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Guía de materiales de impresión 3D: Tipos, aplicaciones y propiedades
17 Diciembre 2021
Impresión 3D
Guías
La impresión 3D te da la capacidad para crear prototipos y fabricar piezas para una amplia gama de aplicaciones de forma rápida y rentable. Pero elegir el proceso de impresión 3D adecuado es solo una parte del proceso. Al final, depende de que los materiales te permitan crear piezas con las propiedades mecánicas, características funcionales o aspecto deseados.
Esta guía exhaustiva de materiales de impresión 3D muestra los materiales de impresión 3D de plástico y de metal más populares que están disponibles en el mercado, compara sus propiedades y aplicaciones y describe un método que puedes usar para escoger el más adecuado para tu proyecto.
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Materiales y procesos de impresión 3D de plásticos
Hay docenas de materiales plásticos disponibles para la impresión 3D, cada uno con cualidades únicas que lo hacen más adecuado para usos concretos. Para simplificar el proceso de encontrar el material más apropiado para una pieza o producto, echemos antes un vistazo a los principales tipos de plásticos y los diferentes procesos de impresión 3D.
Tipos de materiales plásticos
Hay dos tipos principales de plásticos:
Los termoplásticos son el tipo de plástico que más se usa. La principal característica que los distingue de los plásticos termoendurecibles es su capacidad de soportar numerosos ciclos de fusión y solidificación. Los termoplásticos se pueden calentar y se les puede dar la forma deseada. El proceso es reversible, ya que no se producen enlaces químicos, por lo que es factible reciclar o fundir y reutilizar los termoplásticos. Los termoplásticos se comparan con frecuencia con la mantequilla, que puede derretirse, solidificarse de nuevo y volverse a derretir. Con cada ciclo de fundición, las propiedades cambian un poco.
Los plásticos termoendurecibles permanecen en un estado sólido permanente después de su curado. Los polímeros en los materiales termoendurecibles se entrecruzan durante un proceso de curado inducido por luz, calor o una radiación adecuada. Cuando se calientan, los plásticos termoendurecibles se descomponen en vez de fundirse y no vuelven a formarse al enfriarlos. No es posible reciclar los plásticos termoendurecibles ni revertir el material a sus ingredientes. Un material termoendurecible es como la masa de un pastel, una vez que se hornea no puede volver a convertirse en masa.
Procesos de impresión 3D de plásticos
Las tres tecnologías de impresión 3D de plástico más comunes hoy son:
Las impresoras 3D de modelado por deposición fundida (FDM) construyen piezas al derretir y extrudir un filamento termoplástico que un extrusor deposita capa por capa en el área de impresión.
Las impresoras 3D de estereolitografía (SLA) usan un láser para curar resinas líquidas termoendurecibles y convertirlas en plástico endurecido en un proceso conocido como fotopolimerización.
Las impresoras 3D de sinterizado selectivo por láser (SLS) usan un láser de alta potencia para fundir pequeñas partículas de polvo de termoplástico.
Impresión 3D FDM
El modelado por deposición fundida (FDM), también conocido como fabricación con filamento fundido (FFF),es la forma más extendida de impresión 3D al alcance del consumidor, fomentada por la aparición de las impresoras 3D para aficionados.
Es una técnica adecuada para modelos básicos de prueba de concepto, así como para la creación de prototipos rápidos y de bajo coste de piezas sencillas, como piezas que podrían acabar pasando por un proceso de mecanizado.
El FDM que se vende a los consumidores es la técnica que menor resolución y precisión tiene comparada con otros procesos de impresión 3D en plástico. No es la mejor opción para imprimir diseños complejos o piezas con relieves complicados. Se puede obtener un acabado de mayor calidad mediante procesos de pulido químicos y mecánicos. Las impresoras 3D FDM industriales usan soportes solubles para mitigar algunos de estos inconvenientes y ofrecen una mayor variedad de termoplásticos para ingeniería, pero estos tienen un precio elevado.
Cuando los filamentos fundidos forman cada capa, a veces quedan vacíos entre capas cuando no se adhieren por completo. Esto genera piezas anisotrópicas, algo que es importante tener en cuenta cuando estás diseñando piezas que han de soportar cargas o resistir esfuerzos de tracción.
