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Guía de filamentos para impresión 3D

La impresión 3D es una práctica que empezó con bastante fuerza y se habló mucho de esta práctica, pero en los últimos años se ha ido quedando un poco de lado, aunque la impresión 3D ha creado un mundo de posibilidades. Este tipo de impresoras, permiten crear modelos previos, de piezas que estamos desarrollando, para ver cómo quedan y si son válidas para lo que necesitamos o para lo que las estamos desarrollando. Algo muy importante, es el material que utilicemos para las impresoras 3D, ya que cada tipo de material, nos tiene unas propiedades diferentes y aquí veremos cuáles son estas. Hablaremos de los filamentos PLA y ABS, pero también veremos PET, HIPS, Flexible y otras soluciones.


PLA (Poliácido láctico)

Es uno de los materiales más utilizados en el mundo de la impresión 3D, debido a que es biodegradable y completamente reciclable. Normalmente este material se suele utilizar para hacer elementos de tipo decorativo, como puedan ser figuras, piezas para maquetas y demás, pero también es muy utilizado en prototipos.

Para utilizar este material, debemos tener en cuenta que el extrusor debe sestar a una temperatura de unos 198ºC. Si vamos a realizar piezas pequeñas o piezas de precisión, se debe utilizar un ventilador de doble capa, el cual evita que la pieza se pueda deformar o tengamos un mal acabado. Normalmente, se suele usar en la base algún tipo de elemento adhesivo, normalmente, laca de pelo, siempre y cuando la cama caliente cuente con una superficie de cristal. Normalmente, para los filamentos de colores oscuros, se debe aumentar la temperatura 3-5ºC, respecto a la temperatura optima del extrusor.

VENTAJASINCONVENIENTES
Fácil de imprimirEl calor no le sienta bien. A partir de los 60ºC, pierde fuerza.
No es necesaria cama calienteTiene menos resistencia mecánica que otros materiales
EstableLa humedad hace que se corrompa
Mayor velocidad de impresión que otros materiales 
De origen orgánico, por eso se le considera como ‘material ecológico’ 
Procede de recursos renovables (trigo, maíz y similares) 
Reciclable 

ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno)

Este material es muy usado sobre todo a nivel industrial, debido a sus buenas características en cuanto a resistencia, estabilidad y que resiste lijado, materiales químicos e incluso, impactos. Su gran inconveniente es que es un derivado del petróleo. Normalmente se utiliza para hacer piezas mecánicas, maquetas de piezas de automoción, entre otros. Se puede usar para fabricar elementos decorativos y tiene más aplicaciones técnicas que el PLA.

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Para trabajar este material, necesitamos un extrusor que pueda llegar  los 235ºC, que es la temperatura a la que funde este material. Si vamos a realizar piezas pequeñas, necesitaremos una cama caliente de 60ºC, pero si vamos a realizar piezas grandes, la necesitaremos de 80ºC. No se pueden usar ventiladores de capa. Se debe utilizar en zonas con calefacción o la impresora 3D debe estar cerrada, ya que esto permite tener piezas de mejor calidad y mejores acabados. Se debe imprimir en zonas ventiladas o con buena circulación de aire, debido a que desprende gases nocivos para la salud. En caso de usar filamentos oscuros, debemos aumentar la temperatura del extrusor en unos 3-5ºC, aproximadamente.

VENTAJASINCONVENIENTES
Estable a temperaturas de 80-90ºCSe requiere de conocimientos avanzados en impresión 3D
Buen comportamiento a temperaturas entre -40ºC y +90ºCDificultad de impresión de objetos de gran detallado
Se puede lijar, perforar, cortar, etc, con facilidadLas capas se contraen más rápidamente que con el PLA, lo cual puede provocar que las piezas se resquebrajen si el entorno es demasiado frio
Resistencia a los productos químicosLos gases son nocivos para la salud
Resistente a impactosDerivado del petróleo

PET (Tereflalato de polietileno)

Este es posiblemente uno de los plásticos más polivalentes y utilizados en el mundo, sobre todo, porque se utiliza como recipiente para productos alimenticios. Comúnmente se le conoce como poliéster. Se puede utilizar para fabricar objetos y envases que puedan contener comida o para manipularla, como cucharas, tenedores y demás utensilios. También se puede utilizar para dotar de transparencia a los productos que vayamos a fabricar.

Este es uno de los materiales, posiblemente, más complejos de utilizar en cuanto a la impresión 3D. El rango de temperaturas del extrusor oscila entre los 215-250ºC, aunque la temperatura normal es de 235ºC y suele oscilar hasta 5ºC, si el color del filamento es oscuro. Podemos usarlo para imprimir objetos de uso doméstico, como vasos, platos, cucharas y demás, eso sí, el filamento debe estar certificado para tal uso. No requiere de cama caliente.

