir que el ABS.

 

Es necesario tener en cuenta tres aspectos fundamentales cuando se trabaje con PETG:

 

El PETG absorbe la humedad del aire y esto tiene un efecto negativo en la impresión. Esto se debe a que el material es higroscópico. Por lo tanto, se recomienda estar en un lugar seco y fresco durante el trabajo de impresión 3D.

No se recomienda utilizar el material PETG para aquellas estructuras con soporte pues al ser un material adhesivo puede complicar la impresión 3D.

 

Es más fácil de rayar material PETG que ABS.

 

Ventajas y desventajas del PET:

 

Ventajas: Flexible, duradero, fácil de imprimir

Desventajas: Sensible a la humedad, la superficie se raya fácilmente

PC o Policarbonato

 

El policarbonato (PC) material adecuado para muchas aplicaciones de ingeniería. Es capaz de soportar altas temperaturas, tiene tendencia a absorber humedad del aire. Se recomienda su almacenamiento en recipientes herméticos para evitar que merme su rendimiento y resistencia.

 

Se requieren temperaturas muy altas para la impresión, si no se hace adecuadamente es posible que muestre una separación de capas, esto ocurre al imprimirlo con una temperatura demasiado baja, o si se permite un enfriamiento excesivo. Los filamentos de policarbonato que existen actualmente contienen aditivos que permiten que el filamento se imprima a temperaturas más bajas.

 

Propiedades del PC:

Dureza: Muy alta | Flexibilidad: Media | Durabilidad: Muy alta

Dificultad de uso: Media

Temperatura de impresión 270 ºC – 310 ºC

Temperatura de la cama de impresión 90 ºC – 110 ºC

Contracción/deformación: Considerable

Soluble: No

Seguridad alimentaria: No seguro

 

Por sus características mecánicas y ópticas (es traslúcido), el material PC es ideal para la realización de proyectos de pantallas o iluminación, además de la realización de piezas que tengan que ser resistentes y no desformarse con el calor. Por ejemplo, piezas de industria automotriz .

 

Ventajas y desventajas del PC:

Ventajas: Extremadamente fuerte, resistente al calor y al impacto físico

Desventajas: Sensible a la humedad, requiere una temperatura de impresión muy alta

 

Nailon

La Poliamida 6, conocida como nailon, pertenece a una familia de polímeros sintéticos los cuales, comparados con la mayor parte de los filamentos utilizados para impresoras 3D, es el primero en dureza, flexibilidad y durabilidad. Es un material utilizado por muchas industrias debido a sus características y propiedades.

 

Propiedades del Nailon:

 

Dureza: Alta | Flexibilidad: Alta| Durabilidad: Alta

Dificultad de uso: Media

Temperatura de impresión 240 ºC – 260 ºC

Temperatura de la cama de impresión 70 ºC – 100 ºC

Contracción/deformación: Considerable

Soluble: No

Seguridad alimentaria: Consulta las especificaciones del fabricante

Se recomienda la utilización de este material para cualquier estructura que tenga que soportar altas temperaturas y requiera ser flexible

 

Ventajas y desventajas del Nailon:

 

Ventajas: Alta resistencia, muy flexible y duradero

Desventajas: Suele ser caro, sensible a la humedad, requiere una alta temperatura en el cabezal y en la cama de impresión

 

PP

El material de impresión 3D llamado Polipropileno, es un material fuerte, ligero, resistente a químicos y puede también tener contacto con los alimentos lo que le convierte en un material de impresión con muchas aplicaciones e industrias. Realmente se sabe que el PP es un material difícil de extruir debido a la baja adhesión de las capas y que tiende a desformarse.

 

Propiedades del PP:

 

Material ligero: es uno los plásticos con menos densidad, entre 0.895 y 0.92 g/cm3.

Estructura cristalina: las formas isostáticas tiene mayor grado de cristalinidad y mayor resistencia mecánica.

Alta resistencia mecánica

Excelente aislante eléctrico

Baja absorción de humedad: el polipropileno no se daña con el agua por la bajísima absorción de humedad.

