03 Dic Materiales para imprimir en 3D: qué material elegir para cada aplicación
La elección adecuada de materiales para imprimir en 3D es clave para el éxito de la aplicación final. Dependiendo de la aplicación a la que se vaya a someter la pieza impresa (verificación de diseño, prueba funcional, funcionalidad con exigencias mecánicas y térmicas, etc.) elegiremos un tipo de material u otro.
Criterios a considerar para elegir materiales para FFF (Fused filament fabrication)
Elegir el material más adecuado de la variedad existente en el mercado a veces puede parecer difícil. Por eso, es importante que para encontrar el más adecuado para cada aplicación te hagas las preguntas adecuadas desde el principio.
¿Mi pieza requiere altas prestaciones mecánicas?
Hay que considerar los aspectos técnicos que requiere la pieza a imprimir y la aplicación a la que se va a someter. Por ejemplo, si se desea obtener una pieza resistente a los impactos, ABS, policarbonato, Nylon o ASA son adecuados. Para una mayor resistencia térmica, policarbonato, ABS, PP o Nylon. Si se requiere resistencia química, PET o PP pueden ser la solución. Para fabricar objetos flexibles, TPE y TPU cumplen con estos requisitos. Además de esto, el Polipropileno y Nylon también se pueden aplicar para producir objetos semi-flexibles o semi-rígidos.
¿Qué precisión y calidad necesito en mis piezas?
El grado de precisión y detalle de la pieza impresa en 3D depende en gran medida de la calidad del material y sus propiedades.
Existen materiales que se han diseñado específicamente para obtener un acabado excepcional en cuanto a precisión de impresión, ya que se ha mejorado su adhesión entre capas y flujo de material, lo que junto con la precisión de la impresora hace que se puedan obtener piezas óptimas para aplicaciones que requieran de altas precisiones y tolerancias.
Aspectos estéticos, resolución, detalle mínimo y calidad superficial
El aspecto estético en impresión 3D viene marcado por la resolución en Z que utilicemos (en función del salto de capa, tendremos mayor calidad superficial o mayor velocidad de impresión. En este punto, se busca valorar si deseamos calidad superficial o velocidad de impresión).
La calidad del material junto con otros parámetros a seleccionar como es resolución en Z, diámetro de nozzle, velocidades y retracciones, etc., marcarán poder conseguir una pieza con una mayor calidad superficial, más cantidad de detalle o espesores mínimos.
Cuando hablamos de Impresión 3D, no nos olvidemos que trabajamos en 3 dimensiones. El aspecto estético de una pieza (calidad superficial ) lo marca la resolución en Z con la que trabajamos. Mientras que la resolución en los otros dos ejes X e Y nos proporciona el detalle mínimo al que podemos llegar y espesores mínimos. Esta resolución en X e Y depende directamente de la calidad de material, tipo de nozzle, velocidades, etc.
La calidad del material junto con el diámetro de la boquilla afecta a la calidad visual (calidad superficial de la pieza) y la resolución en los ejes X e Y. Con un diámetro inferior a 0.80, por ejemplo 0,4 o inferior y una resolución en Z de 100 micras, obtendremos una excelente calidad superficial en la pieza.
Una impresión lenta y con buena resolución en Z, permiten obtener superficies limpias con muy buena calidad superficial. Un diámetro de 0.25 mm imprimirá piezas con gran detalle (resolución ejes X e Y), mientras que un diámetro superior a 0.80 mm se enfocará a la alta productividad, ganando en velocidad de impresión, sacrificando un poco la calidad superficial de la pieza (resolución en Z) y la capacidad de imprimir con menor detalle (resolución en X e Y).
Dependiendo de los materiales para imprimir en 3D que se seleccionen, los acabados pueden diferir (mate, brillante, traslúcido, etc.) y las posibilidades de post-proceso tampoco serán las mismas. Materiales como PLA, ABS y composites (materiales reforzados) se pueden pintar, pulir o barnizar fácilmente.
Características geométricas
Si la pieza que se quiere imprimir tiene salientes o voladizos, cavidades y circuitos internos, etc., es muy probable que la geometría necesite de la generación de soportes para poder obtener una geometría perfecta. En estos casos, necesitaremos usar un material de soporte. Dependiendo del material de construcción, se elegirá el material de soporte adecuado. Es muy importante tener en cuenta la compatibilidad de los distintos materiales a la hora de la selección del material de soporte.
