Materiales para Impresión 3D FDM

En esta entrada, vamos a explicar las principales características técnicas de los materiales utilizados con impresoras 3D de filamento.

PLA (ácido poliláctico): Plástico biodegradable debido a su origen natural (maíz, patata o caña de azúcar).  Es apto para el contacto con los alimentos, y es biodegradable.

PLA Reciclado: Es PLA obtenido a partir de PLA reciclado, convertido a pellet y transformado de nuevo en filamento para impresoras 3D.

PLA 3D850 y 870: Este filamento tiene mejores propiedades que el PLA normal. Por ejemplo, soporta temperaturas de 85ºC en lugar de 55ºC del PLA normal.
Además, tiene gran resistencia mecánica similar al ABS, por tanto, podemos obtener propiedades similares utilizando PLA mejorado con su facilidad de impresión.

 También tiene menos problemas de warping durante la impresión y utiliza una temperatura de impresión entre 195ºC a 220ºC. 

ABS (acrilonitrilo butadieno estireno): Sus principales características: material muy tenaz, duro y rígido, con resistencia química a la abrasión. Es soluble en acetona. No es biodegradable, y sufre con la exposición a rayos UV. 

Requiere cama caliente entre 80ºC y 100ºC y temperatura de impresión entre 230ºC y 250ºC.

ABS Ignífugo: Es un ABS con aditivos para auto-extinguir una llama sin producir goteo de plástico. Suelen cumplir la normativa  UL94 y IEC 60695-11-10.

ABS uso médico: ABS biocompatible diseñado para uso médico y tienen la certificación Class USP VI o ISO 10993-1. Se puede mecanizar, pulir, lijar, perforar o pintar.

ABS conductivo o magnético:  Es ABS con aditivos de carbono para que sea conductor. No obstante, su aplicación no está pensada para imprimir circuitos eléctricos con este material al tener una alta resistencia, sino para fabricar piezas conductivas que sirvan para sensores electrónicos.

ASA (Acrilonitrilo estireno acrilato): Es un termoplástico similar al ABS. Es derivado del petróleo y es ampliamente utilizado en la industria por sus propiedades. Resistente a impactos y a las condiciones exteriores como lluvía, UV, cambios de temperatura…

Además, es más fácil de imprimir que el ABS, con temperaturas muy similares. Es fácil de pegar y unir con adhesivos para plásticos. Es soluble en metil etilcetona, dicloroetileno y ciclohexanona.

PETG (tereftalato de polietileno glicolizado): Filamento resistente a la humedad y a los productos químicos

Alta transparencia

Puede ser apto para la alimentación

Tiene baja contracción, lo que facilita su impresión.Puede tener un ligero defecto de refracción al dejar algún hilo en desplazamientos largos sin imprimir.

Gran resistencia a los rayos UV además de ser impermeable, por tanto es resistente a condiciones exteriores.

PETG Ignífugo: 

PETG modificado con aditivos retardantes a la llama basados en halógenos y fósforo rojo, que ralentiza la propagación del fuego porque es más resistente a prender fuego y permanecer en llamas. Está diseñado para minimizar el riesgo de que se inicie un incendio al entrar en contacto con una pequeña fuente de calor, como una pequeña llama o una falla eléctrica.

PP (Polipropileno): Filamento con alta resistencia mecánica y resistencia al impacto. 

Resistencia a la flexión. Puede recuperar la forma original sin desgaste ni fatiga, por eso es utilizado como bisagra en múltiples aplicaciones

Es respetuoso con el medio ambiente, ya que no produce residuos y permite el reciclaje continuo similar al vidrio.

Tiene una baja densidad (entre 0,9 g/cm³ y 0,91 g/cm³), por tanto es utilizado en piezas que tengan que flotar en el agua.

Alta resistencia en ambientes químicamente agresivos. 

Se recomienda para impresión 3D utilizar adherentes para una correcta fijación a la base de impresión y añadir por software bases para ampliar la superficie de contacto.

PA (Poliamida 6 y PA 12): polímero sintético con una gran resistencia y durabilidad, muy empleado actualmente en la gran mayoría de sectores de la industria.

Soporta temperaturas de hasta 180ºC sin deformarse. Alta resistencia a la fatiga.

Una gran revolución en la industria de fabricación aditiva ha sido la sustitución de piezas de metal por poliamida tales como cojinetes, engranajes, poleas, ruedas dentadas o sistemas de amortiguación.

También destaca por su utilidad como prototipos funcionales con resistencia al desgaste.

Debe ser preservado de la humedad para su correcta conservación.

Puede llegar a necesitar altas temperaturas de extrusión entre 230ºC y 280ºC.

TPU (Poliuretano termoplástico): Este Poliuretano Termoplástico se obtiene al modificar el Termoplástico Elastómero (TPE) obteniendo un material flexible resistente a impactos ideal para uso de amortiguación y vibración.

Pueden llegar a un 900% de alargamiento a la rotura.Tiene resistencia a la hidrólisis, resistencia a als bacterias y propiedades de flexibilidad incluso a baja temperatura.

Se utilizan diferentes aditivos para modificar su flexibilidad, mayor suavidad y acabado para impresión 3D.

HIPS (poliestireno de alto impacto): Material de soporte soluble que se usa a menudo con ABS. Se disuelve en limoneno químico. 

Uso para piezas ligeras y de alta calidad. Excelentes propiedades mecánicas.

Puede ser lijado y pintado con pinturas acrílicas.

 

PEEK (Poliéter éter cetona):  es un polímero termoplástico muy utilizado en la industria y la medicina por sus excelentes propiedades.

