Materiales básicos en impresión 3D: la guía definitiva 2022

Guía para conocer las características de los materiales básicos de impresión 3D y consejos para imprimirlos.

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Resumen

En esta entrada del blog os resumimos los principales tipos de filamentos utilizados en impresión 3D. Examinaremos las características, aplicaciones y las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos. Además, os daremos algunos consejos basados en nuestra experiencia profesional con el servicio de impresión 3D a la carta.

Aunque el PLA es el material más versátil, y con el que podremos resolver el 90% de nuestras necesidades diarias, existen otros tipos tanto o más interesantes que este: ABS, PETG, flexibles, …y toda una gama de materiales técnicos avanzados. ¿Estás listo? ¡Vamos allá!

El material por excelencia: el PLA (Poliácido Láctico)

2-PLA

El PLA es el filamento más extendido y utilizado a nivel maker en todo el mundo. Su mejor virtud es la facilidad para imprimir y con el que, probablemente, obtengas los mejores resultados. Por esa razón suele venir con todas las impresoras 3D y es el más ampliamente comercializado.

Sus ventajas principales son:

       – Facilidad de impresión.

 – Es el material con menos warping. El warping es la curvatura o deformación que se produce en las piezas al enfriarse, este efecto es especialmente importante en piezas grandes. Este efecto es prácticamente inexistente en el PLA.

     – El filamento es de origen natural y surge a partir de materias primas renovables.

     – No necesita cama caliente.  

     – Enorme variedad de colores. A día de hoy puedes encontrar casi cualquier color en PLA, incluso tonalidades especiales, como el verde militar o el nafta que tenemos disponible en nuestra web.

Sus desventajas son:

       – Baja resistencia térmica, la temperatura de reblandecimiento del PLA es cercana a los 60ºC. Esto hace que aunque la mayor parte de los problemas cotidianos puedan resolverse a bajas temperaturas, ciertas aplicaciones más técnicas o que se ubiquen en zonas exteriores puedan llegar a degradar la pieza.  

       – Baja resistencia mecánica.

        – Sensible a la humedad.

Parámetros de impresión recomendados:

Aunque desde The3dventure creemos que cada impresión y filamento merece un perfil único de laminador, aquí os damos unos consejos para tratar de pulir vuestras impresiones:

        – Temperatura extrusor cercana a los 200ºC. Cuanto mayor sea la temperatura, más se agrava el problema del stringing o los hilillos. Esta temperatura es un buen punto compromiso entre buen flujo y una reducción de hilos.

  – Superficie de impresión a 60ºC, en caso de utilizar un fleje de mucho espesor algunos makers recomiendan subir la temperatura unos 10ºC, nosotros con 60ºC no tenemos ningún problema de adhesión.  Si quieres una ayuda adicional, puedes utilizar 3Dlac o laca Nelly.

        – Ventilador de capa 100%

     – Distancia retracción, este suele ser un punto bastante controvertido y que depende directamente de tu impresora, en cualquier caso, si tienes extrusión directa, una retracción entre 0,5 mm y 1.5 mm debería ser suficiente. Para el caso de Bowden, una retracción entre 3 y 6 mm es lo recomendable. Desde the3dventure recomendamos partir de un valor bajo inicial (0,5 o 3 mm respectivamente) y ver los resultados de un test de retracciones (https://bit.ly/3npltDu), si tenemos muchos hilillos, subir 0,5 mm y repetir el proceso. 

¿Es realmente biodegradable el PLA?

 

A pesar de provenir de materias primas renovables, el material no es biodegradable, aunque si es reciclabe. Esto es un error muy común y extendido en el mundo de la impresión 3D, por eso desde the3dventure insistimos en que no debe confundirse el término compostable con biodegradable. Si quieres ampliar más información, consulta el pedazo artículo de nuestros compañeros de 3DNatives (https://bit.ly/32PcTm3 )

La alternativa resistente: el ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno)

3-ABS

El ABS es un material procedente del petróleo, muy utilizado en industria y que presenta una serie de dificultades para imprimirlo correctamente. Pero te estarás preguntando:¿por qué es tan difícil de imprimir? Bueno, además del temidísimo fenómeno de warping, este material exige unas temperaturas bastante altas, tanto de impresión (240ºC aproximadamente) como de cama (80-100ºC) y tener un entorno de temperatura controlado sería lo ideal.

Sus ventajas principales son:

   – Mejor resistencia térmica que el PLA: resiste hasta los 90ºC sin degradarse

   – Buena resistencia mecánica.

   – Resistente a sustancias químicas.

   – Ligero

   – Buena resistencia a los golpes.

   – Facilidad de postprocesado.

 

Como principales desventajas destacan:

– Se recomienda el uso de cámara cerrada para evitar variaciones térmicas o corrientes de aire.  Esto se relaciona con el warping.

    – Emisión de olores.

    – Contracción más rápida que el PLA, con lo que la pieza puede resquebrajarse (cracking).

– Requiere altas temperaturas de impresión.

    – No es biodegradable y proviene de recursos no renovables.

