Impresión 3d FDM - Modelado por Deposición Fundida
¿En qué consiste o qué es la impresión 3d FDM?
La impresión 3d FDM, se trata de un proceso de fabricación por adición de material. Este método de fabricación emplea un material termoplástico el cual es bobinado en carretes (filamento) que se hace pasar a través de un extrusor o tobera que se encuentra a la temperatura de fusión del polímero siendo depositado sobre una base o cama calefactada (lo cual ayuda a su adhesión) capa por capa hasta conformar la pieza. La superposición de capas sucesivas según crea el modelo 3d según las coordenadas y comandos de configuración establecidos.
Se trata de la tecnología de impresión 3d más extendida permitiendo desde la fabricación de prototipos de validación hasta piezas finales.
A continuación, os mostramos las características y materiales más destacadas de la impresión 3d.l
Características de la impresión 3d FDM:
- Tecnología de fabricación aditiva más económica.
- Amplio abanico de materiales.
- Posibilidad de uso multi-color y multi-material.
- Fabricación de gran formato.
- Dificultad de fabricación con determinados materiales.
- Acabados superficiales no óptimos.
- Tecnología de fabricación aditiva más lenta.
Materiales de impresión 3d FDM:
El ácido poliláctico o PLA es un material biodegradable de origen natural (obtiene del almidón de maíz y de la caña de azúcar).
Tª máxima de servicio: 50 ºC (aproximadamente).
VENTAJAS:
- Facilidad de impresión y no emite gases perjudiciales.
- Económico y amplia gama de colores.
- Gran acabado superficial y baja expansión térmica (ideal para piezas grandes).
INCONVENIENTES:
- Durabilidad baja (tiende a romperse bajo presión y tiene poca resistencia a la intemperie).
- Baja temperatura de servicio (deformación a partir de 50ºC).
Las características fundamentales del PLA facilitan su combinación con otros elementos generando materiales muy interesantes:
WOOD:
Está compuesto por una base de PLA un porcentaje de virutas de madera, logrando un aspecto propio de la madera y piezas muy ligeras.
METAL:
Compuesto por una base de PLA con un porcentaje de virutas de metal (bronce, cobre o aluminio). Se consiguen piezas de alta densidad y cuyo postprocesado proporciona un aspecto metálico.
POTTERY:
Al igual que los dos anteriores, se compone de una base de PLA al que se le ha añadido virutas cerámicas.
TERMOACTIVO:
Es un PLA aditivado con un pigmento termocromático. Tiene la característica de cambiar de color en función de la exposición al calor.
LUMINISCENTE:
Se trata de un PLA con pigmentos luminiscentes que absorben la luz y la emiten posteriormente.
OTROS:
Como tecnología en desarrollo cada vez existen más combinaciones como pla magnéticos, conductores eléctricos…
El acrilonitrilo butadieno estireno o ABS es un termoplástico amorfo con una alta resistencia al impacto. Su característica más notable es su gran tenacidad (incluso a bajas temperaturas).
Tª máxima de servicio: 90-95 ºC (aproximadamente).
VENTAJAS:
- Gran resistencia a los golpes y a la abrasión.
- Es duro y rígido, con baja absorción al agua.
- Alta temperatura de servicio (90ºC).
INCONVENIENTES:
- Alta expansión térmica (tiende a doblarse y arquearse durante la impresión).
- Dificultad de impresión (cracking y warping).
- No biodegradable y emite gases que pueden ser perjudiciales.
Otros ABS con características muy interesantes:
FIREPROOF:
Se trata de un ABS ignífugo que no provoca goteos e impide y es capaz de autoextinguir la llama (según la normativa UL94 y IEC 60695-11-10).
MEDICAL:
Material biocompatible con certificación ISO 10993-1, ideal para aplicaciones médicas.
OTROS:
existen ABS magneto detectables o conductores.
Tª máxima de servicio: 85 ºC (aproximadamente).
El acrilonitrilo estireno acrilato (ASA) se considera el sucesor del ABS, de características similares aunque cabe destacar dos grandes ventajas frente al ABS:
- Es resistente a los rayos U.V (mayor durabilidad a la intemperie).
- Menor expansión térmica lo que lo hace más fácil de imprimir.
Tª máxima de servicio: 85-95 ºC (aproximadamente).
El poliestireno de alto impacto o HIPS es un polímero termoplástico que combina el poliestireno y el caucho de polibutadieno. Tiene propiedades similares a las del ABS pero es más duro y resistente a los impactos.
