Los plásticos son el material de impresión 3D más ampliamente adoptado, y vienen en forma de filamento, resina, gránulos y polvo. La mayoría de los materiales de impresión 3D termoplásticos pueden utilizarse en la tecnología de impresión 3D doméstica y también en aplicaciones profesionales.

A continuación, te presentamos distintos materiales 3D, sus usos y propiedades, empezando por los distintos tipos de filamentos disponibles para las impresoras FDM (modelado por deposición fundida) y después explicaremos los materiales de impresión 3D que utilizan otras tecnologías 3D.

ABS

El acrilonitrilo butadieno estireno es el plástico utilizado, por ejemplo, en los Legos. Es resistente, no es tóxico y conserva bien el color. (Si alguna vez has ido descalzo y has pisado un Lego, sabrás lo duro y difícil de romper que es el ABS).

También es fácil de moldear cuando se funde; se vuelve flexible a unos 220 °C y para ello hace falta un entorno de calentamiento preparado para alcanzar esa temperatura. Como se ha dicho, el ABS se vuelve blando y flexible cuando se calienta y luego se endurece rápidamente.

El ABS es resistente al agua y a los productos químicos y produce un olor desagradable cuando se calienta. Debido a los productos químicos que se liberan en el vapor, necesita una buena ventilación. El ABS se descompone con la radiación UV, perdiendo su color y volviéndose quebradizo, por lo que no es adecuado para un uso prolongado en exteriores.

PLA

El ácido poliláctico es un polímero plástico fabricado a partir de materiales biológicos como el almidón de maíz o la caña de azúcar. Es similar al material utilizado en los envases de plástico biodegradables. Se funde entre 180 °C y 200 °C, dependiendo de otros materiales que se le añadan para darle color y textura.

El PLA es duro y resistente, pero no es tan tolerante al calor como el ABS. Comienza a deformarse a temperaturas superiores a 60 °C. Tampoco es resistente al agua ni a los productos químicos. Y desprende un ligero olor cuando se calienta, pero no huele fuerte ni hay vapores tóxicos.

Como el PLA es más fácil de imprimir que el ABS, suele ser la opción preferida para las impresoras 3D de bajo coste. Se adhiere bien a una base cubierta de cola blanca o cinta de pintor azul, lo que significa que no se necesita una cama de impresión calentada.

El PLA dura mucho tiempo en condiciones normales. Es biodegradable y se descompone cuando se entierra en el suelo. Sin embargo, no es apto para uso alimentario y es un poco frágil. Las impresiones pueden romperse bajo tensión. Algunos fabricantes hacen lo que llaman «PLA resistente» añadiendo productos químicos, creando un PLA menos quebradizo y más tolerante al calor.

Funciona bien para la impresión 3D de fabricación general y las miniaturas pintadas.

PVA

El alcohol polivinílico es una clase más reciente de material de impresión 3D que se utiliza para hacer soportes que mantienen las impresiones 3D en su posición. Es un polímero sintético y es soluble en agua. Se funde a unos 200 °C y libera algunas sustancias químicas bastante desagradables cuando se calienta a altas temperaturas.

El PVA se imprime a través de un extrusor de impresora 3D estándar, para formar piezas que soportan otros objetos y se adhiere bien a una cama de impresión de vidrio calentada. Una vez terminada la impresión, se sumerge la pieza en agua y las partes de PVA se disuelven, dejando el resto de la impresión sin disolver. Esto facilita la impresión de modelos complejos que necesitan soportes o modelos con partes móviles.

NYLON

El nylon se creó originalmente como sustituto de la seda. Tiene una gran resistencia a la tracción (lo que significa que puede aguantar mucho peso sin romperse), no es tóxico y se funde a unos 250 °C.

El uso del nylon en el proceso de impresión 3D es bastante reciente. Se está haciendo más popular porque las impresiones que produce son duras y resistentes a los daños. Como se utiliza ampliamente en otras industrias, es barato y no se daña con los productos químicos más comunes.

