Tipos de Filamentos

Se pueden utilizar en la impresión 3D una amplia gama de filamentos y dependiendo de cual utilicemos puede ser necesario realizar alguna modificación a tu equipo. Aumentar la temperatura de la boquilla, reemplazarlas por otras más resistentes, aumentar la temperatura de la cama al máximo o realizar un encofrado totalmente  herméticos según el caso.

El PLA es uno de los plásticos más populares utilizados en impresión 3D a nivel de usuario. Este termo-plástico, denominado ácido poliláctico, se obtiene principalmente a partir de almidón de maíz o yuca, o de caña de azúcar, por lo cual se podría decir que es un plástico ecológico y «biodegradable».

El filamento de PLA es un material absorbente, y como tal, debe ser almacenado si puede ser en bolsas de plástico con desecante o cualquier otro tipo de recipientes completamente sellados. De esta forma evitaremos que pueda absorber humedad y llegue a deteriorarse.

Recientemente preparé un artículo sobre la humedad (o higroscopia) en filamentos bastante interesante y que puedes encontrar en el siguiente enlace Higroscopia: Problemas de humedad en filamentos de impresión 3D

No es recomendable de ninguna manera el utilizarlo para crear utensilios de cocina o todo lo que involucre tanto consumo de alimentos como contacto con ellos.

Por ejemplo un Mate DEBE tener un Polímero SI O SI ya que el PLA es rugoso y allí pueden alojarse bacterias las cuales son nocivas para el ser humano.

Los filamentos de PLA ofrecen gran facilidad de impresión, son bastante económicos y se pueden utilizar para una gran amplía variedad de aplicaciones. No requieren de una alta temperatura para su extrusión e incluso puedes utilizarlos sin necesidad de cama caliente, siempre y cuando tu cama esté bien calibrada y utilices algún tipo de adhesivo (laca, pegamento, etc.)

Dependiendo de la marca es la temperatura que debemos configurar para trabajar. Cada Marca tiene sus rangos de temperatura. Por lo tanto no dudes en ingresar a la web del fabricante y obtener dichos datos, así obtendrás impresiones correctas.

Los filamentos de ABS fue uno de los primeros materiales que se utilizó en nuestras impresoras 3D de filamento. El ABS posee un bajo coste y es bastante resistente al desgaste, al impacto y soporta temperaturas elevadas.

Con este filamento debemos evitar las corrientes de aire, necesita una cama caliente (100ºC grados mínimo), asi evitamos el warping. Este es uno de los probelemas insoportables todo Maker que trabaja habitualmente con ABS. Al ser un material que se deforma fácilmente, es más que recomendable controlar la temperatura ambiente donde se efectúan las impresiones. Un buen cerramiento te evitará muchísimos problemas a la hora de imprimir ABS.

Otro de los molestos inconvenientes del filamento ABS es la emisión de gases nocivos y su olor. Es mas que necesario trabajar en un lugar ventilado, ya que puedes acabar con dolor de cabeza al inhalar estos gases (en general es conveniente con todos los filamentos 3D).

El filamento  de ASA, o también denominado acrilonitrilo estireno acrilato, se está abriendo camino últimamente como una interesante alternativa al filamento ABS. Posee propiedades muy similares respecto al ABS y además es más resistente a los rayos ultravioleta (UV). Además es bastante resistente a la temperatura y también al impacto.

Las aplicaciones del filamento ASA suelen ser al aire libre y con condiciones climáticas adversas. Al igual que el filamento ABS, no es seguro para los alimentos, así que evite utilizarlo en utensilios de cocina.

Los filamentos ASA requieren una alta temperatura de extrusión (al igual que el ABS) y su precio es más elevado respecto a otros materiales. Se recomienda un habitáculo con buena ventilación, ya que los gases emitidos son igualmente tóxicos. Sigue teniendo el problema de warping, pero en menor medida que el filamento de ABS.

El filamento de PETG es un  derivado del PET pero añadiendo una sustancia denominada glicol. Existen más variantes de este material en el mercado, como el PETT o PETE.