Al ser un termoplástico semicristalino, tiene alta resistencia mecánica y química que se conservan en un alto rango de temperaturas.

No absorbe humedad ambiente, es retardante de la llama de forma natural, tiene propiedades dieléctricas y para piezas de aislamiento eléctrico, sustituto de piezas metálicas como cojinetes, pistones bombas, rodamientos…

En impresión 3D, es un material técnico con necesidades avanzadas para obtener buenos resultados.

Temperatura de extrusor: 375ºC a 420ºC

Temperatura de la base: 130ºC a 180ºC

Temperatura ambiente: 70ºC a 150ºC

Una vez finalizado el proceso de impresión las piezas deben cocerse para aumentar la cristalinidad de la resina. Este proceso de recocido mejora las propiedades de resistencia mecánica al aumentar la cohesión entre capas de fabricación.

Proceso: Mantener las piezas en un ambiente controlado de 120ºC durante una hora, después aumentar a 150ºC durante una hora aproximadamente hasta que la pieza se estabilice a esa temperatura y luego bajar a 100ºC. 

Por último dejar enfriar lentamente hasta alcanzar la temperatura ambiente.

PEKK (polieteretercetona):  Polímero de alto rendimiento con una estabilidad dimensional alta, retardante de la llama y baja toxicidad del humo, elevada resistencia mecánica y química.

Temperatura de transición de cristal hasta los 186ºC, estabilidad hidrolítica a largo plazo.

PEI (poliéterimida): es un termoplástico con altas prestaciones térmicas, mecánicas y eléctricas.

Tiene mucha resistencia a la torsión, elevada resistencia a la deformación térmica, resistencia y durabilidad en condiciones exteriores, buena estabilidad dimensional, resistencia al impacto, fisiológicamente inerte (apto para el contacto con alimentos).

APLICACIONES

• Industria aeronáutica y automoción: Piezas por donde circulan líquidos, aceites y gases.

• Industria de la alimentación: Herramientas y utillajes para envasado.

• Industria electrotécnica: Aislantes y cubiertas de protección.

POM (polioximetileno o acetal): Termoplástico perteneciente a la familia de los poliacetales, es uno de los materiales más utilizados para el moldeo por inyección, similar al Polipropileno (PP) y la Poliamida (PA).

Este material de excelentes propiedades químicas, resistente al calor e insensible a los cambios de temperatura, permite su amplio uso en múltiples aplicaciones.

Como material para impresión 3D, destaca su buena adhesión entre capas durante el proceso de laminado. Tiene un color blanco natural, el cual le otorga la cualidad de no necesitar aditivos para tener buena apariencia y a la vez no alterar sus propiedades técnicas.

Tiene baja resistencia a los rayos ultravioletas, por tanto, en el exterior aunque no llega a degradarse si pueden disminuir sus propiedades. 

Para impresión 3D, tiene algunas dificultades, ya que como la mayoría de filamentos técnicos, necesita alta temperatura en el extrusor, en torno a 230ºC a 270ºC, una temperatura de base de impresión de 110ºC a 140ºC y un ambiente controlado de temperatura de unos 60ºC.

Tiene alta contracción durante el proceso de impresión 3D, por tanto el uso de bases, faldas y contornos para aumentar la adhesión a la base de impresión son necesarias.

 

Fibra de carbono:La fibra de carbono es una fibra sintética constituida por uniones de carbono. Los filamentos con fibra de carbono, están compuestos por polímeros de base como PLA o nylon y otra parte por finos hilos de fibra de carbono.

Este aditivo crea un refuerzo que mejora las propiedades mecánicas del plástico base considerablemente. Esta mayor rigidez se logra pero se pierde flexibilidad. Su principal aplicación son piezas que no se puedan doblar o flexionar como carcasas, estructuras…

Aditivos Cerámicos: Son filamementos formado por materiales como el carburo de silicio, el boruro de silicio o el nitruro de silicio. Su aplicación son piezas que tengan que resistir altas temperaturas.

Aditivos de arena: Perteneciente al grupo de los materiales cerámicos, se utilizan para crear piezas de alta resistencia a la abrasión y a una exposición continua de alta temperatura.

Aditivos de cemento: Material cerámico, mezclado con agregados pétreos y agua. Es una tecnología que actualmente se encuentra en expansión ya que abre una nueva forma de construcción a la que conocemos hasta ahora. Sin duda, en los próximos años veremos una expansión de esta tecnología, usos y aplicaciones.

Madera y piedra: Los filamentos que incorporan madera o piedra, estan compuestos en una parte de plástico como base y luego partículas de madera o piedra para otorgar la apariencia a estos materiales. Su principal uso es la decoración para simular objetos de otros materiales ahorrando costes en su fabricación.

Ceras: Este material necesita de impresoras 3D especializadas ya que deben de incluir alguna herramienta de fresado en ciertos procesos. Su uso esta orientado a la fundición, aunque en la actualidad, las resinas para impresoras DLP estan sustituyendo de forma más rentable y rápida estas técnicas.

Tejidos biológicos: utilizados en la impresión, utilizan un material formado por material celular. Se deposita capa a capa similar al proceso de impresión de termoplásticos.

Su principal uso es la medicina ya que se estan empezando a crear tejidos como piel, tendones o incluso órganos a nivel industrial. En investigaciones futuras, pensamos que se podrán imprimir incluso nervios y riego sanguíneo aunque todavía es pronto. 

 

Esperamos que esta información sea de utilidad.

 

 Más información, en www.ingeniotriana.com.

 

Visita nuestra web y obtén más información técnica sobre filamentos.