¿Qué son los filamentos y cuál elegir?

En el mundo de las impresoras 3D existen muchas variables a tener en cuenta como  procesos de fabricación, diseño en 3D, manejo de laminador y una de las más importantes: el filamento. 

Los filamentos son el material base que utiliza la impresora 3D para la creación de figuras, letras de canal, moldes, piezas mecánicas, prototipos, prótesis etc. 

Por lo que dependiendo de lo que se desee imprimir, de ello dependerá la selección de filamento adecuado, ya que cada uno contiene ciertas características que van a permitir que sea más duradero. 

Cada filamento tiene ciertas características que es importante considerar, pues hay materiales que se adecuan mejor a lo que se busca imprimir, a continuación mencionaremos algunas de ellas: 

  • Temperatura de impresión: Permite conocer el rango mínimo y máximo de extrusión, de esa forma se puede elegir la temperatura de configuración para iniciar la impresión, también da a conocer si la impresora puede extruir el filamento.
  • Temperatura de la cama: Se debe tener una temperatura adecuada para depositar el filamento, esto permite una mejor adherencia de capas iniciales propiciando mejor adherencia y por lo tanto un buen inicio de impresión.
  • Resistencia de tracción: Parámetro que indica la cantidad de peso que resiste el material.
  • Diámetro: Indica el grosor del filamento permitiendo saber si es apto para el modelo de impresora  
  • Resistencia de superficie: Determina si es aislante, estáticamente disipativo, estáticamente conductivo y conductivo.
  • Peso: Cantidad de material que viene en el rollo. 

¿Cómo elegir el filamento adecuado? 

Para poder elegir un buen filamento, debemos conocer nuestra impresora 3D, de esta manera podremos saber que material se puede introducir y la temperatura máxima que puede alcanzar nuestro extrusor.

Existen muchos tipos de filamento, cada uno de estos tiene sus propias características y usos, por lo que antes de realizar cualquier impresión  hay que conocer bien el tipo de filamento que se quiere utilizar y qué precauciones se deben considerar. 

Por ejemplo; el filamento PLA solo admite circuitos de bajo voltaje. Aún así, ofrece infinitas posibilidades para crear proyectos electrónicos personalizados, y también decorativos

A continuación hablaremos sobre los diferentes tipos de filamentos, sus propiedades y el uso de cada uno: 

ABS

El ABS es un plástico que tiene una alta resistencia a la temperatura y gran dureza contra los impactos, por lo que es el material ideal en piezas donde se necesita un movimiento constante. 

Es recomendable experimentar con altas temperaturas en un rango entre 220° y 260°C para encontrar la mejor unión entre capas. 

Debido a las propiedades del material, la limpieza del nozzle debe hacerse con la temperatura de impresión del material o utilizar el filamento Clean transpartente

Por otra parte, para tener una buena adherencia y mantener las propiedades mecánicas, es necesario utilizar una impresora completamente cerrada como la Ender 6, CR-200B y CR-5 PRO/H. 

Este filamento, a pesar de tener un acabado mate, puede generar brillo con post procesos.

Un ejemplo de ello son las piezas LEGO, que están fabricadas con este tipo de filamento. 

ABS ANTIESTÁTICO

El ABS antiestático está diseñado para proteger elementos susceptibles a descargas de corriente electrostática, debido a sus propiedades evita la atracción de partículas de polvo por lo que es adecuado para lugares donde se requiere disponer de un entorno limpio; por ejemplo, una carcasa de protección para el montaje de un disco duro. 

ABS GRADO MÉDICO

Este tipo de filamento de alta calidad, está especialmente diseñado para aplicaciones médicas y cuenta con una certificación ISO 10993-1, asegurando su contacto con el cuerpo humano.

Este filamento se puede mecanizar, pulir, lijar, agujerear, pintar y pegar con extrema facilidad, manteniendo un acabado realmente bueno.

Gracias al exhaustivo control de calidad, se garantiza un diámetro constante en todo el bobinado, algo que hará que las impresiones sean de mucha más calidad, evitando atascos. 

De igual forma, el proceso de fabricación y aditivado garantiza la ausencia de impurezas químicas que puedan modificar las propiedades físicas, químicas y estéticas del producto.

