Top 5 de los mejores materiales técnicos para impresión 3D

Los mejores Materiales Técnicos para impresión 3D

Esta semana os traemos una clasificación sobre los mejores materiales técnicos para impresión 3D. Una vez que tenemos preparado nuestro modelo 3D, llega el momento de decidir que material se va adaptar mejor a las características que vamos a demandar al objeto final. Llegados a este punto, conviene conocer las principales cualidades que nos van a aportar las distintas opciones de materiales que existen en el mercado.

En este post vamos a hacer un top 5 de materiales técnicos idóneos para realizar nuestros trabajos y procederemos a realizar una descripción de sus principales características y aplicaciones.

Nylon

El nylon o Poliamida o PA, es un plástico sintético muy común en gran variedad de productos. Se trata de una fibra sintética que tiene gran cantidad de usos y nos proporcionará muy buenos acabados en impresión 3D. Dentro de este tipo de filamentos, podremos encontrar una gran variedad, desde rígidos y duros hasta nylons mucho más blandos y flexibles.

Una de sus grandes características es su gran resistencia y durabilidad. También conviene tener en cuenta que en ciertos diseños tiende a encogerse o curvarse y puede dar algunos problemas de warping, por lo que tendremos que usar un fijador sobre la base en la que vayamos a trabajar.

Características del Nylon

• Alta Resistencia Mecánica: El Nylon es conocido por su alta resistencia al impacto, lo que lo convierte en un material adecuado para piezas funcionales que deben soportar cargas mecánicas o tensiones prolongadas.
• Flexibilidad: Aunque es resistente, el Nylon tiene una buena flexibilidad, lo que permite que las piezas impresas tengan cierta elasticidad sin romperse. Esto lo diferencia de materiales más rígidos como el PLA o el ABS.
• Resistencia a la Abrasión: El Nylon presenta una excelente resistencia al desgaste por fricción, lo que lo hace ideal para la fabricación de componentes móviles o piezas en constante movimiento, como engranajes o cojinetes.
• Baja Fricción: Su bajo coeficiente de fricción lo convierte en una excelente opción para aplicaciones industriales.
• Resistencia a Altas Temperaturas: tiene una alta resistencia al calor, con una temperatura de fusión de alrededor de 250°C. Esto lo hace adecuado para piezas que se encuentran expuestas a ambientes de alta temperatura.
• Higroscopicidad: una de las mayores desventajas del Nylon es su capacidad para absorber la humedad del ambiente. Es recomendable siempre utilizar el Nylon desde una Secadora de Filamento.
• Durabilidad Química: es resistente a agentes químicos como aceites, álcalis y disolventes.
• Adhesión entre Capas: El Nylon presenta una excelente adherencia entre capas

Aplicaciones del Nylon

Este material técnico, es ampliamente utilizado en piezas como:

• Engranajes
• Componentes mecánicos
• Bisagras
• Piezas de automoción y aeroespaciales
• etc…

Parámetros Generales del Nylon

• Temperatura fusión: 240-280 ºC
• Temperatura plataforma: 90-120 ºC, dependiendo del fabricante.
• No Biodegradable.
• Reciclable.
• Tiende a encogerse, problemas de curvado, aunque algunas marcas han conseguido reducir el grado de warping con sus compuestos.

Tipos de Nylon

• PA6 y PA6.6 son los tipos más comunes de Nylon en la industria. Estos materiales tienen cadenas de carbono más cortas en comparación con otros tipos de Nylon, lo que les da una alta rigidez, durabilidad, y resistencia a la tracción.
• PA11 es una poliamida de origen biológico derivada del aceite de ricino. Es menos común que el PA6 o PA12.
• PA12 es otra poliamida, pero con un número más largo de átomos de carbono en su cadena, lo que le otorga ciertas características distintivas, como menor absorción de humedad.

Diferencias clave entre PA11 y PA12

Origen: PA11 es de origen biológico (derivado del aceite de ricino), mientras que PA12 es sintético.

Flexibilidad y resistencia química: PA11 tiende a ser más flexible y químicamente resistente, mientras que PA12 tiene una mayor estabilidad dimensional y menor absorción de humedad.