El nylon requiere temperaturas más altas para imprimir, 250 °C, que es una temperatura muy alta a la que muchos extrusores no pueden imprimir. También es más difícil conseguir que el nylon se adhiera a la placa base de impresión que el ABS o el PLA. Por lo general, necesita tanto una placa de impresión calentada como cola blanca para adherirse durante la impresión.

Es bueno para imprimir los utensilios que entran en contacto con los alimentos y las macetas que se llenan de agua.

HDPE

El polietileno de alta densidad (también llamado poliestireno de alto impacto o HIPS) se utiliza en tuberías y envases reciclables, como botellas y envases de plástico, los que tienen el código de identificación de reciclaje 2.

Es ligero, flexible y fácil de teñir y moldear. Se funde a unos 230 °C. El HDPE se utiliza a veces en lugar del ABS porque sus impresiones son más ligeras y resistentes que las del ABS. Requiere temperaturas más altas para la impresión y puede liberar humos desagradables si la temperatura es demasiado alta.

Es resistente a la mayoría de los productos químicos, pero se disuelve en limolema, un disolvente habitual en los limpiadores industriales. La solubilidad del HDPE en la limolema significa que puede utilizarse para soportes de impresión que pueden disolverse por inmersión en la limolema, dejando sin efecto materiales como el ABS o el PLA.

Requiere un extrusor que pueda alcanzar temperaturas más altas y una cama de impresión calentada. El HDPE también tiende a contraerse cuando se enfría, lo que puede dar lugar a impresiones deformadas.

Funciona bien para impresiones ligeras y como soporte para impresiones en ABS.

PET

El tereftalato de polietileno es similar al poliéster, también se conoce como t-glase. Se funde a unos 230°C y se enfría formando un sólido rígido parecido al vidrio. Se puede teñir manteniendo sus características de vidrio, por lo que está disponible en una gran variedad de colores. Es fuerte y resistente, pero tiene que imprimirse lentamente para que las capas se adhieran correctamente.

Está aprobado para uso alimentario, por lo que es bueno para imprimir utensilios, tazas, botellas de agua y otros artículos que entran en contacto con los alimentos.

PETG

Se trata de una variante del PET que se ha combinado con glicol. Tiene una gran transparencia y puede imprimirse a temperaturas más bajas con una mayor velocidad de flujo, lo que permite impresiones más rápidas.

Debido a su resistencia a la intemperie, se suele utilizar para aparatos de jardín y también es apto para alimentos, por lo que resulta útil para contenedores de comida.

FILAMENTO DE MADERA

A pesar del nombre, estos filamentos para impresoras no están hechos de madera. Más bien contienen partículas de madera muy finas que se combinan con PLA y un pegamento polimérico, uniéndolos. Hay versiones disponibles para muchos tipos de madera, desde el bambú hasta el ébano o la caoba. Estos tipos de filamentos permiten cambiar el color del material impreso variando la temperatura. Con temperaturas más altas, las partículas de madera tienen un aspecto más oscuro y quemado.

Los filamentos de madera se imprimen de la misma manera que los de PLA. Las temperaturas del extrusor son similares y se utiliza cola blanca para ayudar a que la impresión se adhiera a la cama de impresión. El material necesita un acabado adicional, como el lijado o un abrasivo suave, para resaltar el aspecto de la madera.

Se suele utilizar para esculturas o tallados en madera.

SANDSTONE

A menudo denominada «yeso» o «multicolor», el filamento sandstone puede crear piezas a todo color en un solo proceso. A menudo se añade una capa protectora de resina epoxi para mejorar la calidad del color y la resistencia, ya que los componentes de este material pueden ser frágiles.

Se utiliza sobre todo para modelos arquitectónicos, prototipos conceptuales y proyectos artísticos.

