Como lo mencionamos en nuestro blog anterior (Tipos de Impresoras 3D y como funcionan), las impresoras 3D con tecnología FDM depositan material fundido en capas con trayectorias definidas para ir construyendo un objeto o modelo 3D. Este material está disponible con una presentación muy particular, Filamento Plástico.
El Filamento puede encontrarse en dos configuraciones: de 1.75mm y 3mm o 2.85mm de diámetro. Pero ¿cuál es mejor, 1.75 o 3mm? ¿Porqué 3 o 2.85mm?.
Éstas presentaciones son adaptaciones del material de acuerdo al sistema de extrusión que disponga la impresora 3D (extrusión Directa o Sistema Bowden – Un tema que lo trataremos más adelante).
Cuál es mejor? Por lo antes mencionado, depende del sistema y de la configuración de cada impresora, pero lo que si podemos asegurar es que los extrusores para filamentos de 3mm requieren de menos energía para cumplir con su trabajo; te explicamos a detalle y con un poco de “ciencia” a continuación:
Para desplazar el filamento al extrusor se requiere de un piñón (engrane pequeño) con un Radio r=8mm, el cual, al girar N=5 vueltas con un filamento de diámetro D1=1.75mm desplazará 604.64mm3 de volumen de plástico. Para desplazar ese mismo volumen con un filamento de Diámetro D2=3mm, el piñón necesitará dar solo 1.7 vueltas.
Sabemos que:
Entonces:
Ahora generamos las mismas fórmulas a la inversa para obtener las vueltas que debe girar el mismo piñón para desplazar la misma cantidad de volumen de plástico con filamento de 3mm.
N3mm – Número de vueltas del piñón con filamento de 3mm
Debido a esto, es muy común encontrar a las impresoras 3D profesionales o industriales trabajando con filamento de 3mm ya que será muy notorio el ahorro de energía al momento de realizar impresiones de larga duración y evitar el sobrecalentamiento de los motores debido a los rápidos movimientos que se necesita para extruir y retraer filamento 1.75mm.
¿3 mm o 2.85mm?
Inicialmente se tenía normalizado a los filamentos de 3mm pero actualmente por la masificación y gran demanda del producto, los fabricantes de impresoras y filamentos han tomado el diámetro de 2.85mm por ser una medida estándar dentro de la producción, accesorios y fabricación industrial en general.
Como resultado, al trabajar con filamento de 1.75mm se obtiene extrusores más pequeños y livianos debido a la menor cantidad esfuerzo que requiere para el paso del material, pero recomendado para impresoras 3D no profesionales o como en su gran mayoría de escritorio. Por el otro lado, al trabajar con filamento de 3 o 2.85mm, las impresoras serán más robustas, permitirán trabajar con mayor confiabilidad impresiones de varias horas de trabajo e incluso la posibilidad de trabajar con boquilla de extrusor (nozzle) más grande al estándar de 0.4mm.
Ya conocemos las presentaciones en forma y dimensiones, ahora el filamento normalmente lo comercializan por peso:
Por secciones de 50, 100, 200 o 250gr
Por rollos de 0.5, 1, 2 y 5kg
TIPOS DE MATERIAL:
PLA (Ácido poliláctico)
Este es uno de los materiales más amigables con el ambiente y con el usuario, y por esto es uno de los más utilizados. Es un termoplástico biodegradable que se compone o deriva de recursos renovables como la caña de azúcar, almidón, maicena, entre otros.
Ventajas:
+ Facilidad de impresión: Se deforma a “baja” temperatura, lo que permite adaptarse a cualquier tipo de impresora 3D.
+ No requiere obligatoriamente cama caliente.
+ Permite impresiones con “mayor” velocidad en comparación a otros materiales.
+ Material reciclable.
Desventajas:
+ Poca resistencia térmica: se deforma a partir de los 60°C en promedio
+ Poca resistencia mecánica: Material con alta rigidez pero frágil (poco permisible en su área plástica).
+ Sensible a la humedad: Se recomienda conservarlo al vacío, muy bien sellado. Con larga exposición a la humedad el material se vuelve muy frágil y quebradizo.
(Si quieres adquirir este filamento, puedes pedirlo aquí: FILAMENTOS PLA)
ABS (Acrilonitrilo butadieno estireno)
Este material ocupa el segundo lugar en la lista de los más utilizados por usuarios de impresión 3D. Material plástico derivado del petróleo, muy común como material base en producción con inyección.
Ventajas:
+ Alta resistencia mecánica y dureza.
+ Ligero y estable a temperaturas entre los 70 y 90°C.
+ Resistente a impactos y deformaciones cíclicas (semi flexible)
Desventajas:
+ Requiere de cierta experiencia en impresión 3D.
+ Sensible a pequeños cambios térmicos del ambiente: puede generarse una contracción de capas en el proceso de impresión.
+ Requiere temperaturas altas para su completa deformación (210-240°C)
+ Genera un olor particular que puede ser muy molestoso y tóxico dependiendo del material y las condiciones.
PET / PETG / PETT (Tereftalato de polietileno)
De igual manera, este material ha ido tomando protagonismo en la impresión 3D. Dependiendo de las condiciones y el material, con exposición al calor o frío el material puede cambiar su transparencia.
