Saltar al contenido

FILAMENTOS 3D

Las tecnologías de impresión 3d llevan  un crecimiento exponencial en los últimos años. Los desarrollos en los nuevos materiales 3d están logrando una mayor calidad y eficiencia en los objetos impresos.

Los aportes son innumerables en la Impresión 3d, no tan solo a nivel de Impresoras 3D y Programas especializados según el área de trabajo, también, el tipo de material que puede ser utilizado está en continuo desarrollo:

La lista no termina aquí, hay infinidad de Filamentos 3D con nuevas propiedades, además el sector va creciendo de manera continua. Lo que, nos hace suponer que los límites en filamentos para impresión 3d están muy lejos.

 

COMPARATIVA DE MATERIALES EMPLEADOS PARA LA IMPRESIÓN 3D, PRINCIPALMENTE ABS Y PLA

Los Filamentos 3D son el Consumible de las Impresoras 3D, como lo es la tinta en la impresión tradicional. Por supuesto, que el Consumible para Impresoras 3D que se use depende del producto que se quiera obtener en la Impresión 3D. Hoy en día la mayoría de las Impresoras 3D de uso personal y, buena parte, de las de uso comercial usan Filamentos Pla y  Filamentos Abs. El ABS se usa para crear piezas de lego, componentes de automóviles y aviones, carcasas de productos y otro gran número de aplicaciones.

Los filamentos de ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) son bastante populares en el mercado. Este  es un termoplástico, no biodegradable, con una alta resistencia a la abrasión y química. Por su parte, los Consumibles Pla (ácido poliláctico), mayormente es extraído del almidón de maíz, esto lo hace biodegradable y además es un material de fácil impresión.

 

¿CUANDO UTILIZAR FILAMENTO DE ABS O PLA?

Por supuesto, debemos entender que cada uno de estos filamentos 3D tienen sus ventajas y sus desventajas, que permiten definir su uso, dependiendo de lo que se requiera imprimir.

CALIDAD.

  1. ABS -Resistente y duro. Lo que permite que sea lijado, taladrado, pulido, pegado y pintado. Soluble en acetona, lo que permite que se pueda pegar usando este químico.
  2. PLA – Es muy fragíl. Ideal para cierto tipo de Impresión 3D pero es poco maleable, debido a su fragilidad. Además, cuando absorbe humedad se vuelve muy quebradizo.

IMPRESIÓN 3D

VENTAJAS.

  • ABS – Tiene coeficiente de fricción mínimo, permitiendo alargar más tiempo la vida útil de los componentes del extrusor.
  • PLA – Menor temperatura del extrusor. Entre 180 a 220 grados centígrados. Menor contracción y por tanto menor deformación de las piezas.

DESVENTAJA.

  • ABS – Requiere mayor temperatura entre 230 a 240 grados centígrados y las piezas presentan deformaciones por la contracción del material.
  • PLA – Requiere mayor fuerza para ser extruido.

Temperatura de la cama.

  • ABS – Necesita una cama caliente con temperatura superior a 60 grados centígrados.
  • PLA – No requiere de base caliente. Lo que permite una impresión más cómoda y rápida.

Adherencia.

  • ABS – Mala adherencia. Requiere del uso de adhesivos como la laca.
  • PLA – Se adhiere muy bien en casi todo tipo de superficies.

Resistencia.

  • ABS – Tiende a ser un material con capacidad para absorber impactos. Es resistente a las altas temperaturas (90 – 100º C)
  • PLA –  No resiste bien las temperaturas superiores a 60ºC

 

Estas son algunas de las características del los dos filamentos más comunes.

 FILAMENTOS COMPUESTOS

Los filamentos compuestos son producto de las necesidades que tienen los fabricantes de filamento para ampliar la oferta de filamentos 3d. La modificación de los filamentos se consigue a partir del uso de aditivos. Estos aditivos se usan en pequeñas cantidades para mejorar el comportamiento del filamento.

El objetivo es modificar las propiedades de un material para mejorar sus características o añadir nuevas características. Este paso se llama compounding o creación de filamentos compuestos. ¿

¿Qué propiedades se pretenden mejorar?

  • Mayor resistencia a la tracción que ABS.
  • Mayor resistencia a la flexión que el ABS.
  • Gran adherencia de la capa (para mejorar su acabado).
  • Impresión de alta velocidad.
  • No se requiere cama con calefacción
  • Ventana operativa grande
  • Fácil de procesar
  • No abrasivo
  • Baja temperatura de transición vítrea.
  • Resistente a los rayos UV.