Guía rápida de materiales para imprimir en 3D
Los más utilizados
PLA y ABS
Entre los materiales más utilizados para imprimir en 3D, por sus costes reducidos y prototipado rápido, tenemos el PLA. Este filamento biodegradable es uno de los materiales más simples para imprimir, con una buena adhesión entre capas y un buen acabado superficial, que permiten obtener excelente detalle. Por contrapartida, no es adecuado como pieza final, ya que sus propiedades mecánicas no son idóneas para algunas aplicaciones funcionales.
El ABS es más resistente mecánica y térmicamente, además de poseer mayor facilidad de post-proceso, por lo que podría utilizarse como tooling. Por contrapartida, es un poco más complejo de imprimir que el PLA.
TPU y TPE
Son materiales indicados para aplicaciones que requieren flexibilidad. Tienen alta resistencia al impacto, al desgaste y son muy resistentes a la acción mecánica y a la torsión. Indicados para crear piezas con propiedades similares al caucho.
Permiten acabados suaves al tacto. Así, resulta muy apreciado por tanto en la industria automovilística como en la juguetera.
Resistentes a agentes químicos y para uso alimentario
Copoliéster
Como por ejemplo el PETG, es uno de los materiales más utilizados para imprimir objetos en contacto con alimentos debido a su elevada resistencia a agentes químicos.
El PETG es altamente mecanizable e impermeable, y se imprime con gran facilidad al igual que el PLA.
Polipropileno – PP
Algunos polipropilenos también pueden ser adecuados para la fabricación de envases para líquidos o envases de alimentos (aunque es necesario considerar el modelo de impresión empleado; pues la baja adhesión de las capas puede dar lugar a que entre ellas proliferen bacterias).
El PP ofrece la ventaja de una mayor resistencia química, flexibilidad y resistencia al agua y al calor y se adapta perfectamente a una amplia variedad de aplicaciones automotrices y alimentarias (bisagras, correas, contenedores, embalajes).
Polímeros técnicos
Los polímeros técnicos se adaptan mejor para crear modelos complejos, prototipos funcionales y piezas terminadas para aplicaciones industriales.
Nylon
El Nylon es un material fuerte pero flexible, con buena resistencia química, al impacto y a la abrasión. Especialmente indicado para imprimir piezas más complejas, funcionales y duraderas como engranajes en el sector automotriz.
ASA
El ASA es una variación de ABS, la cual ofrece más durabilidad, especialmente en exteriores ya que posee alta resistencia a los rayos UV, al impacto y al desgaste. El ASA es adecuado para todo tipo de aplicaciones al aire libre.
Policarbonato – PC
El policarbonato es un material fuerte y altamente resistente al impacto y aguanta altas temperaturas (hasta 110 ° C). El PC se utiliza para producir piezas de alta resistencia para la industria de ingeniería, aeroespacial o electrónica, además de aplicaciones estéticas dada su transparencia.
Fibras
Cada vez es más común encontrar materiales a los que se les han adicionado fibras de carbono o fibras de vidrio, formando así composites. Esto es porque el carbono mejora la resistencia mecánica y da más ligereza. El vidrio permite acentuar la rigidez, la adhesión entre capas y mejorar la resistencia mecánica. Este tipo de materiales están destinados principalmente para aplicaciones industriales.
La industria de la impresión 3D está en constante evolución y ofrece aplicaciones y filamentos cada vez más eficientes. En JCR 3D contamos con un departamento especializado en el testeo y selección de los mejores materiales del mercado para un uso industrial.
Las impresoras inteligentes JCR 3D pueden trabajar con materiales de los principales fabricantes del mercado, ya que son máquinas pensada para ser abiertar. Desde JCR 3D hacemos recomendaciones de materiales, así como aconsejamos cuáles utilizar con nuestra impresora.
Nuestro equipo puede ofrecerte un asesoramiento experto y guía de impresión detallada con las condiciones de impresión óptimas para cada material así como recomendaciones sobre aplicaciones y limitaciones.
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