Explicación de los filamentos de impresora 3D | PCMag


Cómo elegir el filamento correcto

Después de elegir una impresora 3D, la primera decisión que tendrá que tomar es qué tipo de filamento desea utilizar. Hay varias docenas de variedades, incluso dejando a un lado los numerosos colores en los que vienen. Al vadearlas, aparece una serie de nombres que suenan químicos: ácido poliláctico, alcohol polivinílico, fibra de carbono y los elastómeros termoplásticos que retuercen la lengua, por ejemplo. Van por una variedad vertiginosa de acrónimos, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA y PCTPE entre ellos. Pero no se desanime con esta sopa de letras. Solo unos pocos tipos son de uso común, y los fabricantes tienden a evitar los apodos demasiado geek en favor de nombres más descriptivos que aluden a una calidad esencial del filamento, como la flexibilidad (Ninjaflex de NinjaTek y Polyflex de Polymaker, por ejemplo) y la fuerza (Makerbot, XYZprinting y Ultimaker todos los filamentos del mercado llamados Tough PLA).

Conceptos básicos de filamentos

Los filamentos utilizados en la impresión 3D son termoplásticos, que son plásticos (también conocidos como polímeros) que se derriten en lugar de quemarse cuando se calientan, pueden moldearse y solidificarse cuando se enfrían. El filamento se alimenta a una cámara de calentamiento en el ensamblaje del extrusor de la impresora, donde se calienta hasta su punto de fusión y luego se extruye (arroja a chorros) a través de una boquilla de metal mientras se mueve el ensamblaje del extrusor, trazando una ruta programada en un archivo de objeto 3D para crear capa por capa, el objeto impreso. Aunque la mayoría de las impresoras 3D tienen una única extrusora, existen algunos modelos de doble extrusora que pueden imprimir un objeto en diferentes colores o con diferentes tipos de filamentos.

El proceso de impresión con filamento de plástico se llama fabricación de filamentos fundidos (FFF) o Modelado por deposición fundida (FDM). Son lo mismo; el acrónimo FDM es una marca registrada por el pionero de la impresión 3D Stratasys Corp., por lo que otros fabricantes crearon sus propios nombres para describir la tecnología de sus impresoras; FFF es el que se popularizó. Incluso hoy, excepto en los folletos de algunos fabricantes, verá que los nombres se usan indistintamente.

Imágenes impresas en 3D

El filamento se vende en bobinas por peso que van desde 0,5 kilogramos hasta 2 kilogramos. El filamento viene en dos espesores, 1,75 milímetros y 3 milímetros. (Este último es en realidad un poco más delgado, alrededor de 2,85 milímetros). La gran mayoría del filamento es del tipo 1,75 milímetros; Ultimaker y LulzBot se encuentran entre los pocos fabricantes cuyas impresoras utilizan el tamaño más grueso. El peso casi siempre se indica en unidades métricas.

Ahora, echemos un vistazo a algunos de los tipos de filamentos más populares e importantes.

El dúo dinámico: ABS y PLA

Con mucho, los tipos de filamentos más comunes son el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y el ácido poliláctico (PLA). La mayoría de las impresoras 3D básicas están diseñadas para utilizar exclusivamente estos filamentos. Parte de su atractivo es que son relativamente económicos, y cuestan tan solo $ 20 el kilogramo.

No se deje intimidar por el nombre químico difícil de manejar del ABS; es el mismo plástico que se usa en Legos. Los objetos impresos en ABS son resistentes, duraderos y no tóxicos. Tiene un punto de fusión relativamente alto, con una temperatura de impresión que varía de 210 a 250 grados Celsius. Las esquinas inferiores de los objetos que se imprimen con ABS tienen una tendencia a curvarse un poco hacia arriba, especialmente si está utilizando una cama de impresión sin calefacción. Durante la impresión, el ABS puede emitir un olor acre y desagradable, por lo que es mejor utilizarlo con una impresora de marco cerrado en una habitación bien ventilada.

El PLA tiene un punto de fusión relativamente bajo, con temperaturas utilizables entre 180 grados y 230 grados Celsius. Es de origen vegetal y biodegradable. Es más duro que el ABS, imprime sin deformaciones y, en general, es fácil trabajar con él, aunque en raras ocasiones puede provocar atascos en la extrusora. El PLA se utiliza a menudo como material base para materiales compuestos más exóticos, de los que hablaremos en un momento.

Nylon

El nailon es un material sintético increíblemente versátil, desarrollado en la década de 1930, que se ha utilizado en todo, desde cepillos de dientes hasta paracaídas, neumáticos y medias, y ahora en filamentos para impresoras 3D. En esencia, es un polímero o plástico (o, más precisamente, una familia de plásticos). Es fuerte y duradero, pero flexible, y se encuentra entre los filamentos de impresión 3D de menor precio. Se derrite a una temperatura más alta (alrededor de 240 grados Celsius) que la mayoría de los filamentos. No todas las impresoras 3D están diseñadas para soportar ese calor; algunas sustancias de uso común en la extrusora emiten humos a esa temperatura. Al igual que con el ABS, los objetos impresos con nailon tienden a deformarse, lo que puede mitigarse utilizando una cama de impresión con calefacción.