Los materiales de impresión 3D FDM están disponibles en una variedad de opciones de color. También existen diversas mezclas experimentales de filamentos plásticos para crear piezas con superficies similares a la madera o al metal.
Materiales de impresión 3D FDM populares
Los materiales de impresión 3D FDM más comunes son el ABS, el PLA y sus diversas mezclas. Las impresoras FDM más avanzadas también pueden imprimir con otros materiales especializados que ofrecen propiedades como la resistencia al calor, resistencia a impactos, resistencia química y rigidez.
Impresión 3D SLA
La estereolitografía fue la primera tecnología de impresión 3D del mundo, inventada en los años 80, y sigue siendo una de las tecnologías más populares en el ámbito profesional.
Las piezas realizadas mediante SLA tienen la mayor resolución y precisión, los detalles más nítidos y el acabado más liso de todas las tecnologías de impresión 3D. La impresión 3D con resina es una excelente opción para crear prototipos con un alto nivel de detalle que requieren una escasa tolerancia y superficies lisas, como moldes, patrones y piezas funcionales. Las piezas de SLA también pueden pulirse y/o pintarse después de su impresión, lo que las convierte en piezas ya preparadas para los clientes con acabados muy detallados.
Las piezas impresas usando la impresión 3D SLA suelen ser isotrópicas. Su resistencia es más o menos uniforme sin importar su orientación, porque se establecen enlaces químicos entre cada capa. Esto tiene como resultado piezas con un rendimiento mecánico predecible, que es crucial para aplicaciones como sujeciones y fijaciones, piezas de uso final y prototipos funcionales.
La estereolitografía ofrece la gama más amplia de materiales para la impresión 3D de plásticos.
Materiales populares de impresión 3D SLA
La impresión 3D SLA es muy versátil y ofrece fórmulas de resina con una gran variedad de propiedades ópticas, mecánicas y térmicas capaces de igualar las de los termoplásticos estándar, industriales y para ingeniería.
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Impresión 3D SLS
Ingenieros y fabricantes de diversos sectores confían en la impresión 3D por sinterizado selectivo por láser (SLS) por su capacidad de generar piezas resistentes y funcionales. Con un bajo coste por cada pieza, un alto nivel de productividad y materiales establecidos, esta tecnología es ideal para una amplia variedad de aplicaciones, desde la creación rápida de prototipos hasta la fabricación de pequeños lotes, el lanzamiento rápido de productos (conocido como bridge manufacturing) o la fabricación a medida.
Dado que el polvo sin fundir sirve como soporte para la pieza durante la impresión, no es necesario agregar expresamente estructuras de soporte. Esto hace que la impresión por SLS sea ideal para geometrías complejas, como relieves interiores, socavados, paredes delgadas y relieves negativos.
Igual que ocurre con la SLA, las piezas creadas por SLS son generalmente más isotrópicas que las piezas de FDM. Las piezas realizadas mediante SLS tienen un acabado de la superficie ligeramente rugoso, pero casi no tienen líneas de capa visibles.
Los materiales de impresión 3D SLS son ideales para toda una gama de aplicaciones funcionales, desde productos de ingeniería para el consumo hasta aplicaciones sanitarias.
Materiales populares de impresión 3D SLS
La selección de materiales de impresión SLS es menos amplia que la de la impresión FDM y SLA, pero los materiales disponibles tienen unas características mecánicas excelentes, con una resistencia que se parece a las piezas moldeadas por inyección. El material más común para sinterizado selectivo por láser es el nailon, un popular termoplástico para ingeniería con excelentes propiedades mecánicas. El nailon es ligero, resistente y flexible, así como estable frente a impactos, sustancias químicas, el calor, la luz UV, el agua y la suciedad.
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Compara los procesos y materiales de la impresión 3D de plásticos
Cada uno de los diferentes materiales y procesos de impresión 3D tiene sus puntos fuertes y débiles que definen su adecuación para diferentes aplicaciones. La siguiente tabla resume algunas características y consideraciones clave.
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