La fabricación de filamentos fundidos (FFF) o el modelado por deposición fundida (FDM), como se conoce más comúnmente, sigue siendo una de las tecnologías de impresión 3D más populares. Y a medida que la tecnología continúa evolucionando, FDM encuentra más aplicaciones industriales en la planta de fabricación. El desarrollo de nuevos materiales poliméricos es un factor clave detrás de este desarrollo.
En el tutorial de hoy, veremos tres materiales termoplásticos populares disponibles para la impresión 3D FDM: ASA, PETG y PC. Exploraremos sus beneficios, limitaciones y consejos para una impresión exitosa.
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Comparación de ASA, PETG y PC
Impresión 3D con ASA
¿Qué es ASA?
El acrilato de acrilonitrilo estireno (ASA) es un termoplástico de impresión 3D común que tiene una alta resistencia química y a los rayos UV.
Desarrollado originalmente como una versión avanzada de ABS , ASA es más adecuado para uso en exteriores que ABS, que puede dañarse por una exposición prolongada a la luz solar.
Aunque ASA es estructuralmente muy similar al ABS, existen algunas diferencias clave. Por ejemplo, el ABS puede volverse frágil bajo la luz solar, mientras que la formulación del material ASA lo hace diez veces más resistente a la intemperie y a los rayos UV que el ABS.
Su resistencia superior a los rayos ultravioleta y la exposición a la intemperie, por lo tanto, hace que ASA sea una buena opción para aplicaciones en exteriores.
Espejo retrovisor para automóvil de Stratasys fabricado con ASA [Crédito de la imagen: Stratasys]
¿Por qué imprimir con ASA?
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Fuertes propiedades mecánicas : ASA tiene una alta resistencia al impacto y a la temperatura, lo que significa que las piezas pueden resistir el estrés mecánico durante un largo período de tiempo.
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Resistente a los rayos UV : el material tiene una estabilidad excepcional a los rayos UV, lo que significa que conserva sus propiedades cuando se expone a la luz solar.
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Gran resistencia química : el ASA puede soportar una amplia gama de productos químicos, incluidos hidrocarburos saturados, aceites lubricantes, aceites vegetales y animales, soluciones salinas acuosas, ácidos y álcalis débiles y agua.
- Posprocesamiento sencillo : ASA se adapta bien a diversas técnicas de posprocesamiento. Lijar, pintar (con pinturas acrílicas), pegar, fresar, taladrar y cortar: todos estos pasos de posprocesamiento se pueden realizar con una pieza ASA. El material también se disuelve en solventes como la acetona, lo que hace que las líneas de las capas sean fáciles de suavizar.
¿Cuáles son las limitaciones de ASA?
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Se requiere una alta temperatura de la extrusora : al imprimir con ASA, tanto la temperatura de la extrusora como la de la cama de impresión deben ser altas, lo que hace que el proceso de impresión consuma mucha energía.
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Difícil de imprimir : cuando la temperatura de impresión no se establece correctamente, se crea una tensión interna a medida que se imprimen las piezas, lo que puede provocar deformaciones, piezas débiles y separación de capas.
- Humos : ASA emite humos intensos y malolientes durante el proceso de impresión. Los vapores pueden causar irritación y dolores de cabeza, por lo que es importante asegurarse de que su espacio de trabajo tenga una buena ventilación. Sin embargo, muchas impresoras 3D FDM disponibles están equipadas con una carcasa o un filtro y un ventilador para la extracción de humos.
Aplicaciones comunes de ASA
Aplicaciones al aire libre
Gracias a su estabilidad UV, ASA es ideal para aplicaciones en exteriores, que van desde carcasas eléctricas hasta equipos de jardín y piezas de automóviles.
Automotor
Buenas propiedades mecánicas y un precio relativamente bajo hacen que ASA sea una excelente opción para prototipos funcionales y algunas piezas de uso final. Para aplicaciones automotrices, ASA se puede utilizar para crear prototipos de piezas, incluidas cubiertas de parachoques, rejillas, carcasas de espejos retrovisores laterales y soportes de tablero.
Estampación
Mangos / agarres ergonómicos livianos, accesorios y plantillas de ensamblaje, estiba, caddies de herramientas también son aplicaciones que son adecuadas para ASA.
Consejos para la impresión 3D ASA
Requisitos básicos de impresión:
Temperatura de la extrusora: 230-250 ° C
Temperatura de la cama de impresión : 95-110 ° C
Recinto : muy recomendable
Revestimiento de la cama de impresión : recomendado (cinta Kapton, lechada de ABS)
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El ASA es muy sensible a la temperatura. Dado que los diferentes fabricantes de filamentos ASA tienen un ajuste de temperatura ideal ligeramente diferente, siempre se recomienda seguir los requisitos especificados por su fabricante de filamentos.
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Para evitar deformaciones y separación de capas, es aconsejable utilizar una buena adherencia como cinta Kapton. La cinta Kapton también ayuda a distribuir uniformemente el calor en la cama de impresión y lograr impresiones con un fondo brillante.