Filamento flexible

Los TPE (o elastómeros termoplásticos) son termoplásticos con alta elasticidad (aunque todavía muy por debajo de, digamos, las bandas de goma); los objetos impresos con ellos son relativamente flexibles. Un tipo de TPE común es el poliuretano termoplástico (TPU), del cual NinjaFlex es un ejemplo popular.

Filamentos solubles: HIPS y PVA

Uno de los acrónimos más pegadizos, HIPS, significa poliestireno de alto impacto. HIPS tiene un precio moderado, es liviano y se puede lijar, pegar y colorear con pinturas acrílicas. Es similar al ABS, excepto que HIPS es soluble en limoneno, un solvente a base de cítricos, por lo que es una buena opción, cuando se imprime con un segundo material (como ABS o PLA) con una impresora de doble extrusora, como material de soporte. que podría disolverse después de la impresión. También imprime bien por sí solo, y es el filamento recomendado por LulzBot para su impresora LulzBot Mini 3D (en Amazon), que se ganó la Elección de nuestros editores. El filamento soluble MakerBot también se compone de HIPS.

Otro filamento soluble es el PVA (alcohol polivinílico), que se disuelve convenientemente en agua. El PVA es inodoro, no tóxico y biodegradable. Tiene un punto de fusión bajo y puede atascar una boquilla extrusora cuando se sobrecalienta. A menudo se utiliza como material de soporte en impresoras de doble extrusora; Probé la Ultimaker 3 (en Amazon) imprimiendo un objeto de prueba, una caja dentro de una caja, usando PLA para las cajas y PVA como soporte. Una vez impreso el objeto, lo sumergí en agua tibia y el PLA se disolvió gradualmente, dejando el par de cajas anidadas.

Conozca los filamentos de su impresora 3D

Filamentos compuestos

Los filamentos compuestos tienen una base de PLA u otro termoplástico en el que se han mezclado partículas, polvos o escamas de otros materiales. Algunas son mezclas de madera, otras incluyen piedra arenisca o piedra caliza, y otras tienen varios tipos de metales, como hierro, aluminio, latón, bronce y cobre. Estos filamentos adquieren algunas de las propiedades de los materiales con los que se han mezclado. Otro compuesto popular es la fibra de carbono; los objetos impresos con ella toman algo de la resistencia de la fibra. Una desventaja de estos filamentos compuestos es que cuestan considerablemente más que los no compuestos.

Más allá del filamento de plástico: impresión a base de resina

Con la proliferación actual de impresoras FFF, es fácil pasar por alto el hecho de que existen modelos en el mercado basados ​​en otras tecnologías que no utilizan filamento. La principal de ellas es la estereolitografía (también conocida como SLA), la primera tecnología de impresión 3D que se ha desarrollado y que es capaz de realizar impresiones muy detalladas y de alta resolución. Las etiquetas de precio de las impresoras SLA para uso comercial pueden llegar a las cinco (e incluso a seis) cifras, pero hemos visto algunos modelos de menor precio, adecuados para aficionados y artesanos.

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En la impresión SLA, un láser ultravioleta traza la forma del objeto a imprimir, capa por capa, en una resina sensible a los rayos UV (también conocida como fotopolímero o resina de fotopolímero) alojada en una bandeja o cubeta, y la resina expuesta al láser se endurece. para formar el objeto impreso. Las resinas vienen en botellas de 500 mililitros y de 1 litro, y los precios de los fabricantes de impresoras comienzan en alrededor de $ 100 por litro. Algunos fabricantes han formulado resinas para brindar resistencia, flexibilidad, rigidez y otras cualidades, y estas resinas tienden a venderse a un precio superior. Las resinas han sufrido de una paleta de colores limitada y han tendido a limitarse a negro, gris, blanco y transparente, aunque últimamente han estado disponibles algunas resinas metálicas y de colores más brillantes.

DLP es una forma de estereolitografía que utiliza un proyector en lugar del láser como fuente de luz, utilizando luz visible en lugar de ultravioleta. El proyector, que emplea la tecnología DLP (Digital Light Processing) de Texas Instruments, proyecta una serie de imágenes en una tina de resina de fotopolímero similar a las resinas utilizadas en la impresión SLA para construir el objeto, capa por capa.

Ahora que sabe todo lo que necesita sobre los filamentos más populares, querrá leer nuestra guía de compra de impresoras 3D, que incluye reseñas de los mejores modelos que hemos probado recientemente. También puede consultar lo que dijo uno de los primeros usuarios sobre su tiempo para aprender a imprimir en 3D.

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