Filamentos de la impresora 3D explicados

Cómo elegir el filamento correcto

Después de elegir una impresora 3D, la primera decisión que tendrá que tomar es qué tipo de filamento desea usar. Hay varias docenas de variedades, incluso dejando de lado los numerosos colores en los que vienen. Al atravesarlas, aparecen una serie de nombres que suenan químicos: ácido poliláctico, alcohol polivinílico, fibra de carbono y elastómeros termoplásticos retorcidos por la lengua, por ejemplo. Van por una vertiginosa variedad de acrónimos, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA y PCTPE entre ellos. Pero no se desanime por esta sopa de letras. Solo unos pocos tipos son de uso común, y los fabricantes tienden a evitar los nombres excesivamente geek a favor de nombres más descriptivos que aluden a una calidad esencial del filamento, como la flexibilidad (NinjaTlex's Ninjaflex y Polymaker's Polyflex, 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 funden en lugar de quemarse cuando se calientan, se pueden moldear y moldear, y se solidifican 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 (chorros) a través de una boquilla de metal a medida que el ensamblaje del extrusor se mueve, trazando una ruta programada en un archivo de objetos 3D para crear, capa por capa, el objeto impreso. Aunque la mayoría de las impresoras 3D tienen una sola extrusora, hay 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 denomina fabricación de filamento fundido (FFF) o modelado de deposición fundida (FDM). Son lo mismo; el acrónimo FDM está registrado por el pionero de 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 dio cuenta. Incluso hoy, excepto en los folletos de algunos fabricantes, verá los nombres usados ​​indistintamente.

El filamento se vende en carretes con un peso que oscila entre 0, 5 kilogramos y 2 kilogramos. El filamento viene en dos espesores, 1.75 milímetros y 3 milímetros. (Este último es en realidad un poco más delgado, aproximadamente 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 enumera 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 usar exclusivamente estos filamentos. Parte de su atractivo es que son relativamente económicos y cuestan tan solo $ 20 por kilogramo.

No se desanime por el nombre químico difícil de manejar de ABS; Es el mismo plástico usado en Legos. Los objetos impresos de ABS son resistentes, duraderos y no tóxicos. Tiene un punto de fusión relativamente alto, con una temperatura de impresión que varía de 210 grados a 250 grados Celsius. Las esquinas inferiores de los objetos que se imprimen con ABS tienden 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 usarlo 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 deformación, y generalmente es fácil de trabajar, aunque en casos excepcionales puede causar atascos en la extrusora. El PLA a menudo se usa como material base para materiales compuestos más exóticos, que discutiremos en un momento.

Nylon

El nylon es un material sintético increíblemente versátil, desarrollado en la década de 1930, que se ha utilizado en todo, desde cepillos de dientes, paracaídas, neumáticos y medias, y ahora en filamentos de 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 (aproximadamente 240 grados Celsius) que la mayoría de los filamentos. No todas las impresoras 3D están diseñadas para manejar ese calor; algunas sustancias comúnmente utilizadas en el extrusor emiten humos a esa temperatura. Al igual que con el ABS, los objetos impresos con nylon tienden a deformarse, lo que puede mitigarse utilizando una cama de impresión calentada.

Filamento flexible

Los TPE (o elastómeros termoplásticos) son termoplásticos con alta elasticidad (aunque todavía muy por debajo de, digamos, 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 ligero 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, al imprimir con un segundo material (como ABS o PLA) con una impresora de doble extrusora, como material de soporte. eso podría disolverse después de la impresión. También imprime bien por sí mismo, y es el filamento recomendado por LulzBot para su impresora 3D LulzBot Mini, que obtuvo nuestra Elección de los editores. El filamento soluble MakerBot también está compuesto por 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 del extrusor cuando se sobrecalienta. A menudo se usa como material de soporte en impresoras de doble extrusora; Probé el Ultimaker 3 imprimiendo un objeto de prueba, una caja dentro de una caja, usando PLA para las cajas mismas y PVA como soporte. Después de imprimir el objeto, lo sumergí en agua tibia y el PLA se disolvió gradualmente, dejando el par de cajas anidadas.

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. Algunos son mezclas de madera, otros incluyen arenisca o piedra caliza, y otros 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 toman algo de la fuerza de la fibra. Una desventaja de estos filamentos compuestos es que cuestan mucho 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 hay modelos en el mercado basados ​​en otras tecnologías que no usan filamento. El principal de ellos 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 para impresoras SLA para uso comercial pueden alcanzar hasta cinco (e incluso seis) cifras, pero hemos visto algunos modelos de menor precio, adecuados para aficionados y artesanos.

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 tina, y la resina expuesta al láser se endurece para formar el objeto impreso. Las resinas vienen en botellas de 500 mililitros y 1 litro, con precios de fabricantes de impresoras que comienzan en alrededor de $ 100 por litro. Algunos fabricantes han formulado resinas por su resistencia, flexibilidad, rigidez y otras cualidades, y dichas resinas tienden a venderse por un precio elevado. Las resinas han sufrido una paleta de colores limitada y han tendido a limitarse a negro, gris, blanco y transparente, aunque algunas resinas metálicas y de colores más brillantes han estado disponibles últimamente.

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 un tanque 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 ver lo que un adoptante temprano tenía que decir sobre su tiempo aprendiendo a imprimir en 3D.