CERÁMICAS

Utilizando finas partículas de arcilla combinadas con ciertos minerales y agua, las impresiones cerámicas en 3D pueden convertirse en cerámica sólida utilizando un horno. A continuación, pueden esmaltarse y hornearse de nuevo para obtener un acabado brillante. Las impresiones cerámicas en 3D se realizan mediante FDM o estereolitografía (SLA). Son resistentes al calor y duraderas.

Se utilizan sobre todo para hacer proyectos de arte, vajillas e implantes dentales.

FILAMENTOS METÁLICOS

Al igual que los filamentos de madera, los filamentos metálicos están hechos de metales molidos muy finamente combinados con PLA y un polímero para unirlos e imprimen como PLA. Cuando la impresión final se pule, tiene el aspecto y el tacto de los metales.

Las versiones disponibles incluyen acero, latón, bronce y cobre. Los filamentos metálicos no son tan pesados como el metal sólido, por lo que una estatua de bronce, por ejemplo, no pesaría tanto como una versión de bronce fundido. Además, como las partículas de metal están unidas por PLA y pegamento, no conducen la electricidad.

Los filamentos metálicos son buenos para imprimir esculturas y figuras de metal.

MEZCLA DE FIBRA DE CARBONO

Los filamentos de fibra de carbono combinan la fibra de carbono y otro tipo de material de filamento, como el nylon, para producir algunas de las ventajas de la fibra de carbono como la rigidez, la resistencia y el bajo peso. Hay que tener cuidado al imprimir con fibra de carbono, ya que es extremadamente abrasiva y puede desgastar el extremo caliente de un extrusor muy rápidamente.

Es bueno para impresiones estructurales que necesitan ser fuertes y ligeras.

 

FILAMENTO FLEXIBLE

Los materiales de impresión 3D normalmente buscan ser rígidos y fuertes. Sin embargo, la fuerza y la rigidez no son siempre el objetivo final, y ahí es donde entran los filamentos flexibles. Producen impresiones flexibles similares a la goma. El filamento flexible de Makerbot se vuelve flexible cuando se pone en agua caliente. A continuación, se puede volver a dar forma o moldear en un lugar ajustado antes de que se enfríe y vuelva a ser rígido.

Los filamentos flexibles funcionan bien para producir impresiones usables, articulaciones flexibles, cubiertas de teléfonos y juguetes.

FILAMENTO CONDUCTOR

El grafeno es una forma de carbono que conduce la electricidad. Combinado con el PLA, permite imprimir circuitos eléctricos sin necesidad de añadir cables. Hay que tener cuidado al imprimir, ya que las capas de impresión no se pegan tan bien como el PLA normal. También son frágiles, por lo que si se doblan el circuito conductor se rompe y ya no pueden conducir la electricidad. Normalmente, estos circuitos se producen imprimiendo una carcasa de PLA alrededor de las partes conductoras de electricidad, protegiéndolas y reforzándolas.

Los filamentos conductores son ideales para imprimir cosas como botones táctiles, aparatos electrónicos para llevar puestos o lápices ópticos conductores de electricidad.

MATERIALES IMPRESOS EN 3D CON OTRAS TECNOLOGÍAS

CROMO COBALTO

El cromo-cobalto se utiliza en aplicaciones de impresión 3D de alto rendimiento. A veces llamado «superaleación», es conocido por su fuerza y también por su resistencia a la temperatura y a la corrosión. La tecnología de impresión 3D necesaria para su uso es la sinterización directa de metales por láser, también conocida como fusión selectiva por láser (SLM).

Suele utilizarse en componentes para la industria aeroespacial, como motores a reacción o turbinas, pero también funciona para componentes con características finas, como en las aplicaciones médicas.

INCONEL

El Inconel es otra superaleación, compuesta principalmente por níquel y cromo. Se fabrica para soportar los entornos más extremos y tiene una resistencia a las altas temperaturas. Debido a su resistencia, es difícil de mecanizar, por lo que el sinterizado directo de metales por láser es el método preferido para darle forma.