Alto punto de fusión: el punto de fusión del polipropileno está en torno a los 160 ºC, lo que hace que se pueda utilizar en aplicaciones de alta temperatura a las que no se pueden utilizar otros polímeros. Para el uso continuo se recomienda una temperatura máxima de 100 ºC.

Resistencia química: el polipropileno es altamente resistente a la corrosión tanto por agentes ácidos como por agentes alcalinos. También es muy resistente a la acción de detergentes y sustancias electrolíticas.

Es cierto que el PP es un material que cumple prácticamente todas las necesidades de impresión requeridas para un servicio. Aun así, es necesario tener presente el hecho de que, aunque sea un material utilizado en alimentación, durante el trabajo de impresión FDM se crean capas las cuales pueden tener bacterias.

 

Ventajas y desventajas del PP:

 

Ventajas: Fuertes propiedades mecánicas, resistente a los agentes químicos

Desventajas: Difícil de imprimir, propenso a la deformación, poca adherencia de las capas

Imprimabilidad PLA, ABS y otros materiales

 

En la siguiente imagen presentamos las diferencias de imprimibilidad de los distintos filamentos PLA, ABS, y otros materiales para impresora 3D.

 

 

Otros materiales de impresora 3D FDM/FFF

Además del filamento ABS, PLA y el resto de filamentos principales ya presentados, hay otros muchos muy interesantes de conocer.

 

Termoplásticos de alto rendimiento

Filamentos de alto rendimiento que tienen características mecánicas similares a los metales. Existen varios tipos de polímeros de alto rendimiento, como PEEK, PEKK o ULTEM; se distinguen por su familia, como las poliariletercetonas (PAEK) o las polieterimidas (PEI). Estos filamentos tienen una resistencia mecánica y térmica muy alta, son muy fuertes y mucho más ligeros que algunos metales. Estas propiedades las hacen muy atractivas en los sectores aeroespacial, automotriz y médico.

Debido a sus características no es posible imprimirlos en todas las impresoras. Es necesario que la impresora 3D tenga una placa de calentamiento capaz de alcanzar al menos 230 ° C, una extrusión a 350 ° C y un recinto cerrado.

Materiales de impresora 3D flexibles

La ventaja de estos filamentos es que permiten el desarrollo de objetos elásticos, muy utilizado en la industria de la moda.

En general tiene las mismas características de impresión que el PLA, y puede ser encontrado con diferentes rangos de rigidez. Se recomienda únicamente prestar atención a que el tipo de extrusor sea el adecuado para evitar atascos en la máquina.

 

TPE, TPU, TPC

Son materiales plásticos con propiedades elásticas. Esto les convierte en      elementos flexibles y duraderos. Se utilizan en diversas industrias como la automotriz. El TPE (caucho) se corresponde a un grupo de copolímeros, son suaves y elásticos y difíciles de extruir. El TPU (Poliuretano termoplástico) es una variante del TPE, pero este es más rígido y duradero por lo que se utiliza más frecuentemente. Por último, el TPC, es otro tipo de TPE, pero con menos uso que el TPU, se diferencia del resto por la alta resistencia que presenta ante tratamientos químicos.

 

Materiales Híbridos

Existen diferentes tipos de materiales que mezclan una base de un plástico común y que incluyen polvos o fibras que dan un color o acabado diferente a los tradicionales. Normalmente, están compuestos en un 70% de polímero y en un 30% por el material híbrido.

Finalmente, dentro de los filamentos que consideramos híbridos y siguiendo la misma regla de fabricación, están los que mezclan materiales rocosos, como el cemento, los ladrillos o la arena. Que dan una textura completamente diferente a cada uno de los modelos.

 

Fibras de carbono

Los filamentos que incluyen fibras de carbono han ido adquiriendo cada vez más popularidad gracias a su increíble resistencia manteniendo en las piezas fabricadas un peso inferior en comparación con otros materiales.

Los filamentos con estas características incluyen pequeñas fibras de carbono en un material base que puede ser PLA, PETG, Nylon, ABS, o Policarbonato, mejorando las propiedades de cada uno. Los ajustes de impresión suelen ser los requeridos por su material base, aunque es importante contar con un hardware adecuado ya que las fibras de carbono pueden provocar la obstrucción de las boquillas de impresión.

 

Materiales de impresora 3D Magnéticos

El material magnético es una composición de PLA o ABS con unos polvos de hierro, lo cual le da el toque magnético, ya que está magnetizado. Es necesario tener en cuenta que los elementos resultantes de la impresión se pegarán a los imanes, pero NO son imanes.

Utiliza este tipo de material se debe utilizar cuando se quiera que los elementos que imprimamos quepan en una superficie magnética.

 

Madera

Existen muchos filamentos que combinan PLA con madera, se pueden encontrar en el mercado filamentos a base de madera que contienen polvos de bambú, cereza, coco, corcho y olivo. La presencia de estos materiales dentro del filamento hace que el resultado final sean piezas con una textura más orgánica.

Aunque es cierto que los resultados estéticos de este material son ideales, hay que mencionar que la resistencia y flexibilidad del mismo es baja. También es necesario tener cuidado con la temperatura de impresión pues este filamento no soporta temperaturas muy elevadas ya que quedará como madera quemada.

 

Conductivo

Consiste en la combinación de un elemento conductor con un filamento ABS o PLA en una impresora de doble extrusión. Aunque este tipo de filamento 3D solo admite un voltaje de baja tensión, podrás llevar a cabo gran cantidad de proyectos electrónicos.

 

Fosforescente

Solo es necesario poner los elementos impresos con este material bajo la luz del día o bajo luz artificial, luego solo esa necesario apagar la luz. Los materiales fosforescentes se mezclan con una base de PLA o ABS. Este material brilla porque almacena energía antes de liberarla.

 

Arcilla/cerámica

El material cerámico o arcilla se forma con filamento plástico más unos polvos cerámicos que le dan el toque arcilloso o cerámico. El resultado estético es bueno. Una característica común entre estos filamentos es la fragilidad, lo que requiere cuidado al manipularlos e imprimirlos.

Este filamento 3D es perfecto para ti si deseas lograr un efecto de cerámica hecha a mano y combinarlo con la precisión que ofrece la impresora 3D.

 

Los materiales de impresora 3D solubles

Los plásticos solubles pueden ser utilizados igualmente para imprimir soportes de impresión (en función de la complejidad y de la tecnología utilizada para la pieza deseada) que serán disueltos en la etapa siguiente. Los plásticos solubles más utilizados actualmente son el HIPS (Poliestireno de alto impacto) y el PVA (acetato de polivinilo). El primero se asocia con el ABS, y puede ser disuelto con limoneno, por el contrario el PVA se asocia con el PLA y se disuelve únicamente con agua. Existen igualmente los filamentos BVOH o copolímero de butanodiol y alcohol vinílico, muy popular últimamente en la impresión 3D de doble extrusión por ser un material de soporte soluble en agua, de acuerdo con los expertos tiene mejor solubilidad que el PVA y es compatible con múltiples materiales.

 

Limpieza

Este tipo de materiales de impresión 3D a diferencia del resto, no es utilizado para llevar a cabo la impresión de objetos, sino para llevar a cabo la limpieza de los extrusores de las impresoras. Lo que hacen es eliminar todos los restos que se puedan haber quedado en el extrusor de impresiones previas.

 

Consiste en insertar de forma manual, el material de limpieza en el cabezal de impresión, este empuja el material y luego enfría el hotend, retirando posteriormente el filamento. La temperatura de impresión a la que debemos de someter al material de limpieza dependerá del tipo de filamento que se ha utilizado anteriormente, teniendo en cuenta también el filamento que se va a utilizar posteriormente.

 

Sobre Abax Innovation Technologies

Abax Innovation Technologies es una empresa madrileña expertos en fabricación de maquinaria 3D con amplia experiencia en ingeniería. Fabrican impresoras 3D para uso personal e industrial y fresadoras CNC. Además de vender materiales de fabricación aditiva, en Abax Innovation Technologies ofrecen servicio de diseño 3D que permite a los clientes delegar sus necesidades de modelado 3D en un equipo profesional, ofreciendo la mejor solución para cada caso, y obteniendo un fichero apto para la impresión en 3D.

 

Más información: www.abax3dtech.com

 

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