3D materiales de impresión Ofrecen a los diseñadores la flexibilidad de convertir modelos digitales en piezas funcionales. Se utilizan en aplicaciones que van desde implantes médicos hasta componentes automotrices, donde se eligen diferentes materiales para cumplir con requisitos de rendimiento específicos.
Cuando hablamos de impresión 3D personalizada, La creatividad, la exactitud y la precisión en el flujo de trabajo son fundamentales. Los diseños de plástico creados con este método aportan mayor atractivo y rentabilidad al proceso. Si bien elegir los materiales para la impresión 3D puede resultar complicado, no se preocupe, este artículo le guiará para seleccionar el material más adecuado a sus necesidades específicas. Los plásticos son conocidos por sus características peculiares y sus aplicaciones que van desde la automoción hasta la aeroespacial. Tienes varias opciones, incluidas las sostenibles. PLA, ABS, y PETG plástica.
Las impresoras 3D suelen producir piezas que pueden ser frágiles y propensas a romperse debido al material plástico de baja calidad. Sin embargo, las opciones de plástico adecuadas permiten a las impresoras 3D producir impresiones 3D más duraderas, de alta calidad y resistentes para una amplia gama de aplicaciones.
Este artículo tiene como objetivo proporcionar detalles esenciales de los tipos de plástico adecuados para Impresión 3Dy tecnologías compatibles. Además, examinaremos los desafíos asociados con Impresión 3D de materiales plásticos. con sus respectivas soluciones.
Tipos de plásticos para impresión 3D
En primer lugar, es fundamental comprender la diferencia entre pellets y filamentos antes de seleccionar la materia prima plástica adecuada para la impresión 3D.
Dos formas comunes de materia prima plástica utilizadas en la impresión 3D son pellets y filamentos.
1- Pellets de impresión 3D
Los pellets son piezas pequeñas y granulares como resina plástica. Por lo general, se producen a granel y son la materia prima utilizada en la fabricación de productos plásticos mediante diversos procesos, incluida la compresión, moldeo por inyeccióny extrusión.
Pellets para impresión 3D
- En el contexto de la impresión 3D (fabricación aditiva), los pellets se utilizan en ciertos tipos de impresoras 3D conocidas como impresoras de extrusión de pellets o de extrusión granular. Estas impresoras funden los gránulos hasta obtener un estado fundido y los extruyen a través de una boquilla para crear el objeto deseado capa por capa.
- La impresión 3D basada en pellets es menos común que la impresión basada en filamentos, pero ofrece ventajas como la capacidad de utilizar una gama más amplia de materiales y costos de materiales potencialmente más bajos.
2- Filamentos de impresión 3D
Los filamentos se utilizan más comúnmente en impresoras 3D de escritorio debido a su facilidad de manejo y compatibilidad con impresoras FDM (modelado por deposición fusionada).
Filamentos de plástico para impresión 3D
- Los filamentos son hebras largas y delgadas de material plástico enrolladas en un carrete. Están fabricados específicamente para su uso en impresoras 3D basadas en filamentos.
- Los filamentos vienen en varios tipos de materiales termoplásticos como PLA, ABS, PETG y TPU, cada uno de los cuales ofrece sus características exclusivas. Se introducen en la impresora 3D a través de una boquilla calentada, donde se funden y se extruyen en la plataforma de construcción para crear el objeto impreso capa por capa.
- La impresión 3D basada en filamentos es popular debido a su facilidad de uso, amplia disponibilidad de materiales y compatibilidad con una variedad de impresoras 3D de escritorio.
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Materiales plásticos de impresión 3D populares
Numerosos tipos de polímeros cuentan con una amplia gama de características útiles y deseadas. Esto hace que sea un poco difícil elegir el tipo que mejor se adapte a sus necesidades. Por lo tanto, analizaremos diferentes tipos de plásticos disponibles para impresión 3D y discutiremos su idoneidad respectiva para aplicaciones particulares.
1. Ácido poliláctico (PLA) en impresión 3D
El PLA es un polímero termoplástico de ingeniería y la opción más preferida entre los diseñadores de productos para la impresión 3D debido a su asequibilidad y funcionalidad inusual. Plásticos PLA Requieren temperaturas relativamente más bajas que otros plásticos. PLA imprime dentro del rango de temperatura entre 180 ° C a 220 ° C.