ABS RETARDANTE A LA LLAMA

El ABS Retardante al Fuego, es un material ignífugo probado según la normativa UL94 y IEC 60695-11-10, ideal para el recubrimiento de elementos que puedan suponer un foco de incendio.

Ante la presencia de fuego, las piezas con un espesor de pared de 1,50 mm son capaces de auto extinguir la llama en menos de 30 segundos y las piezas con espesores de 2,10 mm o superior, son capaces de hacerlo en menos de 10 segundos.

Ambos sin producir goteo de plástico, correspondiente a la categoría V-1 y V-0 respectivamente según la norma UL94. 

Es ideal en recubrimientos o carcasas para proteger circuitos eléctricos o cualquier elemento con riesgo de generar incendios y está probado bajo condiciones según la normativa UL94.

Gracias al exhaustivo control de calidad, se garantiza un diámetro constante en todo el bobinado, algo que hará que las impresiones sean de mucha más calidad, evitando atascos en la máquina. De igual forma, el proceso de fabricación y aditivado garantiza la ausencia de impurezas químicas que puedan modificar las propiedades físicas, químicas y estéticas del producto.

ASA

Este es un filamento con una excepcional resistencia a la intemperie, a diferencia de muchos materiales plásticos, el ASA mantiene su color y resistencia al impacto, incluso después de largo tiempo al aire libre.

Tiene buena resistencia mecánica para aplicaciones que requieran un esfuerzo, resiste los rayos ultravioletas debido a eso no amarillea, resistente al agua, tiene un buen comportamiento de estabilidad dimensional, no presenta warping y las piezas tienen buena tolerancia.

Es utilizado para diversas industrias cómo: aeronáutica, militar, electrónica, de embalaje, entre otros. 

Retrovisor impreso en 3D

FIBRA DE CARBONO

Es un filamento que tiene una excelente resistencia a la intemperie, productos químicos y a temperaturas elevadas. No emite olores, no es tóxico, es fácil de imprimir y tiene ventajas de protección ambiental.

La fibra de carbono es perfecta para dispositivos como smartphones y ordenadores portátiles, ya que utilizan la fibra de carbono en sus productos de gama más alta gracias a su alta temperatura de deflexión térmica y rigidez. 

Como otro ejemplo están los dispositivos en soldadura, necesitan ser personalizados y mantener las piezas unidas antes del proceso. Pueden diseñarse en CAD e imprimirse en 3D para minimizar el tiempo de trabajo a la vez que se garantiza un ajuste de tolerancia.

Dispositivo de Soldadura

GLACE

Es un filamento al que se le puede aplicar alcohol y así conseguir diferentes efectos. Se pueden fabricar piezas completamente transparentes o realizarles un pulido de la superficie para eliminar las superficies rugosas y así conseguir un efecto brilloso. 

Hay que tener en cuenta que para imprimir piezas de gran transparencia, deben ser piezas de una sola capa, para que de esta manera el alcohol pueda penetrar homogéneamente en el material. 

Si se quiere conseguir una buena resistencia mecánica se recomienda usar boquillas de 0,8mm o superiores, de esta forma conseguiremos una pared de grosor suficiente para mantener la resistencia mecánica deseada.

Para un mayor efecto de transparencia en este tipo de filamento, se recomienda lo siguiente: 

Aplicar el tratamiento con alcohol (etílico o isopropílico) con una concentración superior a 70°. Cuanto mayor graduación tenga el alcohol, más rápido es el proceso, aunque también es más difícil de controlar. 

Los diferentes métodos de aplicación son los siguientes:

Aplicación directa por inmersión:

  1. Sumergir la pieza directamente en alcohol, de forma que entre en contacto toda la superficie.
  2. Retirar la pieza y a continuación, y dejar escurrir para que el alcohol pueda evaporarse libremente. 

Hay que tener en cuenta que este método es muy agresivo, y si el alcohol penetra demasiado en la pieza, esta se puede reblandecer variando la geometría.

Aplicación por evaporación:

  1. En un recipiente cerrado, introducir un papel impregnado en alcohol colocado de forma que quede alrededor de la pieza. 
  2. A continuación introducimos la pieza teniendo mucho cuidado de que no entren en contacto. 
  3. Cerrar el recipiente y dejar que la evaporación vaya afectando a la pieza consiguiendo el efecto deseado.