Se lo puede encontrar en versiones como PETG el cual permite termoformar y moldear después de ser impreso o el PETT que es mucho más rígido, con alta resistencia mecánica y biocompatibilidad.
Ventajas:
+ Mucho más permisible en su área plástica que PLA y ABS (más flexible).
+ Alta resistencia a impacto.
+ No produce ningún tipo de olor
+ Reciclable
Desventajas:
+ No es biodegradable
+ Se deforma a partir de los 70°C en promedio.
+ Ligeramente tóxico
(Si quieres adquirir este filamento, puedes pedirlo aquí: FILAMENTOS PETG)
HIPS (Poliestireno de alto impacto)
Es un compuesto que contiene estructuras de estireno y butadieno. Es soluble en zumo de limón. Es un material mucho más robusto y estable que el ABS.
Ventajas:
+ Material Reciclable
+ Estabilidad térmica y consistencia entre capas
+ No produce ningún tipo de olor
+ Aislante térmico
+ Alta capacidad de mecanizado
+ Alta resistencia al impacto
Desventajas:
+ Requiere un control exigente de temperatura en el proceso de impresión
+ Difícil obtener modelos de alta definición
(Si quieres adquirir este filamento, puedes pedirlo aquí: FILAMENTOS HIPS)
nGen
Un material para los más exigentes, no desprende olores, resistencia térmica superior a la del PLA y resistencia mecánica superior a la del ABS, de fácil uso entre los usuarios de impresión 3D.
Ventajas:
+ Produce poco o prácticamente ningún olor durante la impresión
+ Mejor adherencia de capas: Mejora acabado superficial en los modelos
+ Material con aprobación por la FDA para estar en contacto con los alimentos
+ Estabilidad en transmisión térmica
Desventajas:
+ Requiere de temperaturas altas para impresión (220-240°C)
+ Es necesario un ajuste y control muy fino en la temperatura de extrusión y cama.
(Si quieres adquirir este filamento, puedes pedirlo aquí: FILAMENTOS NGEN)
Nylon (Poliamida)
El nylon o Poliamida (PA) es un polímero sintético para diferentes aplicaciones. Podemos encontrar nylon rígido, duro, blando y hasta flexibles. Con su gran característica de alta resistencia mecánica.
Ventajas:
+ Es reciclable: Puede fundirse y reutilizarse sin perder sus propiedades.
+ Material fuerte, flexible, ligero
+ Alta resistencia a la fricción (al desgaste)
Desventajas:
+ Requiere temperaturas de fundición muy altas.
+ Absorbe la humedad muy fácil
+ Cuando sobrepasa el punto fundición se descompone y emite vapores tóxicos
(Si quieres adquirir este filamento, puedes pedirlo aquí: FILAMENTOS NYLON)
Flexibles (Elastómero termoplástico)
El material flexible (TPE) es una combinación de un plástico (polímero) y caucho (elastómero). Tiene altas propiedades elásticas que le otorgan una elongación considerable en trabajos de alta exigencia mecánica.
Ventajas:
+ Amortiguan impactos
+ Alta resistencia a la rotura en trabajos cíclicos (fatiga).
+ Material suave y reciclable
Desventajas:
+ Poca elasticidad al trabajar con temperaturas por encima de lo establecido.
+ Con el tiempo, de acuerdo a sus condiciones, puede perder su capacidad elástica
+ Requiere de mucha experiencia en impresión 3D para trabajar con este material
+ Es necesario tener un control fino de temperatura y avance de filamento en la extrusión.
(Si quieres adquirir este filamento, puedes pedirlo aquí: FILAMENTOS FLEXIBLES)
Como pudimos ver, existen una gran variedad de materiales para su aplicación con tecnología FDM, se debe considerar cada una de sus propiedades al momento de seleccionar el material de acuerdo al uso que le vayas a dar y la experiencia que tengas al momento de configurar y calibrar tu máquina.
Ahora bien, claro que encontraras muchos más materiales en el mercado, que obviamente son derivaciones de los ya mencionados, por ejemplo, Filamentos Glow In The Dark (polímero que brilla en la oscuridad) tiene PLA o ABS como material base más agentes que absorben energía al exponerlos a la luz la cual se disipa en la oscuridad.
En su gran mayoría los filamentos de material compuesto tienen como material base PLA al cual se añade agentes que le permitan tener diferentes comportamientos dependiendo de la aplicación. Por ejemplo: Filamento Conductivo, con partículas de acero inoxidable, con partículas de fibra de carbono reforzado, con partículas de hierro magnético, con polvo de metal, con partículas de madera, entre otros.
Y por último, uno de los más importantes dentro de los materiales de apoyo. El PVA, un material con tonalidad natural blanco amarillento, se utiliza principalmente en la generación de soportes de apoyo en la impresión 3D. Es soluble en agua, lo que permite obtener un mejor acabado en cualquier tipo de modelo con una dificultad considerable. Normalmente se lo utiliza en impresoras 3D con doble extrusor.
Si requieres un estudio a profundidad de este contenido, te invitamos a nuestra capacitación de Impresión 3D en la que analizamos cada uno de estos materiales y sus posibles aplicaciones, junto con Impresoras 3D y preparación de modelos para Impresión 3D!