Su características principales serían la gran resistencia al agua que posee y su durabilidad y resistencia. Es más fuerte que el filamento de ABS y tiene menor probabilidad de encoger durante el proceso de impresión.

Es un filamento que precisa también de altas temperaturas para su correcta extrusión, así como de cama caliente. Cualquier aplicación que involucre agua es ideal para este tipo de filamento.

Otra de las características del filamento PETG es que es un plástico seguro para los alimentos. No obstante, el proceso de impresión en 3D genera capas donde se almacena humedad y bacterias, algo que puede ser antihigiénico. Es recomendable aplicar un post-procesado antes de usarlo en alimentos o en cocina.

El filamento de Nylon es un tipo de poliamida plástica flexible y con excelentes propiedades mecánicas. Es muy resistente a la tracción, abrasión y puede recibir golpes debido a su buen grado de flexibilidad.

Al igual que otros plásticos, el Nylon es propenso a absorber humedad (higroscópico), por lo cual es recomendable protegerlo con especial cuidado y usarlo en atmósferas controladas. Esta humedad puede comprometer fácilmente su integridad estructural.

A la hora de trabajar con él, precisamos de una extrusión a alta temperatura, cercana a los 250ºC, aunque existen determinadas marcas que se pueden imprimir a menor temperatura.

El filamento de TPU es un tipo de termo-plástico flexible y bastante resistente a la abrasión. Posee similitudes con TPE. Puede ofrecernos piezas impresas muy duraderas y con capacidad de resistir temperaturas ambiente de hasta 80ºC. Además, el filamento TPU soporta bien los impactos y es resistente a numerosos productos químicos.

Para su impresión no es necesario disponer de una cama caliente, pero en caso de tenerla es recomendable no superar los 60º grados de temperatura. Su impresión presenta una alta dificultad técnica, ya que no es tan sencillo como otros materiales debido a su propia naturaleza elástica y comprensible. Es recomendable utilizar extrusión directa en lugar de Bowden.

La dureza de estos materiales elásticos se mide con la escala Shore, la cual nos indica la reacción elástica del mismo cuando se deja caer un objeto sobre él. Dependiendo de la marca encontraremos diferentes valores de Shore. A mayor valor, mayor dureza presenta, siempre basándonos en una escala de 1 a 100.

El filamento de TPE es un tipo de plástico flexible, como el TPU, muy útil para aplicaciones que precisen de resistencia a impactos o vibraciones. El TPE se deforma muy fácilmente, lo cual facilita contrarrestar cualquier tipo de carga sobre él. Por regla general los filamentos TPE suelen ser más elásticos que los de TPU.

Al igual que el filamento de TPU, su impresión presenta una elevada dificultad por su elasticidad y compresión, y se recomienda utilizar extrusión directa para evitar posibles atascos. Además, es recomendable desactivar la retracción en la medida de lo posible.

Si somos estrictos por definición, todos los filamentos 3D elásticos pertenecen a la familia de TPE. No obstante, en impresión se suele nombrar como TPU a aquellos filamentos 3D de dureza Shore superior a 90, dejando como TPE los inferiores.

El policarbonato es un material transparente, muy resistente y orientado a entornos de alta exigencia. Se puede utilizar en aplicaciones que precisen materiales expuestos a una alta temperatura, ya que el policarbonato mantiene su integridad estructural hasta los 150ºC aproximadamente.

Es ligeramente flexible y se puede doblar sin que aparezcan roturas. Normalmente le añaden algunos aditivos, para permitir su impresión a temperaturas menos elevadas. En este punto es recomendable acudir siempre a las especificaciones técnicas del fabricante, como siempre recomendamos.

Uno de los inconvenientes, como sucede en algunos de estos plásticos, es que es extremadamente higroscópico (absorbe la humedad). Así que deberemos poner especial cuidado en su almacenaje, siempre en sitios secos y a ser posible herméticos.

Se recomienda unas condiciones de trabajo similares a las del ABS y HIPS, entornos de temperatura controlados (habitáculos cerrados) y alta temperatura en superficie de impresión.

El polipropileno es uno de los materiales más comunes utilizados en nuestra industria actual. Es semirrigido y bastante ligero, apto para aplicaciones médicas, de automoción y sobre todo de embalaje.

