Filamentos en PLA para Impresoras 3D

Impresión 3D & Filamentos para Impresoras

En este artículo vamos a intentar exponer cuales son las ventajas de cada plástico para que lo tengan presente al momento de decidir el modelo de impresora 3D que necesitamos. Existen dos tipos de filamentos ABS y PLA, veremos que característica tiene cada uno y las ventajas y desventajas.

ABS
El acrilonitrilo butadieno estireno o ABS es un plástico derivado del petroleo muy resistente al impacto (golpes) muy utilizado en autopartes y otros usos tanto industriales como domésticos. Se le llama plástico de ingeniería, debido a que es un plástico cuya elaboración y procesamiento es más complejo que los plásticos comunes, como son las polioleofinas (polietileno, polipropileno).

Se trata de un plástico muy tenaz incluso a bajas temperaturas (-40ºC) además es muy duro, rígido y tiene una muy buena resistencia a la abrasión. Es fácilmente mecanizable y por lo tanto se puede limar o taladrar. Además al ser soluble en compuestos como la acetona, hay tratamientos para suavizar la superficie de las piezas impresas y disimular las capas, el vapor de acetona es posiblemente el más efectivo.

PLA
La Polilactida o PLA es un termo-plástico biodegradable procedente de recursos renovables tales como el maíz (el procedente de USA), raíces de tapioca, féculas y almidones varios y de la caña de azúcar (el resto del mundo). Gracias a su consistencia más fluida a temperatura de extrusión (180-220 ºC), es ideal para imprimir piezas con paredes finas tales como cajas. Además sufre mucha menos retracción que el ABS por lo que no es necesario el uso de la cama caliente. El olor también es un punto a favor de este material, es más agradable y tiene cierto parecido a la madera caliente

El filamento ABS requiere menos fuerza para ser extruido que el filamento PLA, ya que tiene un menor coeficiente de fricción. Esta característica de extrusión, lo hace ideal para hacer piezas pequeñas, en comparación con el PLA. La desventaja del filamento ABS es que debe ser extruido a una temperatura superior, es un filamento amorfo y por lo tanto no tiene un verdadero punto de fusión, pero 230∼240°C es el estándar para la impresión, en cambio el PLA requiere menos temperatura de extrusor (dependiendo del extrusor entre 180ºC y 220ºC)

Otra diferencia de impresión entre ambos, radica en que en el caso del filamento ABS la cama caliente en la cual se deposita el plástico debe ser superior a 80ºC, mientras que en el caso del filamento PLA debe estar a 50°C (recomendable) aunque es posible imprimir con la base completamente fría. En este aspecto, radica la diferencia en la velocidad de impresión 3D, siendo más rápida en el caso del PLA ya que la temperatura no es un factor tan crítico.

Otro aspecto a tener en cuenta es la emisión de gases nocivos. En el caso del ABS, al ser un plástico sintético derivado del petróleo, al fundirse en la extrusora, emite humos leves nocivos. Estos humos, mientras que son generalmente tolerables, pueden ser peligrosos para las personas con sensibilidades químicas o dificultades respiratorias, por tanto es recomendable que cuando se trabaje con filamento ABS, la impresora 3D esté situada en un lugar con buena ventilación, hecho que no sucede en el caso de utilizar el filamento PLA. Siguiendo en la línea de los efectos externos negativos, el PLA se posiciona como un filamento biodegradable y respetuoso con su entorno. No obstante, el filamento ABS cuenta con una recicladora, la cual nos permite recoger el filamento sobrante de nuestras creaciones y la recicladora de ABS nos confecciona una bobina nueva. Por el momento el PLA no dispone de este complemento, con lo que el ABS empieza a ganar terreno en el campo de la reutilización y respeto con el entorno.

En el otro lado de la balanza, el PLA es más frágil, menos duro y es más difícil mecanizarla y el taladrado es imposible. También es aconsejable el uso de un ventilador en la parte fría de los hotends para que no se atasquen y por esta razón las impresiones pueden ser algo más ruidosas.