Policarbonato (PC)

El Policarbonato o PC es uno de los materiales más resistentes utilizados en la impresión 3D. Tiene una alta resistencia térmica y resistencia al impacto, lo que lo convierte en una excelente opción para aplicaciones exigentes. Su transparencia óptica también es una ventaja en aplicaciones que requieren claridad, como la fabricación de lentes y dispositivos médicos.

Características del Policarbonato

Este material es famoso por sus excelentes propiedades mecánicas y térmicas.

• Alta resistencia al impacto: conocido por su capacidad para absorber impactos sin fracturarse, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren alta resistencia y durabilidad. Es aproximadamente 250 veces más resistente al impacto que el vidrio y es utilizado en cascos de seguridad, escudos protectores y componentes industriales sometidos a estrés mecánico.
• Alta resistencia térmica: El PC puede soportar temperaturas de hasta 135°C sin deformarse, lo que lo convierte en una excelente opción para piezas expuestas a altas temperaturas
• Transparencia óptica: es transparente y tiene una alta transmisión de luz, lo que lo convierte en una opción ideal para la fabricación de elementos que requieren claridad, como ventanas, lentes y pantallas.
• Resistencia química: es resistente a una amplia gama de productos químicos, incluidos aceites, alcoholes y soluciones ácidas diluidas
• Desgaste a la intemperie: A pesar de su resistencia a los impactos, el policarbonato puede amarillear o degradarse con el tiempo cuando está expuesto a la luz ultravioleta (UV). Por esta razón, es común que se utilice un recubrimiento o un aditivo estabilizador UV para mejorar su resistencia a la intemperie.

Aplicaciones del Policarbonato

Gracias a sus características, el Policarbonato es muy utilizado en aplicaciones como:

• Industria automotriz: como faros, techos solares, carcasas o paneles interiores
• Viseras o cascos de seguridad
• Carcasas de dispositivos electrónicos
• Cubiertas o claraboyas
• engranajes, piezas mecánicas
• Dispositivos médicos: su resistencia a la esterilización y su durabilidad hacen que el policarbonato sea ideal para dispositivos médicos como jeringas, bandejas quirúrgicas, y otros equipos que requieren resistencia al impacto y a altas temperaturas.

Parámetros Generales del Policarbonato

• Temperatura fusión: 240-260 ºC
• Temperatura plataforma: 90-120 ºC, dependiendo del fabricante.
• No Biodegradable.
• Reciclable.
• Puede hacer warping, se recomienda un adhesivo como dimafix o adhesivo específico.

ASA

El filamento ASA (Acrilonitrilo Estireno Acrilato) se trata de un termoplástico que fue creado con la intención de asemejarse al ABS. Sus características principales surgen de una combinación de gran robustez mecánica, resistencia a los rayos UV, la resistencia al agua y un gran acabado que no “amarillea” con el paso del tiempo.

Es un material apropiado para realizar piezas finales para maquinaria o para crear prototipos duraderos para su uso en el exterior, ya que mantendrán la forma y el color con el paso del tiempo. El filamento ASA es más resistente al agua, más rígido y mucho más fácil de imprimir que el ABS. El efecto warping es prácticamente inexistente. Además el filamento ASA se puede utilizar en combinación con materiales de apoyo solubles para poder eliminarlos fácilmente.

Características del ASA

• Resistencia a la intemperie y a los rayos UV: Una de las principales ventajas del ASA es su excelente resistencia a la radiación ultravioleta (UV), lo que lo hace ideal para aplicaciones en exteriores.
• Resistencia mecánica: es un material fuerte y resistente, con propiedades similares al ABS, pero con una mejor resistencia a impactos. Es muy utilizado en piezas funcionales que deben soportar cargas o fuerzas mecánicas.
• Resistencia química: tiene una buena resistencia a productos químicos como ácidos, alcoholes y grasas.
• Acabado superficial liso
• Menor contracción térmica (bajo warping): El ASA tiene una baja contracción al enfriarse durante la impresión, lo que reduce los problemas de warping en comparación con otros plásticos como el ABS
• Durabilidad: Debido a su combinación de resistencia a impactos, estabilidad a largo plazo y resistencia a la intemperie, el ASA es perfecto para aplicaciones donde se requiere una alta durabilidad
• Reciclabilidad: El ASA no es biodegradable, pero es reciclable, lo que permite su reutilización en ciertos procesos industriales, aunque no todos los centros de reciclaje lo aceptan debido a la necesidad de infraestructura especializada.