CLEAN TRANSPARENTE

Este filamento es utilizado para la limpieza y ayuda al mantenimiento del sistema de extrusión dándole una vida más duradera a el nozzle. Ideal para realizar cambios de materiales abrasivos y eliminar cualquier residuo.

Tiene una excelente estabilidad térmica y cuenta con una viscosidad apropiada para arrastrar el material que provoca la obstrucción del extrusor y además no es fácil su degradación. 

Por tanto, es recomendable realizar la limpieza con el filamento cada vez que se cambie de material o si no con una frecuencia de dos semanas, para así garantizar que el flujo sea suave y continuo, y además de alargar la vida del extrusor se garantizará una mejor precisión de impresión.

MADERA

Filamento con alto porcentaje de madera natural, no incorpora material reciclado ni recuperado. Tiene una gran calidad en la impresión, no genera warping y es biodegradable.

La ventaja de los filamentos híbridos es que muchas veces permiten reciclar materiales que se creían de desperdicio, tal es el caso del filamento de madera.

Dependiendo del filamento, sus componentes pueden venir del corcho del bambú, así desarrollan un filamento con fibras de madera que se mezcla con PLA. 

El aspecto que tienen los modelos al utilizar este tipo de filamentos es de una escultura tallada a mano, incluso puede guardar un poco de olor del material original.

Carcasa de mando Xbox One

NYLSTRONG

El filamento nylonstrong consiste en un Nylon (PA6) reforzado con cargas, lo que le dota de una resistencia mecánica, térmica, a la abrasión y de gran rigidez, ideal para una gran variedad de aplicaciones industriales, cómo piezas con propiedades mecánicas especiales a tracción y al impacto

Debido a sus características abrasivas se requiere boquillas de acero endurecido para tener una mejor durabilidad y resistencia a las temperaturas de fabricación.

Este filamento Smartfil NylonStrong está diseñado para obtener los mejores resultados en impresión 3D con un filamento nylon, ya que la mayoría de filamentos de nylon presentan un elevado efecto warping.

Además es el material rígido capaz de soportar hasta los 210ºC (temperatura de reblandecimiento) lo cual abre una enorme oportunidad de fabricación de piezas industriales mediante impresión 3D FDM/FFF. Además el filamento NylonStrong está diseñado para imprimir a un rango de temperaturas similar al de otros filamentos nylon.(± 250ºC).

PCL

El PCL es un filamento  flexible, resistente y fácil de imprimir, ideal para las plumas 3D.

Su temperatura de impresión puede ser desde 70°C, lo que permite usarla de manera fácil y práctica. Este filamento es idea para enseñanza ya que es fácil de manipular y práctico.

Pluma 3D

PCTG

El PCTG es un material resistente al impacto, a la temperatura y presenta una buena claridad, además de una gran estabilidad dimensional y su baja contracción permite que el modelo sea estable.

Sus aplicaciones van desde herramientas de mano hasta artículos ortopédicos y componentes de prótesis. 

Este filamento es parecido al poliéster plástico PET, por sus propiedades estéticas que lo hacen similar al vidrio en transparencia y por su resistencia a los componentes químicos, es muy utilizado en envases de cosméticos.

Además de lo anterior, algunas otras industrias que utilizan este filamento son: 

  • Industria biofarmacéutica para sus componentes mecánicos de un solo uso. 
  • Aparatos dentales, como férulas de ortodoncia transparentes.
  • Diversos componentes para equipos médicos de un solo uso, como respiradores.
  • Equipos de diagnóstico y análisis químico en los que se requiere biocompatibilidad para exposición a tejidos humanos inferior a 24 horas, además de resistencia química y transparencia.

PDS

El filamento PDS es un material translúcido, resistente a la luz UV, baja contracción, alta tenacidad y una de sus mayores aplicaciones son para letras de canal, por lo que este filamento es especializado para la impresora K8, es más fácil de usar y resistente cambios de temperatura además se cuentan con diferentes colores.