Es de uso industrial, siempre hay presión sobre los resultados. En un entorno de ingeniería, no es ideal jugar demasiado. Un filamento fácil de usar con propiedades de ingeniería es un primer paso para ofrecer una solución a estos desafíos.

Tipos de filamentos 3d compuestos:

 

COMO MEJORAR LAS PIEZAS 3D IMPRESAS, POSTPROCESADO DE OBJETOS  3D.

La creación de un objeto es uno de los primeros pasos que se deben dar, pero solo marca el inicio del proceso. Desde que se genera la idea hasta que llega a feliz término, existen una serie de pasos que son por igual importantes. Llegando a la fabricación de la pieza, nos encontramos con un producto en estado “bruto”, que mantiene algunos detalles no deseados y que necesitan de un trabajo extra para poner a punto. Es el momento del postprocesado. Es decir, realizar el trabajo sobre el objeto para que conserve sus cualidades y corregir los detalles no deseados. Este es un proceso que se hace necesario  e importante en el acabado de Piezas Impresas 3D, donde se deben realizar labores de acabado, pulido y pintado que den como resultado un objeto de alta perfección y calidad. Los acabados de Piezas 3D pueden ser de diferentes tipos químicos, térmicos o mecánicos, donde cada uno tiene sus ventajas y desventajas. Aparte de que algunos están solamente indicados según el tipo de filamento que se use.

 

POSTPROCESADO MECÁNICO PARA OBJETOS 3D

Los procedimientos mecánicos suele usarse para eliminar restos, suavizar el acabado o mejorar la calidad dimensional del objeto 3D. Este tipo de postacabado se centra en el uso de herramientas o maquinarias para lograr los objetivos. El trabajo puede ser manual o con equipos eléctricos. En el primer caso, se pueden lograr buenos resultados, dependiendo de la habilidad manual de quien manipule las herramientas,  con el uso lijas, minipulidoras, cuchillas, espátula y otras.

En el caso de piezas impresas en termoplástico o metal se pueden utilizar algunas herramientas eléctricas para lograr un efectivo acabado de las piezas 3D.

  • Fresado, torneado o taladrado. Este tipo de tratamiento tradicional puede ser usado sobre objetos 3D con acabado metálico. En el caso de piezas impresas en termoplástico no se recomienda, ya que puede producir fusión de las capas. Solo es usado a nivel industrial sobre acabados especiales y con equipos específicamente diseñados para ello. Este postprocesado es el mejor acabado para PLA.
  • El granallado consiste en disparar por presión de aire sobre el objeto minúsculos trozos de materiales de mayor dureza que el usado en el acabado 3D. Este procedimiento es ideal para lograr efecto en lugares específicos de la pieza. Uno de los más recomendables es el uso de perlas abrasivas, que no son más que mínimas bolitas de materiales cerámicos que erosionan las líneas de las capas resultantes de la Impresión 3D, logrando un acabado uniforme y suave. También, se suele usar el chorro de Bicarbonato de Sodio con el mismo efecto.
  • Vibración con abrasivos . A diferencia del anterior, este método se usa para producir el Pulido de la Pieza Impresa en toda su dimensión. Ya que, se introduce el objeto en el recipiente de una maquina de vibración, que funciona rotando o vibrando, y que está cargada por algún material abrasivo vidrio, arena, cerámica, pómez u otros. El roce de este material producirá el desgaste y compactación de la Impresión 3D, logrando un acabado ideal.

POSTPROCESADO QUÍMICO PARA OBJETOS 3D

En relación a los procedimientos químicos para usar en el Postprocesado de Piezas por Impresión 3D, no está de más recordar que son métodos con un nivel importante de peligrosidad. Por lo que, se deben tomar  todas las precauciones necesarias y seguir las indicaciones de los fabricantes de los productos químicos que se usen.  Este tipo de tratamiento consiste en el uso de algún disolvente líquido. Esto suele realizarse de 2 formas, introduciendo el objeto 3D directamente en el químico o en un recipiente donde el disolvente actúa por evaporación.