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Debido a las altas temperaturas de impresión, las piezas impresas con ASA pueden estar sujetas a sobrecalentamiento, lo que da como resultado una impresión de mala calidad. Para evitar este problema, una buena regla general es imprimir las primeras capas a una temperatura más alta y luego bajar la temperatura en 5 grados para el resto de la impresión.
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Usar un ventilador de enfriamiento es otra forma de lidiar con el sobrecalentamiento. Se recomienda utilizar el ventilador de capas a la velocidad mínima posible (10-25% de la potencia total). Esto ayudará a enfriar el material sin producir un cambio repentino de temperatura que pueda causar grietas.
- En el lado del posprocesamiento, las piezas de ASA se pueden alisar sumergiendo la pieza impresa en un baño de acetona. Luego se puede pegar y pintar directamente sin necesidad de aplicar imprimaciones.
Impresión 3D con PETG
¿Qué es PETG?
Utilizado para todo, desde envases de alimentos hasta botellas de agua, el polietilen tereftalato glicol (PETG) es uno de los polímeros más utilizados en la actualidad.
PETG es una variante del material PET más conocido y se utiliza como filamento para impresora 3D. Sin embargo, PETG está modificado con glicol, lo que hace que el filamento sea más claro y suave que el PET y mucho más adecuado para la impresión 3D.
Este termoplástico combina las propiedades más útiles de ABS y PLA . Con la fuerza del ABS y la facilidad de uso del PLA, PETG se destaca como un material duradero, resistente a la temperatura y relativamente flexible, ideal para piezas mecánicas y prototipos funcionales.
¿Por qué utilizar PETG?
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Es superior al ABS : PETG es resistente a los impactos y más duradero que el ABS . Gracias a una fuerte adhesión de la capa, puede resistir mejor la luz ultravioleta y, en general, es menos difícil de imprimir. Además, PETG no emite humos malolientes.
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Pocos problemas relacionados con la temperatura : al imprimir con PETG, es menos probable que su pieza se deforme o encoja debido a los cambios de temperatura.
- Se considera seguro para los alimentos: dicho esto, asegúrese de verificar las especificaciones del fabricante de filamentos en cuestión.
¿Cuáles son las limitaciones de PETG?
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PETG es higroscópico : esto significa que absorbe la humedad del aire. La humedad del aire afecta negativamente al material y puede dar lugar a impresiones fallidas. Por esta razón, el filamento debe almacenarse en un ambiente seco.
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PETG es propenso a "encordar": esto ocurre cuando la extrusora derrite más material del que idealmente debería. A medida que la extrusora se mueve, el material adicional gotea, se adhiere a la capa y genera hilos que afectan la precisión de la impresión. Un ajuste adecuado de la configuración de impresión puede mitigar este efecto.
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Posible fusión con la cama de impresión : A veces, PETG puede fusionarse con la cama de impresión durante el proceso de impresión. Esto puede dificultar la eliminación sin dañar la superficie de la cama de impresión. Por lo tanto, se recomienda encarecidamente no imprimir en superficies como vidrio y PEI. En cambio, puede cubrir la superficie de construcción con un agente desmoldante como barra de pegamento o laca para el cabello para garantizar una impresión exitosa.
- Debido a las propiedades del PETG, que dificultan la adherencia de los adhesivos, las piezas pueden ser difíciles de pintar o pegar.
Aplicaciones comunes
Fabricación
Como se considera seguro para los alimentos, el PETG es un material común en la industria manufacturera, donde se puede usar para botellas de agua y bebidas, contenedores de aceite de cocina y contenedores de almacenamiento de alimentos que cumplen con la FDA.
Dado que es altamente resistente a los impactos, el PETG también es adecuado para productos de impresión que puedan experimentar un estrés repentino o sostenido, como componentes de protección, dispositivos protésicos, plantillas y accesorios y piezas mecánicas.
Embalaje
El empaque del producto es otro caso en el que se puede utilizar PETG. Por ejemplo, el empaque transparente hecho de PETG se puede usar para exhibir un artículo, mientras que la resistencia al impacto del material lo mantendrá seguro.
La capacidad de PETG para soportar rigurosos procesos de esterilización también lo hace adecuado para el envasado de dispositivos médicos y farmacéuticos.
Consejos para comenzar con la impresión 3D PETG
Requisitos básicos de impresión:
Temperatura de la extrusora: 220-260 ° C
Temperatura de la cama de impresión : 50-75 ° C
Recinto : no es necesario
Revestimiento de la cama de impresión : barra de pegamento, cinta de pintor azul
- Comience siempre con una velocidad de impresión baja de alrededor de 15 mm / s, lo que generalmente lo ayudará a encontrar qué configuraciones funcionan mejor con su material. Una vez que descubra cuáles son las mejores configuraciones, puede aumentar su velocidad de impresión.