PEEK/PEI/HTN

El filamento HTN-CF25 viene reforzado con un 25% de fibra de carbono, lo que  da una mayor resistencia a disolventes, temperatura y es fácil de imprimir. 

Este filamento está diseñado para aplicaciones de herramientas, plantillas y accesorios de alta resistencia, como: moldes de inyección, termoformado y moldeo por soplado.

Este filamento está compuesto por un 75% de copolímero de poliamida y el 25% restante es un refuerzo de fibra de carbono.

En la actualidad, el nailon sigue teniendo numerosas aplicaciones comerciales, por ejemplo en tejidos y fibras, en el moldeo de inyección en la industria del automóvil o en la fabricación de productos electrónicos y envases alimentarios

PETG

El filamento PETG muestra buena unión entre capas, poca deformación durante la impresión, resistente a temperaturas bajas prolongadas, a bases y ácidos, además que es un material inodoro durante su fabricación.

La aplicación de este filamento se centra en piezas que necesitan cierta flexibilidad, y buena resistencia a golpes, como por ejemplo piezas sujetas a presión, protectores, recipientes de alimentos entre otros. Se reblandece a partir de 80ªC, se recomienda el uso de adhesivos 

Al igual que ocurre con el PLA, el filamento de PETG puede imprimirse con mucha facilidad y las posibilidades de deformación son mínimas. 

En posproducción, las impresiones de PETG pueden lijarse, perforarse, curvarse o cortarse sin poner en peligro la integridad estructural o la adherencia de las capas de la impresión. El filamento de PETG puede soportar diversos procedimientos de mecanizado, convirtiéndolo en un material extremadamente versátil.

POLIPROPILENO

El filamento polipropileno, es un material especialmente aditivo para mejorar la adherencia a la superficie de impresión. 

Es un material versátil, transparente, liviano y reciclable, excelente para lo que el usuario elija. Además, posee barrera al vapor de agua y buenas propiedades organolépticas, químicas y de transparencia.

El polipropileno es un termoplástico semicristalino, es decir que tiene una estructura molecular ordenada, con puntos de fusión muy precisos, oponiendo así a los materiales amorfos que se ablandan gradualmente a medida que aumenta la temperatura. Esta estructura influye en su cristalinidad y su orientación.

Este material es uno de los termoplásticos más utilizados en la industria, y se espera que la demanda mundial alcance entre 45 y 62 millones de toneladas para finales de año. 

Se encuentra principalmente en la industria del embalaje (30% del mercado total), en la fabricación de productos y equipos eléctricos (13%), en el automóvil (10%) y en los electrodomésticos (10 %).

PVA

El PVA es un filamento soluble en agua que se utiliza como material de soporte, es recomendado cuando las piezas tienen gran necesidad de soportes y son  de difícil acceso. 

El filamento que se recomienda para fabricar en conjunto es el PLA debido a la temperatura ya que el proceso de fabricación es más fácil.

Este filamento es utilizado en piezas donde es difícil retirar soportes, por que al ser soluble en agua es fácil de quitar y tener una mejor calidad de piezas.

Demostración

TPU

El TPU es un filamento flexible y resistente a la abrasión, soporta impactos y gran cantidad de productos químicos. 

Las piezas impresas con TPU se comportan de excelente forma a bajas temperaturas, lo que significa que no se vuelven quebradizas y son fáciles de trabajar. Es ideal para piezas de uso final, prototipos funcionales, modelos conceptuales y componentes personalizados. 

Además, tiene excelente adhesión entre capas y no se riza ni se deslamina durante el proceso de impresión.

En la industria de fabricación aditiva, este material abre un mundo de posibilidades a distintos mercados, como el del calzado, en la creación de suelas elásticas, para crear neumáticos y amortiguadores. Y también es un material muy utilizado, por ejemplo, para producir fundas de teléfonos móviles, ya que permite proteger al dispositivo de golpes y fracturas.

Podemos concluir que actualmente en el mercado de la impresión 3D cada vez existen más materiales especiales en filamentos que se adecuan a proyectos de diferente índole, logrando crear piezas únicas y geométricas verdaderamente complejas que pueden utilizarse desde algo escolar hasta uno especializado en industria manufacturera o biomédica.


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