MATERIALES DE IMPRESIÓN 3D FDM/FFF

Mar 28, 2019 | Materiales, Tecnologías

Uno de los motores de la evolución que está protagonizando la fabricación aditiva es el desarrollo de los materiales y una de las consecuencias más directas de este crecimiento es la gran oferta de materiales que se encuentra en el mercado.

Gracias a ello, es posible encontrar materiales específicos para aplicaciones de características concretas, pero a veces no es tan evidente la selección del material idóneo, y una mala elección puede causar un mal funcionamiento o una puesta fuera de servicio de la pieza.

| Clasificación de las tecnologías principales de fabricación aditiva en base al estado de la materia prima

La fotopolimerización de materiales viscosos o resinas, más conocida como SLA, es una tecnología que se basa en la transformación química del material para obtener el estado sólido. Un procesado correcto del material se da bajo condiciones específicas y en rangos muy pequeños, tanto de parámetros del proceso como en las características del material.

Al ser la formulación de estos materiales muy particular, repercute directamente en los precios, que son considerables. Por la misma razón, a la hora de adquirir un lote de una resina para SLA la información es completa y las aplicaciones de cada una de las opciones están definidas, por lo que la selección de material no supone un problema a priori.

En el caso del lecho polvo en metal se trata de una tecnología (SLM/DSLM) con un procesado más caro en general (máquina, material, energía, pos procesos…), lo que hace que los precios de las piezas obtenidas sean importantes.

Es por ello una tecnología que sirve para fabricar piezas concretas, generalmente funcionales, con un valor añadido. Son casos donde el diseño de la propia pieza es una fase muy importante, e incluye cálculos y consideraciones que son dependientes del material. El precio de la pieza final justifica por tanto un estudio previo donde ya se define el material requerido.

Las tecnologías de lecho polvo polimérico o SLS ofrecen precios muy competitivos debido principalmente al bajo coste del material y a las prácticas de optimización que permite el propio proceso, como el reciclado del polvo, la carencia de soportes o la posibilidad de ocupar prácticamente todo el volumen de fabricación.

En cuanto a los materiales, al margen de un grupo reducido de máquinas que procesan materiales de altas prestaciones tipo PAEK, y que se conoce como HT-LS (Hight Temperature Laser Sintering), ), el material estrella es la poliamida o Nylon, en diferentes formas, con o sin aditivos (fibras cortas, cargas de aluminio…).

No es que solo exista una posibilidad a la hora de fabricar en esta tecnología, solo que la oferta disponible son poliamidas con propiedades similares o compuestos formados por poliamidas cargadas.

No es que solo exista una posibilidad a la hora de fabricar en esta tecnología, solo que la oferta disponible son poliamidas con propiedades similares o compuestos formados por poliamidas cargadas. El tipo de carga sí puede modificar en gran medida las propiedades de la pieza final. Cuando se concibe un compuesto se utilizan ciertos tipos de cargas que van a mejorar una propiedad del material; el hecho de incidir en una característica concreta hace que al mismo tiempo se estén definiendo las aplicaciones para las que ese material sirve, por lo que la selección de materiales en este caso también viene acompañada por bastante información.

Para el caso de la extrusión de filamento o FDM se encuentran multitud de materiales y máquinas en el mercado, permite una mayor participación del usuario en cuanto a gestión de parámetros de proceso y es sin lugar a dudas la más asequible económicamente. Es por ello que dejando de lado la gama más alta de la tecnología y los materiales (PAEK), no se puede esperar la información o la asistencia técnica que brindan los proveedores en otras tecnologías.

Tiene por supuesto aplicaciones industriales avaladas por los estudios de proceso y de materiales correspondientes, pero se encuentran en este caso muchos usuarios no profesionales, principiantes o simplemente sin necesidad de invertir tiempo/dinero en estudiar soluciones idóneas, pero que en cualquier caso aprovechan el potencial de la tecnología.

Para este perfil de usuarios puede ser útil la vista panorámica de los principales materiales y sus características que se propone a continuación:

PLA (Acido Poliláctico): : Es el más fácil de imprimir. Da lugar a piezas rígidas, relativamente resistentes (a tracción), pero frágiles y se degradan con el tiempo. Poca resistencia al calor y a la humedad. Disponible en prácticamente cualquier color, es además un material orgánico y biodegradable que no emite gases nocivos.

ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno): Mejores propiedades mecánicas, sobre todo resistencia a la temperatura y una mayor durabilidad. Más dificultad a la hora de imprimir: altas temperaturas y una mala adhesión a la cama provocan un efecto warping considerable, además emite gases nocivos.

NYLON (poliamida): : Buenas propiedades mecánicas, particularmente la resistencia al impacto y a la corrosión y por tanto duradero. Las bobinas comerciales son en realidad un termoplástico cargado de poliamida, lo que facilita en gran medida la extrusión de un material que sin embargo no mantiene todas las propiedades del nylon como tal. Destaca su poca resistencia a la temperatura.

TPU (Thermoplastic Polyurethane): Material con gran resistencia al impacto, temperatura y corrosión. Duradero y flexible, lo que lo convierten en un material interesante. Difícil de imprimir.

PC (Poli Carbonato): Se trata de un material para aplicaciones más exigentes. Mejor resistencia mecánica, a la temperatura y a la corrosión en comparación con el resto de materiales comentados.

Actualmente se encuentran muchas variantes de estos materiales básicos en el mercado además de otros que se comentarán en futuras entradas del blog.

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