  • En este caso nos referimos a la acetona de uso industrial. El Acabado con Acetona es ideal para los termoplásticos como los Filamentos ABS. La técnica consiste en colocar el objeto dentro de un recipiente y alrededor del objeto empapar algodón con acetona (la pieza no debe estar en contacto directo con la acetona). Luego cerrar el recipiente y dejar que los vapores de la acetona alisen la superficie del objeto. El tiempo puede variar en función del tamaño de la pieza, para objetos medianos ( 10 a 15 cm) el tiempo puede oscilar entre 20 y 40 minutos. Esto dará un mayor suavidad y dureza a la Impresión 3D. Es importante hacer notar, que el efecto puede variar según el tipo de Filamento ABS usado y de la forma de la pieza. Por otra parte, el Acabado con Acetona en piezas impresas con Filamento Pla produce un efecto de reblandecimiento sobre el material, no es recomendado aplicar sobre PLA. Por lo que, es recomendable el uso de otros productos o procesos.
  • Cloruro de metileno. Este producto puede usarse para suavizar las líneas de impresión. Es más artesanal pero efectivo. Se puede realizar sumergiendo la pieza en el químico o aplicando directamente sobre la superficie con un pincel.
  • Resina Epoxi. Este proceso sirve para dar brillo y resistencia a la Impresión 3D, se realiza por aplicación directa. Además se consigue suavizar el aspecto y dejar la superfice más lisa. Es una técnica lenta, tarda 24 horas en secarse, y se debe cuidar no tocar la pieza, ya que se pueden dejar marcas sobre ella.

POSTPROCESADO TÉRMICO PARA OBJETOS 3D

Esta técnica se usa mayormente para soluciones puntuales como unir o retirar partes, corregir defectos y mejorar el acabado de la superficie. También, el procedimiento se suele realizar como complemento al uso previo de los métodos descritos anteriormente. Es ideal para solucionar problemas de desprendimientos de capas, rebabas de filamentos o ruptura de partes. Los procedimientos son básicamente dos, calentamiento directo  sobre el objeto o la fundición de material adicional a la Impresión 3D.

Calentado directo. Este método se basa en el uso de las propiedades  características de los Filamentos para Impresión 3D, termoplásticos, como los Filamentos ABS y los Filamentos Pla. Al calentar estos materiales a su temperatura de “transición”, se ablanda y de esta manera, el fluido, pueda rellenar los defectos. Para realizar este procedimiento se pueden usar herramientas básicas y de fácil acceso como:

Cluster de herramientas

  • Decapador de aíre caliente.
  • Pistolas de aire para pintar.
  • Secadores de pelo.
  • Pirógrafo
  • Llama directa entre otros.

El decapador de aire caliente es muy efectivo para fusionar las capas de la pieza que han quedado separadas en la impresión. También, esta herramienta es muy útil cuando se desea recuperar el brillo perdido tras un procedimiento mecánico como el lijado. El aplicar calor sobre las piezas de termoplástico puede ocasionar que el punto de fusión ablande por demás el material, haciéndole perder su dimensión original. Por esto, es necesario tener mucho cuidado al realizar el procedimiento y hacerlo solo para tratar problemas localizados.

En otros casos, este ablandamiento es necesario cuando se requiere trabajar con la pieza para lograr un esculpido manual con intereses artísticos. También, para lograr el moldeado de un objeto cuyo diseño e Impresión 3D pueda ser muy complicado. Ya que la flacidez del materia después de ser calentado a su temperatura de transición permitirá hacer los dobleces y curvados requeridos en el objeto final.

La técnica de Postprocesado térmico directo es la más adecuada cuando es necesaria la introducción de elementos como tuercas, tornillos u otros elementos metálicos. Aprovechando el ablandamiento del material y que después, al enfriarse logra que, la partes insertada se fije al objeto.

Por último, podemos señalar que este proceso, de igual manera, es realizado en hornos especiales. Este método se usa cuando se logran objetos por técnicas como Polyjet con ABS digitales, polvo con aglutinantes o sinterizado. Ya que, de esta manera se endurece la pieza, disminuyendo su fragilidad y porosidad.

Calentamiento por fundición. Aquí, el método se basa en el uso de otro material para producir el calentamiento requerido. Las técnicas más comunes son las relacionadas con la soldadura de plásticos como inyección y extrusión. La mayor ventaja de esta técnica es que se puede usar como material de soldado el mismo filamento utilizado para la Impresión 3D de la pieza. En este tipo de soldado es necesario el uso de equipos industriales muy costosos pero existen algunas alternativas más artesanales, que se realizan con herramienta de más bajo costo. Es el caso de la soldadura de fricción, que funciona por colocación de material mediante giros a gran velocidad. En este caso, un taladro puede ser un buen aliado. Se usa colocando el material en la punta de este como broca y se aplica al objeto impreso.

En resumen, todas las técnicas de postprocesado de Impresiones 3D señaladas aquí, tienen sus pro y sus contras. Aceptando que su efecto dependen de diversos factores como Filamentos 3D usados, dimensiones del objeto impreso, peligrosidad de los materiales aplicados, calidad de la impresión y otros detalles.