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VENTAJASINCONVENIENTES
Ofrece transparenciaLevemente toxico
Resiste bien el desgaste y la corrosiónNo es biodegradable
Resistencia química, ácidos y térmicaEndeble a partir de 70ºC, aproximadamente
Resiste impactos y esfuerzosDerivado del petróleo
ImpermeableComplejo de usar
No absorbe humedadPrecio
Se puede meter en el microondas 

HIPS (Poliestireno de alto impacto)

Este es bastante raro y se caracteriza por ser un polímero que se basa en la combinación del estireno y el butadieno, lo cual le ofrece una gran resistencia a los impactos. Lo podemos encontrar normalmente como envase de alimentos, se puede utilizar para fabricar cubiertos y vajillas, principalmente para camping y viaje. También se suele utilizar para desarrollar juegues, calzado y otros productos similares.

Uno de los mayores inconvenientes de este tipo de filamento, es que varía mucho el rango de temperatura, necesitando un extrusor que pueda operar entre 180-260ºC, aunque la temperatura optima ronda los 238ºC. No es necesaria una cama caliente para este tipo de filamento y si se cuenta con ella, es conveniente apagarla o ponerla a mínima temperatura y solo en las primeras capas o se podría dañar la pieza.

VENTAJASINCONVENIENTES
Elevada resistencia, incluso a temperaturas bajasIncompatible para piezas destinadas a estar a la intemperie
ReciclableLa pieza se deforma a partir de los 80ºC
No requiere de cama caliente 
Resiste ácidos y bases 
Buena resistencia al mecanizado 
No desprende gases 
Resiste el agua 
Es un buen aislante térmico 

Flexible (Elastómero Termoplástico o TPE)

Este material se basa en una combinación de termoplástico, que es un tipo de plástico que aguatan bien las temperaturas y el caucho, como elemento que le dota de elasticidad. Lo podemos utilizar para hacer mangos de herramientas, elementos de protección, pulseras, collares, elementos decorativos, juguetes para niños, entre otros.

Sin duda, es el material más complicado a la hora de utilizar para impresión 3D, ya que es un material muy delicado y que requiere de muchas consideraciones. Cualquier impresora 3D puede operar con este material, siempre y cuando trabaje a velocidades de 10-20mm/s. La distancia entre la polea de empuje y la entrada del extrusor debe ser corta, ya que podría provocar atascos.

Aquellos que hagan uso de tubos de guiado para el extrusor, deben tener en cuenta que sean PTFE y no de otros materiales, debido a que estos son los que generan menor fricción. Una elevada fricción puede provocar serios problemas. La boquilla es otra parte que debemos tener muy en cuenta, ya que necesitaremos una boquilla de orificio de 0.4mm o más. Si es menor de estas dimensiones, debemos bajar aún más la velocidad de impresión y aun así corremos un alto riesgo de atasco.

VENTAJASINCONVENIENTES
Absorción de los impactosMala resistencia al calor y los químicos
Muy buena resistencia del material a la fatigaPierde propiedad elástica si se opera a elevadas temperaturas
Se puede estirar de manera moderada y alta capacidad de recuperar su formaPierde elasticidad con el uso
Es reciclableSe requieren de conocimientos técnicos elevados
Material suaveImpresión extremadamente lenta

Fibra de carbono

Este material sobre todo es conocido, porque es de los más usados en industria, sobre todo en ingeniería o en las carrocerías de los Formula 1, por ejemplo. Su extendido uso y su polivalencia, se debe a que es un material extremadamente resistente y que es extremamente ligero. Como decíamos, se usa mucho para piezas de carrocería de vehículos de competición, aeromodelismo, bicicletas, motocicletas y muchos otros campos.

No es de los materiales más comunes para impresión 3D y tiene sus particularidades. Al igual que algunos otros materiales, no necesita de cama caliente y si se tiene, es conveniente apagarla o ponerla a mínima temperatura. Es extremadamente importante usar un extrusor de acero inoxidable y no los comunes, que son de latón. Si se usa latón, podría destruirse debido a la abrasión de las fibras de este material. No fluirá este material en boquillas con un diámetro inferior a los 0.4mm, así que necesitamos boquillas de este diámetro o más. El rango de temperatura oscila entre 230-265ºC.

VENTAJASINCONVENIENTES
Alta resistencia mecánicaElevada temperatura de impresión
Muy ligeroExtrusores especiales, bastante caros
Buen aislante térmicoFilamento bastante caro
Fácil de imprimir 
Resistente a los impactos 

Roberto Solé

Técnico en sistemas de generación de energía sustentables e instalador de sistema de distribución de energía en vivienda. Trabajo delante de un PC, en mi tiempo libre estoy delante de un PC y cuando salgo de casa estoy pegado a la pantalla de mí smartphone. Cada mañana cuando me levanto cruzo el Stargate para hacerme un café y empezar a ver vídeos de YouTube mientras hago ver que escribo aquí. Una vez vi un dragón... ¿o era un Dragonite?

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