Debido a su resistencia a las altas presiones, se utiliza para fabricar cajas negras de aviones o incluso piezas de motores de cohetes.

PAPEL

El papel de copia común y corriente tiene un lugar en la impresión 3D. Utilizando la laminación por deposición selectiva (SDL), las piezas fabricadas de este modo tienen un tacto como el de la madera y están totalmente coloreadas. Las impresiones 3D en papel carecen de la durabilidad y el detalle que se encuentra con las resinas PolyJet o el yeso.

Se suele utilizar para modelos arquitectónicos y conceptuales.

RESINAS SLA

Las resinas de estereolitografía (SLA) se desarrollaron para simular las propiedades de los materiales de impresión 3D «tradicionales». Hay materiales SLA que tienen la durabilidad del ABS o la biocompatibilidad del PLA. Algunos tienen propiedades similares a las de la cera o la cerámica.

Las resinas funcionan bien para los modelos funcionales y conceptuales; pueden utilizarse para producir piezas grandes en poco tiempo con un alto grado de detalle. Las resinas de alta temperatura son una forma rentable de producir moldes de inyección para la producción a pequeña escala de prototipos.

RESINAS POLYJET

Al igual que las resinas SLA, las resinas PolyJet simulan las propiedades de los materiales de impresión 3D «tradicionales». La mayor diferencia entre ellas es la capacidad de las resinas PolyJet de combinar hasta tres materiales de impresión 3D para crear nuevos materiales personalizados para una pieza, con la mezcla óptima de durabilidad, resistencia al calor, fuerza, transparencia, etc., junto con toda la gama de colores.

Las piezas impresas con resinas PolyJet no sólo producen una aproximación visual de un producto acabado, sino que también simulan su tacto y sensación.

Son ideales para producir prototipos en color de productos de consumo para probarlos con grupos de consumidores. Otras aplicaciones son los modelos conceptuales, los productos artísticos, la joyería, la fabricación de productos médicos y el utillaje.

ALUMIDE

El alumide es un nylon combinado con partículas de aluminio. Es muy parecido al nailon en cuanto a su durabilidad y propiedades físicas, con la diferencia de que su superficie es brillante, duradera y porosa. Las piezas impresas con Alumide son resistentes, de tamaño preciso y adecuadas para un uso prolongado.

Utiliza la tecnología de Sinterización Láser Selectiva (SLS) para proyectos de bricolaje, prototipos funcionales y fabricación.

PEEK

La polieteretercetona utiliza la tecnología FDM o SLS para la producción de piezas de alto rendimiento. Los plásticos de este tipo son muy resistentes a la tensión, la temperatura y los productos químicos, y pueden exponerse a los rayos X y la radiación gamma. Son fáciles de mecanizar y fabricar, pero requieren una impresora 3D capaz de alcanzar los 400 ºC.

Los materiales de impresión 3D de PEEK se utilizan en las aplicaciones más exigentes de las industrias automovilística, aeroespacial, química y médica, incluida la producción de instrumentos médicos y componentes de semiconductores.

CERA (WAX)

Las impresiones 3D con cera se utilizan con resinas SLA o PolyJet como una etapa importante del proceso de producción y no como un producto final. Las estructuras complejas que necesitan soportes mientras se imprimen utilizan ceras que pueden fundirse en el producto final.

Suelen utilizarse para hacer moldes de alta resolución para crear joyas personalizables a bajo coste. Las impresiones 3D en cera también se utilizan en la industria de la medicina dental para moldear diversos aparatos dentales.

Como puede ver, la gama de materiales de impresión 3D de hoy en día es impresionante. Las tareas que antes solo se realizaban de manera manual están ahora automatizadas y puede realizarlas cualquier persona con la formación adecuada en modelado e impresión 3D, lo que revoluciona la forma de hacer cosas.