Continuamos con la sección de impresión 3D con esta entrada sobre materiales para impresión 3D.
En entradas anteriores hemos visto el funcionamiento de una impresora 3D FFF, sus partes y componentes, y hemos visto en detalle el cabezal, el hotend, y el extrusor.
Ahora que hemos visto en detalle la impresora FFF y su funcionamiento, nos toca proseguir y el siguiente paso es hablar sobre los materiales que vamos a usar para impresión 3D.
Por supuesto, hay una gran variedad de filamentos y materiales, y si nos ponemos a mirar comparativas podríamos terminar mareados y sacar poco en claro.
Así que vamos a ponerlo fácil. Vuestros materiales favoritos dentro de la impresión doméstica van a ser PLA y PETG. Son vuestros caballos de batalla, vuestros todo terreno.
Un momento, ¿querrás decir PLA y ABS? No, PLA y PETG. Del popular ABS hablaremos al final de esta entrada, pero, pese a lo que hayáis oído, actualmente el ABS no es una opción tan buena para impresión 3D, teniendo el PETG como sustituto.
Al final de la entrada también veremos otros materiales más “exóticos”, menos frecuentes y más difíciles de imprimir
Por supuesto, la mayoría de materiales están disponibles en una gran multitud de colores. En principio el color no influye (casi) en las propiedades el material. También hay semi-transparentes, que cambian de color con la temperatura, o bajo luz solar.
PLA
El PLA (Polylactic Acid) es un derivado vegetal, frecuentemente del maíz y la caña de azúcar. Sin duda alguna el PLA es el rey indiscutible de la impresión 3D por filamento y el más habitual dentro de la impresión doméstica.
El PLA sencillo de imprimir, requiere una baja temperatura, y apenas necesita cama caliente (aunque resulta conveniente). La temperatura de extrusión es de 190-220 °C, con una temperatura de cama de 45-60º.
Tiene una buena adherencia a la cama, y no presenta deformaciones en la impresión. Tampoco emite vapores tóxicos ni olores. Además es un plástico ecológico, y biodegradable.
En cuanto a características mecánicas, el PLA es considerablemente resistente, duro, aunque algo más frágil que otros plásticos. Es decir, aguanta bastante bien esfuerzos, es difícil de rayar, pero peor los impactos.
La mayor desventaja del PLA es que, dado su bajo punto de fusión, no soporta piezas que estén sometidas a cargas térmicas. Las piezas de PLA deforman a temperaturas superiores a 60ºC.
Además, no puede ser usado en exteriores porque se degrada bajo los rayos ultravioleta del sol. Tampoco puede ser empleado para contener alimentos. Finalmente, no es resistente ni al agua ni a sustancias químicas.
El coste de una bobina de un kilogramo está en torno a 16-24€, en función del fabricante.
PETG
El PETG (Glycol Polyethylene Terephthalate) es una variación del PET, un plástico muy empleado en la industria alimentaria para hacer recipientes como botellas.
El PETG es un material muy fácil de imprimir en 3D, tanto como el PLA. La temperatura de extrusión es de 230-250 °C, con una temperatura de cama de 55-75º. Tiene buena adherencia a la cama, y apenas provoca problemas por deformación durante la impresión. Tampoco emite vapores ni olores tóxicos.
Mecánicamente el PETG tiene muy buenas propiedades, incluso superiores a las del famoso ABS. Comparado con el PLA, es menos resistente, más blando, pero más tenaz. Es decir, posiblemente aguante menores tensiones, se raya más fácilmente, pero aguanta mejor los impactos.
También hay que tener en cuenta que las piezas imprimidas en PETG consiguen una adherencia excelente entre capas, lo cual favorece sustancialmente a su buen comportamiento mecánico.
A diferencia del PLA, las piezas realizadas en PETG sí son seguras para estar en contacto con alimentos. También tienen mejor resistencia a la temperatura, y pueden ser empleadas en aplicaciones de exterior. Además, es difícilmente inflamable.