Aplicaciones del ASA

• Automotriz: Piezas exteriores como carcasas de espejos retrovisores, rejillas o piezas de revestimiento de automóviles.
• Mobiliario urbano: Señalización, soportes y piezas que estarán en contacto con los elementos.
• Carcasas y dispositivos: Productos electrónicos o carcasas que requieran buena resistencia mecánica y estética.

Parámetros generales para imprimir ASA

• Temperatura de fusión: 240°C – 260°C.
• Temperatura de cama: 90°C – 110°C.
• Bajo warping: Sí
• Biodegradable: No.
• Reciclable: Sí, aunque no ampliamente.

El ASA es una excelente opción cuando se requiere un material fuerte y resistente a la intemperie, combinando propiedades mecánicas robustas y resistencia a la exposición prolongada al sol.

ABS

Uno de los materiales que consideramos mejor material técnico es el termoplástico ABS, que como su propio nombre indica, está compuesto por tres grandes componentes: acrilonitrilo, butadieno y estireno. Cada uno de ellos nos aporta unas características distintas, pero podemos decir que el ABS es una combinación de resistencia mecánica, durabilidad y versatilidad.

Características del ABS

A continuación te detallo sus características clave:

• Alta resistencia al impacto: El ABS es conocido por su resistencia a los golpes y a la abrasión, lo que lo convierte en un material ideal para la fabricación de piezas funcionales y duraderas.
• Resistencia térmica: El ABS puede soportar temperaturas relativamente altas sin deformarse
• Facilidad de postprocesado: El ABS es fácil de lijar, pintar y mecanizar después de la impresión, lo que permite obtener acabados profesionales en piezas impresas. Además, es compatible con acetona, lo que permite suavizar las superficies mediante un proceso de vaporización
• Dificultad en la impresión (warping): el ABS necesita de cama calefactada en torno a los 100 ºC y un entorno con una temperatura estable, por lo que es conveniente imprimir las piezas en una impresora 3D cerrada.
• Resistencia química: tiene una buena resistencia a productos químicos como aceites, grasas y ácidos diluidos.
• Peso ligero: A pesar de su durabilidad y resistencia, el ABS es relativamente ligero, lo que lo convierte en un excelente material para aplicaciones en las que se necesita reducir el peso
• No biodegradable
• Reciclabilidad

Aplicaciones del ABS

• Automotriz: Componentes interiores y exteriores de automóviles, como paneles, cubiertas y piezas estructurales.
• Electrónica: Carcasas de dispositivos electrónicos, teclados, ratones y otras partes que requieren durabilidad.
• Juguetes: El ABS es el material principal utilizado en juguetes como las piezas de LEGO, debido a su resistencia al impacto y su facilidad de moldeo.
• Prototipos funcionales: Por su combinación de propiedades mecánicas y facilidad de postprocesado, se utiliza en la fabricación de prototipos que requieren pruebas de resistencia y ajustes posteriores.

Parámetros Generales del ABS

• Temperatura fusión: 215-250 ºC
• Temperatura base: 90-110 ºC
• Necesario el uso de fijador o adhesivo de impresión 3D sobre la cama
• No biodegradable
• Reciclable
• Ideal para mecanizar

TPU (Poliuretano Termoplástico)

El TPU (Poliuretano Termoplástico) es un material técnico muy popular en la impresión 3D debido a su flexibilidad y durabilidad. Este termoplástico combina propiedades elásticas y mecánicas, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren resistencia al desgaste y deformación controlada.

Características del TPU

• Elasticidad y Flexibilidad: El TPU es un material altamente elástico y flexible. Es capaz de estirarse y deformarse bajo presión, y luego volver a su forma original sin romperse.
• Resistencia a la Abrasión: El TPU es conocido por su alta resistencia al desgaste y la abrasión. Es ideal para piezas que están en contacto constante con superficies duras o en movimiento, como correas de transmisión o protectores.
• Resistencia Química y a Aceites: buena resistencia a aceites, grasas y productos químicos
• Resistencia a Impactos: Gracias a su flexibilidad, el TPU es resistente a impactos, ya que puede absorber energía sin romperse, lo que lo hace perfecto para protectores y piezas que están sometidas a choques o golpes.

Dato importante sobre los Filamentos Flexibles o TPU: la dureza Shore

La escala shore es la encargada de medir la dureza de los materiales, al igual que el volumen lo medimos en Litro o el peso en Kg.

En impresión 3D, te encontrarás filamentos flexibles con durezas shore que puede variar desde los 60A a los 98A. Siendo más flexible cuánto menor sea el número.

💡 Lectura recomendada: ¿Qué es la dureza shore?

Por lo que lo más idóneo para aplicaciones como juntas, puede ser un material con dureza shore 90-95A (flexible, pero bastante rígido)

Aplicaciones del TPU

• Piezas flexibles: Juntas, sellos y protectores que requieren flexibilidad y resistencia.
• Industria automotriz: Neumáticos, protectores y piezas interiores que deben resistir impactos y desgaste.
• Industria del calzado: Suelas de zapatos flexibles y duraderas.
• Prótesis y dispositivos médicos: Piezas que necesitan propiedades elásticas y biocompatibilidad.
• Aeromodelismo y RC: piezas para drones, vehículos a radio control, neumáticos, etc…

Parámetros Generales del TPU

• Temperatura de fusión/extrusión: 210°C – 230°C
• Temperatura de cama: 0-60 ºC
• Flujo: puede ser necesario aumentar el flujo o multiplicador de extrusión a 1.05 – 1.15 (105 – 115%)
• Resistencia al impacto: Alta
• Flexibilidad: Excelente
• Resistencia química: Buena
• Reciclable: Sí, aunque no biodegradable.

El TPU es un material extremadamente versátil y es una opción excelente para piezas que requieren flexibilidad, resistencia al desgaste y absorción de impactos.

Otros Materiales Técnicos muy recomendados

PETG

El PETG es un material híbrido que combina las mejores propiedades del PLA y el ABS. Es fácil de imprimir como el PLA, pero con la resistencia y durabilidad del ABS. Tiene una excelente resistencia química y es altamente resistente a impactos.

Aplicaciones: Se utiliza para piezas funcionales y componentes industriales que necesitan una buena resistencia mecánica, como recipientes, botellas, y piezas en contacto con alimentos.

Ventaja: Baja tendencia al warping y alta durabilidad.

PLA con Fibra de Carbono

Este material es una mezcla de PLA con fibras de carbono que le da mayor rigidez y resistencia, manteniendo la facilidad de impresión del PLA. Es más resistente a la deformación y ofrece una mejor relación peso-resistencia.

Aplicaciones: Es ideal para fabricar piezas estructurales, prototipos ligeros, piezas que requieran rigidez y para aplicaciones en drones o robótica.

Ventaja: Mayor rigidez y acabado mate, pero conserva la facilidad de impresión del PLA.

Polipropileno (PP)

El polipropileno es un material técnico con alta resistencia química y excelente flexibilidad. Es conocido por su baja densidad, lo que lo convierte en un material muy ligero. Sin embargo, su impresión es complicada debido a su tendencia al warping.

Aplicaciones: Piezas de envases, bisagras vivas, piezas de laboratorio y componentes automotrices ligeros.

Ventaja: Excelente resistencia química y flexibilidad.

HIPS (Poliestireno de Alto Impacto)

El HIPS es un material que se utiliza tanto como filamento principal como material de soporte. Es soluble en limoneno, lo que lo convierte en un material excelente para soportes en impresiones con ABS. Es muy resistente a impactos y tiene buena resistencia mecánica.

Aplicaciones: Soportes en impresiones 3D con ABS, carcasas, juguetes y piezas que requieran resistencia a golpes.

Ventaja: Fácil de eliminar cuando se usa como material de soporte, y resistente a impactos cuando se usa como material principal.

Tu opinión cuenta

No dudes en dejarnos cualquier comentario respecto de este ranking de materiales técnicos. Tanto si has trabajado con estos filamentos y quieres aportar tu visión personal o si tienes alguna duda en la elección de tu material, no lo dudes.

En las siguientes entradas seguiremos hablando de los mejores materiales para distintas aplicaciones.