Su característica principal es la solubilidad ante ciertos agentes químicos como el D-Limoneno, lo que permite que sea empleado como material de soporte en piezas de alta complejidad y voladizos.
Consideraciones:
Si se emplea como material soluble, habrá que tener en cuenta que el agente químico utilizado para la disolución del HIPS no afecte al material principal de la pieza.
Tª máxima de servicio: 80 ºC (aproximadamente).
El poliéster glicol (PET-G) es un polímero de la misma composición química que el tereftalato de poliestireno (PET) al que se le ha añadido el glicol para aumentar su resistencia. Es uno de los materiales más utilizados en la impresión 3d combinando la facilidad de impresión del PLA y la resistencia del ABS.
Tª máxima de servicio: 70 ºC (aproximadamente).
VENTAJAS:
- Resistencia a la fatiga.
- Resistencia al agua y a los químicos.
- Capacidad de cristalización (piezas «transparentes»).
- Es un material reciclable.
INCONVENIENTES:
- Material «pegajoso» (puede provocar problemas durante la impresión).
- Generación de gases de impresión.
El PLA INGEO se trata de un ácido poliláctico de fórmula mejorada, podríamos decir un PLA con las propiedades mecánicas del ABS. Sus principales características son:
- Material muy tenaz y con gran resistencia al impacto.
- Mayor durabilidad y resistencia a la deformación.
- Mayor temperatura máxima de servicio (70-80ºC).
El poliuretano termoplástico (TPU) se trata de un elastómero caracterizado por su alta flexibilidad y durabilidad. Se trata de un material elástico por lo que resulta muy útil según que funciones.
Tª máxima de servicio: 65-70 ºC (aproximadamente).
VENTAJAS:
- Gran resistencia al impacto, abrasión y desgaste.
- Resistencia a la fatiga.
- Gran adhesión entre capas.
INCONVENIENTES:
- Dificultad de impresión debido a su flexibilidad.
- Cambio de propiedades en entornos calurosos.
El polipropileno (PP) es un polímero termoplástico semicristalino de gran resistencia al calor (manteniendo sus propiedades).
Tª máxima de servicio: 75-80 ºC (aproximadamente).
VENTAJAS:
- Alta resistencia a la fatiga.
- Resistencia a químicos y ácidos.
- Alta resistencia a la flexión.
INCONVENIENTES:
- Gran dificultad de impresión debido a sus altas contracciones.
El Alcohol de Polivinilo o PVA es un polímero sintético cuya característica principal el su capacidad de solubilidad en agua lo que lo convierte en un material ideal para ser utilizado como material de soporte.
Se emplea para la creación de soportes o elementos de apoyo en piezas de alta complejidad o compuestos por voladizos. Una vez la pieza es fabricada, ésta se introduce en una baño de agua que disuelve el PVA obteniendo así la pieza final.
VENTAJAS:
- Ideal como material de soporte o apoyo.
- Soluble en agua.
- Buen comportamiento de adherencia con otros materiales.
INCONVENIENTES:
- Sensible a la humedad y a la luz U.V.
POLICARBONATO (PC):
Se trata de un termoplástico muy rígido y con muy alta resistencia a los impactos. Cabe destacar su temperatura máxima de servicio sobre los 100 ºC sin deformarse, soporta el contacto con aceites, grasas y disolventes. Es considerado buen aislante eléctrico y tiene un buen comportamiento en la intemperie y frente a la luz U.V.
Es un material difícil de imprimir (cuenta con un alto punto de fusión).
NYLON:
Poliamida con muy alta resistencia a los impactos y una capacidad de amortiguación dada su característica «flexible». Es un material muy tenaz incluso a bajas temperaturas.
Como inconvenientes, destacan la dificultad de impresión (requiere mucha temperatura y tiende a despegarse de la base) y que es un material higroscópico (tiende a absorber agua fácilmente).
POLIÓXIDO DE METILO (POM):
Es un material cristalino de alta rigidez que destaca por su resistencia mecánica, resistencia al calor y la abrasión, baja absorción de agua y elevada resistencia a la fatiga.
POLIÉTERACETONA (PEEK):
Termoplástico de grado industrial semicristalino de alto rendimiento. Posee una gran resistencia química y al desgaste. Se trata de un material tenaz con alta resistencia a las temperaturas tanto bajas como altas. Su temperatura máxima de servicio ronda los 250ºC.
Su mayor inconveniente es la dificultad de impresión y sobre todo su elevado precio. S
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