- Para evitar supuración y encordado, puede aumentar un poco la longitud de retracción: agregue 1 mm para una extrusora directa y 2-3 mm para una extrusora tipo Bowden. Si aún obtiene cuerdas, puede usar una pistola de calor para quemar las cuerdas restantes una vez que haya terminado.
- Si las capas de su impresión comienzan a separarse o agrietarse, deberá reducir la velocidad del ventilador de enfriamiento. Cuanto menos enfriamiento se utilice, más tiempo tendrán las capas extruidas para adherirse completamente al resto de la pieza.
Impresión 3D con policarbonato
¿Qué es el policarbonato?
El policarbonato (PC) es uno de los plásticos de ingeniería más resistentes disponibles para la impresión 3D. Si necesita piezas resistentes, resistentes al calor y dimensionalmente estables que puedan soportar fuertes impactos, la PC será una opción de material atractiva.
La PC puede ser bastante desafiante para la impresión 3D, ya que requiere altas temperaturas para extruirse correctamente y tiene una mayor tendencia a deformarse y dividirse que otros termoplásticos como el ABS. Sin embargo, una vez dominado, puede producir piezas impresas en 3D resistentes y duraderas para su próxima aplicación de ingeniería.
¿Por qué imprimir en 3D con PC?
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Excelentes propiedades del material : el PC es un material rígido que ofrece alta rigidez, fuerza y resistencia al calor. El PC presenta una resistencia química moderada y una excelente resistencia a la temperatura.
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Buenas propiedades ópticas : la transparencia de la PC es comparable a la del vidrio. El material transmite la luz visible mejor que la mayoría de los demás plásticos, incluido el PETG.
- Posprocesamiento sencillo : la alta resistencia al impacto de la PC hace que el volteo sea una opción adecuada para el posprocesamiento automatizado. Al hacer vibrar las partículas de arena, las líneas de la capa se pueden suavizar rápidamente sin dañar la pieza.
¿Cuáles son las limitaciones de la PC?
- Al igual que el PETG, el PC es higroscópico, por lo que debe mantener el filamento en un ambiente controlado y de baja humedad para evitar que absorba la humedad del aire.
- La PC no es el material más fácil de imprimir en 3D si no se cumplen las condiciones óptimas. Debido a su alta resistencia al calor, la PC debe imprimirse a una temperatura alta (generalmente por encima de 250 ° C). Sin embargo, las altas temperaturas pueden provocar una acumulación de tensión interna en una pieza, lo que hace que se deforme, se deslamine y se adhiera mal a la cama de impresión.
Aplicaciones comunes
La PC se ha utilizado en aplicaciones tan amplias como lentes de sol, máscaras de buceo, pantallas de visualización electrónica y carcasas de teléfonos.
Moldes de inyeccion
Debido a que es fuerte y resistente al calor, la PC es ideal para aplicaciones de alto estrés y carga, y puede estar sujeta a temperaturas de hasta 110 ºC. Los moldes de inyección para fabricación de bajo volumen, herramientas y prototipos funcionales son buenos candidatos para la impresión 3D con PC.
Colectores de admisión
La PC reforzada con carbono también es adecuada para fabricar colectores de admisión y otras piezas que están sujetas a altas temperaturas.
Consejos para imprimir en 3D en PC
Requisitos básicos de impresión:
Temperatura de la extrusora : 250-300 ° C
Temperatura de la cama de impresión : 90-150 ° C
Recinto : recomendado
Revestimiento de la cama de impresión : barra de pegamento, PEI
- La PC requiere un entorno de impresión controlado y de alta temperatura. Para garantizar un entorno controlado, se recomienda utilizar una impresora 3D completamente cerrada. Esto mantendrá la temperatura dentro de la impresora 3D al nivel necesario, facilitando una mayor tasa de éxito de impresión, mejor calidad y rendimiento de las piezas impresas.
- Para lograr la mejor adhesión de la cama de impresión, una buena regla general es aplicar una capa delgada de pegamento a una placa de construcción o usar láminas de PEI.
- Cuando se imprime en 3D con una PC, es importante imprimir con el ventilador de enfriamiento apagado para evitar que se doblen y comben.
- El filamento de PC es propenso a supurar cuando se imprime. Para evitar esto, intente aumentar la distancia de retracción y la velocidad de retracción. Sin embargo, para evitar que la boquilla se atasque, evite distancias de retracción superiores a 10 mm.
Elija sabiamente su material FDM
La elección del material adecuado para sus necesidades depende de su aplicación específica.
ASA, PETG y PC tienen sus ventajas y aplicaciones para las que se adaptan mejor. Si está buscando un filamento para fabricar piezas para exteriores y prototipos, ASA es una excelente opción. Para prototipos funcionales resistentes y duraderos, es posible que desee echar un vistazo a PETG. Finalmente, elija filamento de PC si desea imprimir en 3D piezas transparentes pero muy rígidas.
La impresión 3D FDM a veces puede ser complicada; sin embargo, con el enfoque correcto, estos desafíos se pueden superar.
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