Parámetros de impresión recomendados:

        – Temperatura extrusor cercana a los 240ºC. Cuanto mayor sea la temperatura, más se agrava el problema del stringing o los hilillos. Esta temperatura es un buen punto compromiso entre buen flujo y una reducción de hilos.

        – Superficie de impresión a 80ºC, en este caso se recomienda encarecidamente utilizar laca Nelly o 3Dlac, ya que ayudan mucho a reducir el efecto warping.

        – Cámara cerrada, en nuestro taller contamos con una impresora de alta temperatura completamente cerrada para esta clase de trabajos.

        – Ventilador de capa apagado, esto se relaciona con el cracking, ya que cambios de temperatura bruscos pueden producir la delaminación de la pieza.

        – Distancia retracción, ocurre un poco lo mismo que con el PLA. Las retracciones dependen del sistema de extrusión (directo o bowden), una recomendación general es empezar en valores bajos (0.5 mm o 3 mm directa y bowden respectivamente) e ir subiendo si en el test de retracciones tenemos muchos hilillos.

El sustituto perfecto del ABS: el PET-G (Tereftalato de polietileno – Glycol)

Es el plástico más usado en el mundo: puedes encontrarlo en botellas, envases para alimentación, fibras textiles… Es un material transparente, con muy buena resistencia química y apto para uso alimentario.

La variante del PET que usamos en impresión 3D es el PETG (también lo puedes encontrar escrito PET-G o PET G). La G del final significa Glycol-modificado, y se refiere a un cambio en la estructura química del polímero que lo hace más transparente, menos frágil y más fácil de procesar que el PET común. Con estas mejoras y su facilidad de impresión el PETG se ha convertido en uno de los materiales más usados en impresión 3D.

Las ventajas del PET-G son:

      – Mayor elasticidad que el PLA, la rigidez (lo contrario que la flexibilidad) hace que el PLA no sea muy adecuado para piezas mecánicas. Por su parte, el PET-G presenta una mayor flexibilidad lo que lo hace más adecuado para aplicaciones técnicas.

     – Facilidad de impresión, el PETG es tan fácil de imprimir como el PLA.

      – Temperaturas de reblandecimiento superiores al PLA, hasta los 70-80ºC

      – Fácil mecanizado.

 

Las desventajas del PET-G son:

      – No es biodegradable.

       – Se contrae durante el enfriamiento.

        – Las retracciones son un poco más difíciles de configurar que con PLA.

      – Menor flexibilidad que el ABS.

Parámetros de impresión recomendados:  

     – Temperatura extrusor cercana a los 230ºC.

      – Superficie de impresión a 65-70ºC

      – Ventilador a un 80%

      – Distancia retracción, similar a la del PLA.

En cualquier caso, la tendencia actual es sustituir el ABS por PET-G, dado que sus características técnicas son similares pero la dificultad de imprimir este material es mucho menor.

Cuando lo que buscas no es dureza sino elasticidad: Filamento flexible TPU (poliuretano termoplástico)

Los filamentos flexibles (elástomeros) abren un nuevo mundo de posibilidades para el mundo maker y profesional. Al combinar las propiedades del plástico y el caucho, es posible producir piezas elásticas y resistentes, que son fáciles de doblar o comprimir.

El TPU se usa a menudo en la industria del deporte para calzado deportivo y en el caso de la industria, para realizar uniones flexibles, tales como juntas o elementos de amortiguación. A nivel maker, es posible utilizarlo para realizar pulseras, colgantes o pequeños juguetes.

Entre las ventajas de este material destacan:

– Buena resistencia a impactos.

   – Alta capacidad de estiramiento.

   – Material reciclable.

   – Gran resistencia a la fatiga.

Las desventajas principales son:

   – Dificultad intermedia para imprimir. Sobre todo en las retracciones, por lo que muchos expertos recomiendan quitarlas (aunque es posible imprimir con retracciones bajas mejorando la calidad).

   – Pérdida de elasticidad con el tiempo y la temperatura.

– Es recomendable imprimirlos a bajas velocidades, con lo que las piezas llevan tiempos elevados de impresión.

Parámetros de impresión recomendados:

    – Temperatura extrusor cercana a los 215-250ºC.

    – Superficie de impresión caliente no es necesaria.

    – Distancia retracción, es difícil de estimar, aunque existen fabricantes como Recreus que recomiendan una serie de valores que pueden servir a modo de guía (https://bit.ly/3y0Pv5p).

Lo más importante a tener en cuenta a la hora de escoger esta clase de materiales es el grado de dureza, contra mayor es el grado de dureza, mayor será la rigidez. Así, un TPU 95A, podremos estirarlo hasta un 500%, mientras que una dureza shore 60A, el estiramiento puede llegar ¡hasta un 950%!

Conclusiones

 

Y eso es todo por esta primera parte, si te ha gustado, permanece atento a nuestra siguiente guía. En ella nos centraremos en materiales más avanzados tales como el ASA, PVA o el HIPS entre otros. Ah, y no olvides visitar nuestra web y nuestros productos, ¡estaremos encantados de ayudarte!

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