Además, es un material bastante duradero, y demuestra buena resistencia a la fatiga, al agua, a los golpes y a productos químicos (acetona, cloruro, ácido clorhídrico, ácido bórico y muchos más).

Tiene mayor tendencia a doblarse si lo comparamos con el PLA, y resiste mejor deformaciones bajo cargas. Por contra tiene un muy bajo punto de fusión (160ºC aproximadamente), así que obviamente en condiciones de calor no es muy recomendable que digamos.

Es un material con una estructura semicristalina (no es un polímero amorfo como el PLA o el ABS), y esto le confiere una gran dificultad de impresión a la hora de trabajar con él. Se enfría y solidifica de manera diferente y esto genera mayor estrés en el interior de las piezas.

El filamento PVA es uno de nuestros grandes aliados a la hora de imprimir en 3D piezas de una complejidad elevada. Es un plástico extremadamente sensible a la humedad. Tanto es así que en contacto con el agua tibia este se descompone y disuelve. De allí que su aplicación principal sea generar soportes auxiliares a la hora de imprimir conjuntamente con filamentos de PLA.

La disolución en agua le aporta una gran ventaja frente al filamento HIPS, ya que este último precisa de otros productos químicos para su disolución, como veremos más adelante.

Uno de los inconvenientes que tiene este material es su facilidad para obturar nuestras boquillas si estas siguen calientes pero sin extrusión. Además, al ser un material tan sensible a la humedad (higroscópico), precisa de almacenaje en lugares secos, y si puede ser herméticos.

El filamento HIPS es una de las diversas variedades existentes dentro de la familia de los poliestirenos. Básicamente es una mezcla de poliestireno y caucho. Dentro del ámbito de la impresión 3D se utiliza como material de soporte a la hora de realizar piezas complejas que requieran de soportes, normalmente con filamento ABS.

Trabajando con HIPS puedes eliminar engorrosos soportes de una forma muy sencilla, simplemente sumergiéndose en una disolución de limoneno (como disolvente biodegradable). El limoneno es sustancia natural que se extrae de las cáscaras de cítricos. No obstante, y a pesar de su origen vegetal, no deja de ser una sustancia tóxica que puede irritar la piel si se expone durante largos periodos de tiempo.

El filamento HIPS comparte bastantes similitudes con el ABS, y de hecho es más fuerte inclusive. Puede ser utilizado como material propio también. Se puede pintar, mecanizar, es totalmente reciclable y no es higroscópico.

El filamento PEEK se está convirtiendo en uno de los mejores materiales para impresión 3D y cada vez es más utilizado por diferentes empresas del sector (a nivel profesional). Es un polímero termo-plástico orgánico de la familia de la poliariletercetona (PAEK), que ofrece algunos de los mejores resultados.

Posee cualidades únicas que lo hacen muy interesante donde no pueden llegar las técnicas de fabricación tradicional. Su estabilidad dimensional, así como su flexibilidad son más bien bajas. No obstante posee una durabilidad y resistencia al impacto muy elevadas.

Además es resistente al calor, químicos, agua y desgaste de manera extraordinaria. No obstante, a pesar de ser un material excelente, su uso presenta una enorme dificultad técnica, precisando impresoras 3D de carácter industrial. Debido en parte a su alta temperatura de extrusión, cercana a los 370ºC de temperatura, y de la necesidad de disponer de un ambiente controlado (Chamber heat).

El filamento ULTEM (o PEI), es un polímero de altísimo rendimiento que ofrece excelentes propiedades térmicas. Posee un alto nivel de estabilidad dimensional, un retardo de llama extremo y bastante resistencia a muchos productos químicos (como fluidos).

Incluso expuesto a altas temperaturas, el material ULTEM sigue comportándose de una manera excepcional en términos de resistencia.

Se suele utilizar en aplicaciones altamente exigentes, al igual que los filamentos PEEK, como puede ser la industria aeroespacial, automotriz o médica. Como cabe de esperar, precisa de impresoras 3D de carácter industrial, y el precio del filamento es muy elevado.

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