Además, ofrece buena resistencia y presenta tenacidad que puede reforzarse aún más mediante procesos de recocido. Los profesionales prefieren el PLA por su similitud, facilidad de uso y asequibilidad. Sin embargo, muchos expertos suelen buscar materiales más versátiles, robustos y duraderos.
2. Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) en impresión 3D
Luego viene el ABS (acrilonitrilo butadieno estireno). El material ABS es el polímero más funcional en la impresión 3D debido a su flexibilidad y excepcional resistencia al impacto. Se utiliza ampliamente en la fabricación de artículos cotidianos, desde Legos hasta piezas de automóviles. Además, tiene un buen equilibrio entre tenacidad y rigidez, lo que hace que Es una opción preferida para piezas que han sufrido un alto estrés.
Las temperaturas de funcionamiento del ABS suelen estar dentro del rango de 210 °C a 250 °C, junto con un lecho calentado que oscila entre 80 °C y 110 °C. El ABS tiene características de flujo y fusión rápidas, lo que resulta en una impresión más rápida. Por eso es un material omnipresente utilizado en moldeo por inyección.
Sin embargo, el ABS puede ser propenso a deformarse. Además, emite gases nocivos durante la impresión. Por lo tanto, una impresora cerrada es una opción más adecuada para ABS. Por lo tanto, siempre que elija ABS, asegúrese de tener un buen acceso a un entorno cerrado.
3. PETG (tereftalato de polietileno glicol) en impresión 3D
El PETG es similar al PET (tereftalato de polietileno) pero se distingue por la adición de glicol. Se encuentra comúnmente en botellas de plástico translúcidas. Ofrece una combinación de resistencia y flexibilidad similar a ABS y PLASus temperaturas de funcionamiento son más elevadas, normalmente entre 225 °C y 260 °C, junto con una cama caliente que varía entre 60 °C y 70 °C.
PETG exhibe resistencia a la deformación y la adhesión. Además, este plástico para impresora 3D absorbe la humedad del aire. Por lo tanto, para mantener una vida útil prolongada, almacene el PETG en un ambiente seco debido a su naturaleza higroscópica.
PETG ofrece mayor resistencia y durabilidad que PLA. Además, es resistente a temperaturas externas más altas, con preocupaciones mínimas de adhesión o deformación del lecho.
4. Nylon o Poliamida en impresión 3D
Nailon o Poliamida ofrece resistencia, flexibilidad y durabilidad excepcionales. Sin embargo, es sensible a la humedad y, por tanto, requiere almacenamiento en un ambiente seco para evitar la degradación. Este impresora 3d de plástico Necesita una temperatura muy alta, que oscila entre 240 °C y 260 °C, junto con una temperatura del lecho de 70 °C a 100 °C.
Las piezas de nailon impresas en 3D son susceptibles de encogerse y deformarse; por lo tanto, necesita impresoras cerradas para obtener los mejores resultados de la impresión 3D de nailon. Además, el nailon tiene una alta resistencia a la tracción y durabilidad, lo que lo convierte en una opción perfecta para aplicaciones en herramientas y piezas mecánicas funcionales.
5. PC (Policarbonato) en Impresión 3D
La PC, o policarbonato, es conocida por su transparencia y durabilidad, lo que la convierte en una opción ideal para fabricar pantallas e incluso gafas a prueba de balas.
El policarbonato (PC) requiere una temperatura notablemente alta, que oscila entre 270 °C y 310 °C. Por lo tanto, puede que no sea compatible con impresoras estándar debido a sus requisitos mínimos de calor. Al igual que otros materiales comentados, el policarbonato es higroscópico y requiere almacenamiento en un ambiente seco para evitar la absorción de humedad.
6. PE (Polietileno) en Impresión 3D
El polietileno, entre otros plásticos, ofrece versatilidad y durabilidad excepcional con una alta capacidad de resistencia química. El PE se considera el polímero más fácil de trabajar. Además, ofrece tres grados; Polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE) y polietileno lineal de baja densidad (LLDPE).
El PE presenta características destacadas como resistencia a la humedad, productos químicos e impactos. Entre sus tipos, el HDPE se utiliza con mayor frecuencia en aplicaciones de impresión 3D debido a su naturaleza rígida, mientras que el LDPE es más flexible y resistente. Produce piezas impresas resistentes y fiables.
El PE tiene un punto de fusión bajo y es propenso a deformarse. La deformación se puede evitar utilizando impresoras cerradas con camas calientes. Dependiendo de su tipo, el PE tiene un rango de temperatura de impresión típico de 115 °C a 260 °C, junto con una temperatura de cama de 50 °C a 100 °C. Este plástico para impresoras 3D se utiliza en una amplia gama de aplicaciones para materiales de embalaje como botellas de plástico e incluso prótesis y implantes médicos.
7. PP (Polipropileno) en Impresión 3D
El PP es un termoplástico versátil, similar al PE. La flexibilidad, dureza y resistencia química del polipropileno lo convierten en una opción ideal. En comparación con otros plásticos para impresoras 3D, tiene una densidad relativamente baja, lo que da como resultado piezas impresas livianas.
El PP tiene un alto rango de temperatura de impresión de 220°C a 270°C, junto con una temperatura de cama de hasta 100°C. Comúnmente produce prototipos funcionales, contenedores de almacenamiento y piezas de automóviles.
Tecnologías compatibles con la impresión 3D de plástico
Tres tecnologías fascinantes se integran de manera óptima con los procesos de impresión 3D de plástico, como;
1. Modelado de deposición fundida (FDM)
El modelado por deposición fundida (FDM) o la fabricación con filamentos fundidos (FFF) son las tecnologías de impresión 3D para plásticos más utilizadas. FDM funciona fundiendo y extruyendo filamento termoplástico a través de una boquilla calentada. La boquilla se mueve a lo largo de una trayectoria predeterminada, depositando el material derretido capa por capa sobre una plataforma de construcción. A medida que se deposita cada capa, se solidifica y se une a la capa anterior para formar el objeto deseado.
Impresión 3D FDM
FDM es conocido por su simplicidad, versatilidad y asequibilidad. Se utiliza ampliamente en industrias que van desde la aeroespacial y la automotriz hasta la atención médica y los bienes de consumo debido a su capacidad para producir prototipos funcionales, piezas personalizadas y productos de uso final de manera rápida y rentable. Además, FDM ofrece aplicaciones versátiles a industrias de prototipado rápido, herramientas, plantillas y accesorios, y la producción de piezas de uso final.
Además, encuentra aplicaciones en la industria aeroespacial (para componentes livianos), automoción (para piezas y herramientas personalizadas), atención médica (para dispositivos médicos y prótesis) y bienes de consumo para productos y herramientas personalizados. producción de lotes pequeños.
2. Estereolitografía (SLA)
Estereolitografía (SLA) utiliza una tina (tanque) de resina de fotopolímero líquida curada con luz ultravioleta para crear objetos capa por capa. Se baja una plataforma de construcción al tanque de resina y un láser UV solidifica selectivamente la resina según el diseño, lo que da como resultado piezas de alta resolución con superficies suaves. acabados superficiales.
Impresión de polímeros 3D SLA
SLA es conocido por su alta resolución, acabado superficial suave y precisión, lo que lo hace ideal para producir prototipos detallados, piezas complejas y patrones de fundición a presión. Se utiliza comúnmente en industrias como la automotriz, aeroespacial, médica y de electrónica de consumo para modelado de conceptos, pruebas funcionales y patrones maestros para moldeo y fundición.
Leer más: SLA vs FDM: ¿Qué método 3D ofrece la mejor solución?
3. Sinterización selectiva por láser (SLS)
SLS funciona sinterizando selectivamente polvo termoplásticos utilizando un láser de alta potencia. Se extiende una fina capa de polvo sobre una plataforma de construcción y el láser fusiona las partículas, formando una capa sólida correspondiente a la forma del objeto que se está imprimiendo. El proceso se repite, extendiendo y sinterizando cada capa de polvo hasta que el objeto esté completo.
Impresión de plástico SLS 3D
SLS es conocido por su capacidad para producir piezas con alta resistencia, durabilidad y geometrías complejas sin necesidad de estructuras de soporte. Además, SLS se considera una gran solución para la creación rápida de prototipos de polímeros funcionales porque ofrece una precisión excepcional.
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¿Cuáles son los desafíos asociados con la impresión de materiales plásticos en 3D?
Impresión 3D de plástico
La impresión 3D a menudo presenta una serie de desafíos para los diseñadores de productos. Analicemos las complicaciones que enfrentan los diseñadores durante el proceso de impresión 3D y brindemos soluciones prácticas para superarlas.
