MATERIALES PARA IMPRESION 3D

Los anillos de este artículo son creación de Kaia Joyas Uruguay.

Compare los principales plásticos de impresión 3D FDM - PLA, ABS, PET, Nylon, TPU (Flexible) y PC - por propiedades de material y encuentre la mejor opción para su aplicación.

Introducción

Elegir el tipo correcto de material para imprimir un objeto determinado es cada vez más difícil, ya que el mercado de la impresión 3D ve la aparición regular de materiales radicalmente nuevos. 

Históricamente, en la impresión 3D FDM, PLA y ABS han sido los dos polímeros principales utilizados, pero su dominio inicial fue casi fortuito, por lo que no debería haber obstáculos importantes para que otros polímeros desempeñen un papel clave en el futuro de FDM.

Ahora estamos viendo nuevos productos que se vuelven más populares, tanto polímeros puros como compuestos. 

En este estudio nos centramos en los principales polímeros puros que existen en el mercado actualmente: PLA, ABS, PET, Nylon, TPU (Flexible) y PC. 

Resumimos las diferencias clave entre sus propiedades en perfiles instantáneos para que los usuarios puedan tomar una decisión rápida sobre el mejor polímero a utilizar para su aplicación.

Metodología

Los materiales generalmente se clasifican en 3 categorías: rendimiento mecánico, calidad visual y proceso. 

En este caso, desglosamos aún más estas categorías para pintar una imagen más clara de las propiedades del polímero. 

La elección del material realmente depende de lo que el usuario quiera imprimir, por lo que enumeramos los criterios de decisión clave necesarios para elegir un material, además del costo y la velocidad:

Un gráfico de telaraña que muestra las propiedades del material que se compararán.

Facilidad de impresión: 

Qué tan fácil es imprimir un material: adhesión a la cama, velocidad máxima de impresión, frecuencia de impresiones fallidas, precisión de flujo, facilidad para alimentar la impresora, etc.

Calidad visual: 

Qué tan bien se ve el objeto terminado.

Esfuerzo máximo: 

Esfuerzo máximo que puede soportar el objeto antes de romperse cuando se tira lentamente de él.

Alargamiento a la rotura: 

Longitud máxima que ha estado estirado el objeto antes de romperse.

Resistencia al impacto: 

Energía necesaria para romper un objeto con un impacto repentino.

Adhesión de capas (isotropía): 

Qué tan buena es la adhesión entre capas de material. 

Está relacionado con la isotropía, =uniformidad en todas las direcciones: cuanto mejor sea la adhesión de la capa, más isotrópico será el objeto.

Resistencia al calor: 

Temperatura máxima que el objeto puede soportar antes de ablandarse y deformarse.

También proporcionamos información adicional que no se captura en el diagrama, por una de dos razones:
No son ni buenos ni malos en esencia, son solo propiedades que son adecuadas para algunas aplicaciones y no para otras, como la rigidez.
No tenemos una buena evaluación cuantitativa de la misma, pero sabemos que es un factor importante, como la resistencia a la humedad o la toxicidad.

Resultados

Cada material ha sido clasificado según los siguientes criterios en una escala de 1 (bajo) a 5 (alto). 

Estos son grados relativos para el proceso FDM: se verían bastante diferentes si se tuvieran en cuenta otras tecnologías de fabricación. 

Utilizando los datos de Optimatter, los polímeros se han clasificado según los diferentes criterios considerados:

Resultados de investigación para los seis polímeros mostrados en un gráfico.

Imprima sus piezas en estos materiales:

PLA

PLA es el polímero más fácil de imprimir y proporciona una buena calidad visual. 

Es muy rígido y en realidad bastante fuerte, pero es muy frágil.

El perfil material de PLA

Ventajas y Contras

De origen biológico, biodegradable 

Baja resistencia a la humedad

Inodoro 

No se puede pegar fácilmente
Se puede procesar posteriormente con papel de lija y pintar con acrílicos.
Buena resistencia a los rayos UV

ABS

El ABS generalmente se elige sobre el PLA cuando se requiere una mayor resistencia a la temperatura y una mayor tenacidad.

El perfil de material de ABS

Ventajas y Contras

Se puede procesar posteriormente con vapores de acetona para obtener un acabado brillante sensible a los rayos ultravioleta
Se puede procesar posteriormente con papel de lija y pintar con acrílicos. 

Olor al imprimir

La acetona también se puede utilizar como pegamento fuerte. 

Emisiones de humo potencialmente altas
Buena resistencia a la abrasión

PET

El PET es un polímero ligeramente más blando que está bien redondeado y posee interesantes propiedades adicionales con pocos inconvenientes importantes.

El perfil material de PET

Ventajas y Contras

Puede entrar en contacto con los alimentos. 

Más pesado que PLA y ABS
Alta resistencia a la humedad
Alta resistencia química
Reciclable
Buena resistencia a la abrasión
Puede ser post-procesos con papel de lija y pintado con acrílicos

NAILON

El nailon posee grandes propiedades mecánicas y, en particular, la mejor resistencia al impacto para un filamento no flexible. 

Sin embargo, la adhesión de la capa puede ser un problema.

El perfil material de Nylon

Ventajas y Contras

Buena resistencia química 

Absorbe la humedad
Alta resistencia Emisiones de humo potencialmente altas

TPU

El TPU se usa principalmente para aplicaciones flexibles, pero su muy alta resistencia al impacto puede abrirse para otras aplicaciones.

El perfil material de TPU

Ventajas y Contras

Buena resistencia a la abrasión 

Proceso difícil de publicar
Buena resistencia al aceite y la grasa. 

No se puede pegar fácilmente

PC

El PC es el material más fuerte de todos y puede ser una alternativa interesante al ABS ya que las propiedades son bastante similares.

El perfil material de la PC

Ventajas y Contras

Se puede esterilizar sensible a los rayos ultravioleta
Fácil de post-procesar (lijado)

Conclusión

Elegir el polímero correcto es fundamental para obtener las propiedades adecuadas para una pieza impresa en 3D, especialmente si la pieza tiene un uso funcional. 

Este artículo ayudará a los usuarios a encontrar el material adecuado según las propiedades que necesiten. 

Sin embargo, los proveedores de materiales también suelen proporcionar mezclas o agregar aditivos para modificar las propiedades del polímero puro, por ejemplo, agregar fibra de carbono para hacer que el material sea más rígido. 

Descargo de responsabilidad

Los grados dados en este artículo son para un polímero promedio que representa la química general, pero el rendimiento variará según el producto real o el proveedor al que le compre el usuario.

Todos los datos subyacentes a nuestros grados en este estudio se midieron con 3D Matter, con la excepción de la resistencia al calor, para la cual usamos la temperatura del vidrio proporcionada por varios proveedores de filamentos.

Para las secciones denominadas Consideraciones adicionales, estamos utilizando una combinación de evaluaciones de terceros y nuestras propias observaciones.
El tipo de nylon que discutimos en este artículo es Nylon 6, no Nylon 11 o 12.
La calidad visual se prueba sin ningún procesamiento posterior significativo. 

Hay formas de suavizar las impresiones y mejorar significativamente la calidad visual de un polímero dado (por ejemplo, usando vapor de acetona en ABS).
La toxicidad de los polímeros de impresión 3D aún no se comprende muy bien y es un factor que podría desempeñar un papel más importante en el futuro. 

Fernando Gatto

Kaia Joyas Uruguay