Como problema, el PETG es un material muy hidrófilo. Si el material adquiere humedad del ambiente, puede generar dificultades al imprimir. Por tanto, al no usar la bobina conviene guardarla en un recipiente hermético
Como vemos, es un material todo terreno y muy adecuado para impresión 3D. El precio es levemente superior al del PLA, en torno a 20-28€.
Otros materiales
Aunque hemos presentado al PLA y al PETG como nuestros dos filamentos favoritos, no podríamos hablar de materiales para impresión 3D sin revisar, aunque sea rápidamente, algunos de los otros materiales.
En general, todos tendrán sus ventajas y desventajas. Pero, seguro que son más difíciles de imprimir, por las deformaciones, problemas de adherencia, o requerir temperaturas muy altas.
Usar estos materiales solo cuando sepáis
PLA Wood
Es un PLA al que se le añade un cierto contenido de virutas de madera. Da un aspecto muy bueno. Las piezas pueden ser lijadas para mejorar el acabado.
Se imprime igual que el PLA, pero tiene una gran tendencia a generar obstrucciones en el hotend.
PLA Metal
Es un PLA al que se le añade un cierto contenido de metal. Las piezas, al imprimirse, son mates. Pero después de lijarse quedan brillante y con un aspecto muy brillante.
También se imprime igual que el PLA, pero esas partículas metálicas pueden suponer un desgaste para el hotend.
PLA Mármol
Es un PLA blanco que alterna motas de color negro. Las piezas imprimidas tienen un acabado similar al mármol, bastante realista.
Aparte de las variaciones de color, es un PLA normal. No hay ninguna diferencia ni problema adicional respecto al PLA.
ABS (Acrylonitrile butadiene styrene)
El ABS es un plástico ampliamente empleado en ingeniería. Es un material con muy buenas características mecánicas, especialmente resiste muy bien los impactos. Es resistente al agua, a la mayoría de químicos, pero no es apropiado para uso en exteriores. El ABS se imprime a temperaturas 220-250 °C y temperaturas de cama de 95-110 °C.
El ABS tiene varias desventajas. Por un lado, es bastante difícil de imprimir, presentando deformaciones (wrapping y delaminado de capas) durante la impresión. De hecho, conviene que la impresora esté cerrada para evitar que le dé el aire. Además, emite vapores (potencialmente tóxicos) y olores, por lo que no es adecuado para uso doméstico.
Al principio de la impresión 3D era frecuentemente usado, pero hacerme caso, usar PETG en vez de ABS.
TPU (Thermoplastic polyurethane)
Es un plástico que tiene la propiedad de ser flexible. Las piezas imprimidas son elásticas y deformables.
Sin embargo, es algo difícil de imprimir. En general, es necesario una impresora de tipo directo.
PVA (Polyvinyl alcohol)
Es un material soluble en agua, por lo que resulta muy conveniente para realizar soportes en impresoras con doble extrusor.
Frecuentemente sustituye al HIPS, que era un material soluble que requería agentes químicos para disolverlo.
Es algo caro, y por supuesto, es altamente hidrófilo por lo que hay que guardarlo en un recipiente hermético cuando no lo usemos.
ASA (Acrylic Styrene Acrylonitrile)
Es un material similar al ABS en cuanto a características mecánicas, pero con una mayor resistencia a los rayos UV, por lo que aguanta mejor en aplicaciones de exterior.
Es bastante caro, y tiene los mismos problemas que el ABS en cuanto a dificultad de impresión y emisión de vapores y olores.
PC (Polycarbonate), PA (Poliamide), Carbon Fiber
Terminamos metiendo en el “mismo saco” a todos estos materiales. Todos tienen unas propiedades mecánicas excelentes, pero son extremadamente difíciles de imprimir.
Los dejamos de momento ahí, porque son materiales avanzados y fuera del alcance de la mayoría de impresoras domésticas.