Ambos filamentos son higroscópicos, es decir, absorben la humedad de la atmósfera. Deben ser almacenados en un recipiente con una tapa y alguna forma de desecante para mantener el aire interior seco. El filamento ABS afectado por la humedad, tenderá a la burbuja en el momento de la extrusión y el resultado de la pieza impresa será una superficie rugosa y porosa.

En cuanto a las posibilidades que nos ofrece el mercado, disponemos de un rango muy amplio de colores tanto en el caso del PLA como en el ABS, y dos grosores estándar, el de 1,75 mm y 3 mm. En un principio era más usado el formato de 3 mm, pero últimamente está tomando fuerza por parte de los usuarios el formato de 1,75 mm, ya que este permite según la opinión de estos, mejores acabados.

En conclusión, podemos decir que el ABS es preferido en usos industriales, mientras que el PLA es apto para uso doméstico. Por ejemplo, una empresa que realice piezas mecánicas, deberá utilizar el filamento ABS, por su resistencia y rigidez. En cambio, un estudio de arquitectos que diseñe maquetas de sus proyectos, podrá utilizar el filamento PLA. Si la pieza impresa tiene que soportar temperaturas relativamente elevadas es casi de uso obligado el filamento ABS, ya que el PLA se deforma rápidamente en entornos de temperaturas elevadas.

Como comentario adicional un grupo de científicos esta trabajando sobre la fabricación de nuevos filamentos que parten de materiales ya conocidos como el ABS o el PLA, dos materiales disponibles ampliamente pero con algunos inconvenientes en su utilización. Tanto uno como otro se vuelven blandos cuando son tratados a altas temperaturas y por tanto pierden rigidez que es necesaria dependiendo del caso. El equipo que ha desarrollado este proyecto ha lanzado tres nuevos materiales para ser utilizados en impresoras 3D de escritorio. Se tratan del Carbón Fiber Reinforced PLA, PLA alta temperatura y policarbonato con aleación de ABS. “Con este proyecto queremos hacer nuevos materiales que sean disponibles y que absorban algunas de estas cuestiones sin sacrificar la capacidad de impresión o de accesibilidad” comenta el equipo de investigación. La fibra de carbono de PLA, Carbón Fiber Reinforced PLA, es una resina compuesta al 15% de Tenax y fibras de carbono cortadas. Está diseñado para mantener la rigidez y resistir la flexión pese a condiciones ambientales y externas.

Por su parte otro de los materiales que han desarrollado, el Alta Temperatura PLA, está formado por una mezcla de minerales, PLA y un agente de nucleación que ayuda a promover la cristalización. Este material presenta la característica de que es mucho más resistente al calor que el PLA normal.
Por último, el Proto-Pasta de policarbonato de ABS es una aleación que da como resultado un material muy resistente, diseñado para piezas que necesitan una dureza y resistencia extrema.

 

ABS

PLA

Temperatura de extrusión: ~ 240 ° C Temperatura de extrusión: ~ 200 ° C
Requiere cama caliente > 70 ° C No requiere cama caliente
Funciona bastante bien sin refrigeración de capa. Se beneficia enormemente con refrigeración de capa durante la impresión
Peor adherencia, se necesita cinta de poliamida o laca. Buena adherencia a una gran variedad de superficies
Resistente a temperaturas altas Poco resistente a temperaturas altas
Propenso a las grietas, delaminación, y deformación Propenso a la ondulación de las equinas y salientes
Más Rígido y resistente ( 88 a 110 Rockwell) Más frágil
Se pueden unir piezas usando adhesivos o disolventes (acetona o MEK) Se poden unir piezas usando adhesivos específicos
Los humos son desagradables y nocivos en áreas cerradas Humos no nocivos y olor más agradable
Plástico derivado del petróleo Plástico de origen vegetal
Puede ser mecanizado, una vez finalizada la pieza Es prácticamente imposible mecanizar las piezas finalizadas
Los desperdicios de filamento son reciclables Los desperdicios no se pueden volver a utilizar

 

Video de como tratar el material ABS para mejorar el acabado superficial:

A <span>%d</span> blogueros les gusta esto: