Cómo utilizar los termoplásticos en la impresión en 3D

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Impresión 3D para tontos

Por Kalani Kirk Hausman, Richard Horne

Los termoplásticos constituyen la mayoría de los tipos de filamentos utilizados en la modelación de la deposición fundida. Los filamentos fabricados con materiales termoplásticos se pueden utilizar en la impresión 3D para crear muchos colores diferentes, incluso transparentes o que brillan en la oscuridad.

Las variaciones en las calidades de los materiales de los diferentes tipos de filamentos crean dificultades potenciales si decide cambiar de un tipo de filamento a otro mientras imprime. Aún así, detener una impresión en el medio para cambiar el color del filamento es una forma común de mejorar el atractivo de un producto. Este perno de rompecabezas impreso en 3D hace otro uso de la impresión en pausa, añadiendo la tuerca al perno a medida que se va fabricando.

Crédito: Modelo: Cosa #13923 en el repositorio Thing-I-Verse, compartida bajo la licencia Creative Commons por su diseñador AevaPolylactic

acid (PLA)

Uno de los termoplásticos más utilizados en la impresión 3D es el PLA, un polímero biodegradable y respetuoso con el medio ambiente creado a partir de azúcares vegetales procedentes de cultivos como la tapioca, el maíz y la caña de azúcar. Este material se puede imprimir utilizando una base de impresión cubierta con cinta de pintor y no requiere una placa de construcción calentada.

El PLA se funde a una temperatura muy baja, alrededor de 160 grados centígrados, aunque se enlaza mejor alrededor de 180 grados centígrados, y la mayoría de las impresoras PLA dirigen un pequeño ventilador a la extrusora para enfriar el material a medida que se añade, evitando que el extremo caliente de la extrusora vuelva a fundir las capas anteriores.

El PLA puede ser más frágil que otros termoplásticos, aunque se están desarrollando versiones especiales para aumentar la flexibilidad y reducir la huella de carbono durante la creación del material.

El PLA se utiliza para crear colectores de lluvia y accesorios de tuberías en muchas partes menos desarrolladas del mundo, junto con productos sanitarios simples como asientos de inodoro. Es algo más frágil que el ABS, menos flexible que el nylon, por lo que sigue siendo una de las muchas opciones que se utilizan hoy en día en las zonas desarrolladas.

Estireno de acrilonitrilo butadieno (ABS)

El plástico ABS se utiliza en una variedad de aplicaciones industriales para la extrusión y el moldeo por inyección, incluso en juguetes para niños como los populares ladrillos Lego, por lo que sus propiedades son bien conocidas y la calidad del filamento puede controlarse más fácilmente durante su fabricación. ABS

  • se funde a una temperatura superior a la del PLA
  • se extrude más fácilmente, con menos fricción a medida que pasa a través de la extrusora
  • puede imprimirse en cinta Kapton o en una fina capa de cemento ABS

Si se usa en un área confinada. El ABS tiene un olor suave durante la extrusión que puede afectar a las personas y aves químicamente sensibles. También se dice que el ABS produce más partículas microscópicas en el aire que el PLA sin una filtración de aire adecuada.

Policarbonato (PC)

Los materiales de policarbonato como el Lexan son una adición reciente a los termoplásticos disponibles utilizados en el filamento de la impresora 3D. Las aplicaciones de policarbonato incluyen medios de CD y DVD y componentes de automoción y aeroespaciales, debido a su alta resistencia a los arañazos y a los impactos.

Aunque los plásticos de policarbonato se utilizan en la creación de «cristales antibalas» cuando se vierten en formas, la estratificación en impresoras 3D crea vacíos microscópicos entre capas, por lo que el resultado final no será tan fuerte como los equivalentes industriales moldeados. Los objetos de policarbonato también pueden sufrir un cambio de estado cuando se exponen a la luz ultravioleta, volviéndose más opacos y quebradizos con el tiempo.

Poliamidas (nylon)

El filamento de nylon es otra reciente adición a las opciones de impresión en 3D, especialmente útil para objetos que requieren flexibilidad y una fuerte autoadhesión entre capas. El filamento termoplástico de nylon requiere una extrusión entre 240 y 270 grados centígrados, y tiene una excelente adhesión de la capa. El nylon también es resistente a la acetona, que disuelve materiales como el ABS y el PLA.

Además, los materiales de poliamida pueden ser opacos, transparentes o incluso teñidos de diferentes colores utilizando tintes comunes para ropa destinados a tejidos de nylon. Además de su resistencia a la acetona como disolvente, el nylon puede producir buenos vasos flexibles como jarrones y tazas.

El filamento de nylon «teñido» de Richard permite la creación de objetos únicos con combinaciones de colores a lo largo de la longitud de un filamento sin necesidad de empalmar o detener los trabajos de impresión en el centro.

Alcohol polivinílico (PVA)

Una opción popular para el soporte soluble en agua es el alcohol polivinílico, un material adhesivo industrial biodegradable extruido entre 180 y 200 grados Celsius. Algunas variedades de PVA son conductivas y pueden utilizarse para imprimir circuitos eléctricos en 3D directamente en objetos fabricados. El PVA se utiliza más comúnmente como material de soporte para otros tipos de termoplásticos, porque se disuelve en el agua para revelar el objeto de plástico terminado.

Poliestireno de alto impacto (HIPS)

Otro material de apoyo soluble que está disponible recientemente es el HIPS, una variación del estireno, el mismo material utilizado en el material de embalaje y en los contenedores de alimentos. HIPS tiene propiedades similares al ABS pero se disuelve en limoneno, un solvente biológicamente derivado hecho de plantas cítricas, en lugar de usar acetona como el ABS. El filamento HIPS es relativamente nuevo y su uso es todavía experimental. Al igual que el PVA, el HIPS se utiliza principalmente como material de soporte soluble.

Polietileno de alta densidad (HDPE)

El HDPE es el material termoplástico utilizado para crear botellas y otros artículos reciclables marcados como «Número 2». Debido a que el HDPE se encuentra fácilmente en los contenedores de reciclaje y en los vertederos, el uso de HDPE recuperado de materiales reciclables como las jarras de leche está generando interés. El HDPE se adhiere fácilmente a sí mismo, pero tiene dificultades para unirse a otros materiales, por lo que a menudo requiere el uso de una lámina de HDPE como placa de construcción.

Debido a que es más difícil trabajar con él, el HDPE no es popular para las impresoras 3D, pero su mera disponibilidad como subproducto de muchas aplicaciones industriales está fomentando los esfuerzos para aplicar este material en la fabricación aditiva.

Los estudiantes de la Universidad de Washington han utilizado HDPE extruido para crear barcos para una competición local de regatas de jarra de leche y recientemente ganaron un concurso para usar HDPE reciclado en impresoras 3D para fabricar asientos de inodoro y componentes de recolección de agua para áreas del Tercer Mundo.

La gran variedad de contenedores fabricados con HDPE hace que este material esté fácilmente disponible, permitiendo que la basura de una nación sea reciclada como productos útiles una vez que las técnicas para adaptar el HDPE reciclado a la impresión en 3D estén más maduras.

Crédito: Imagen cortesía de The Walt Disney Company

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