Tabla: Retos asociados a la impresión de plásticos en 3D y sus respectivas soluciones.
| Plástico de impresión 3D | Problemas asociados | Soluciones respectivas |
| PLA | Deformación y contracción | Utilice una placa de construcción y un gabinete calentados para controlar la temperatura y minimizar las fluctuaciones de temperatura. |
| ABS | Adhesión y delaminación de capas | Aumente la temperatura de la cama de impresión y garantice un enfriamiento adecuado para promover una mejor adhesión de las capas. |
| PETG | Cuerdas y supuración | Optimice la configuración de retracción y la velocidad de impresión para minimizar los hilos y garantice una refrigeración adecuada para evitar que se derrame. |
| Nailon | Absorción de humedad | Guarde el filamento de nailon en un ambiente seco o utilice un secador de filamentos para eliminar la humedad antes de imprimir. |
| PC | Deformaciones y grietas | Encierre la impresora para mantener un entorno de impresión estable y utilice una placa de construcción calentada con una adhesión adecuada. |
| PE | Mala adherencia de la capa | Ajuste los parámetros de impresión, como la temperatura de extrusión y la altura de la capa, para mejorar la adhesión de la capa. |
| PP | Pandeo | Utilice una placa de construcción y una cámara calentadas para mitigar la deformación y optimice la orientación de las piezas para minimizar la tensión durante la impresión. |
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Recapitulación
Impresión 3D de plástico se ha convertido en un enfoque frecuentemente rentable y creativo para diseñar geometrías sofisticadas. Ofrece versatilidad en la elección de materiales para crear prototipos funcionales para productos de usuario final.
Existe una amplia gama de plásticos disponibles con sus características únicas. Aunque puede resultar complicado elegir el material adecuado. Pero, a través de este artículo, puede obtener información y conocimientos valiosos sobre qué proceso es adecuado para sus necesidades.
Además, ya sea que se trate de modelado por deposición fundida (FDM), estereolitografía (SLA) o impresión 3D por sinterización selectiva por láser (SLS), comprender cómo estos procesos interactúan con diferentes plásticos es crucial para lograr resultados óptimos.
Leer más: ¿Qué es la fabricación de plásticos? ¿Cómo funciona? Tipos y beneficios.
Preguntas Frecuentes
¿Qué es la impresión 3D de plástico?
La impresión 3D de plástico, también conocida como fabricación aditiva, es un proceso de creación de objetos tridimensionales depositando sucesivas capas de material plástico para darles la forma deseada.
¿En qué plásticos se pueden utilizar? Fabricación aditiva?
Se pueden utilizar varios tipos de plásticos para la fabricación aditiva (impresión 3D), como el ácido poliláctico (PLA), el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), el tereftalato de polietileno glicol (PETG), el nailon (poliamida), el policarbonato (PC), el polipropileno (PP). , Polietileno (PE).
¿Puedo reutilizar impresiones sobrantes o defectuosas hechas con plásticos para impresoras 3D?
Sí, puedes utilizar plástico sobrante o impresiones de plástico abortadas. Sin embargo, hacer eso requiere algo de trabajo adicional. Primero, tendrás que derretir el plástico para usarlo nuevamente en nuevas impresiones. Es posible que este plástico reciclado no sea tan bueno como el plástico original.
¿Cómo puedo evitar problemas de deformación y adherencia de la base al imprimir en 3D?
Puede evitar problemas de deformación y adherencia de la cama utilizando una cama caliente y un entorno de impresión cerrado.
¿Qué técnicas de posprocesamiento se pueden utilizar para mejorar el acabado superficial de piezas de plástico impresas en 3D?
Las técnicas de posprocesamiento, como lijado, pulido, pintura y recocido, pueden mejorar el acabado de la superficie, las propiedades mecánicas y la estética de las piezas de plástico impresas en 3D.
Recursos
1- Swetham, T., Reddy, KMM, Huggi, A. y Kumar, MN (2017). Una revisión crítica de los materiales de impresión 3D y detalles de los materiales utilizados en FDM. Departamento de Ingeniería Mecánica, Instituto de Tecnología Vidya Jyothi, Hyderabad, India. Obtenido de https://www.academia.edu/33109418/A_Critical_Review_on_of_3D_Printing_Materials_and_Details_of_Materials_used_in_FDM
2- Jandyal, A., Chaturvedi, I., Wazir, I., Raina, A. y Ul Haq, MI (2021). Impresión 3d - Una revisión de procesos, materiales y aplicaciones en la industria 4.0. Escuela de Ingeniería Mecánica, Universidad Shri Mata Vaishno Devi, Katra, Jammu y Cachemira 182320, India. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666412721000441.