Cómo imprimir piezas impermeables o estancas

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Imprimir piezas impermeables en impresión 3D es todo un reto. Por eso tenemos que tener varios factores en cuenta, como la elección del material adecuado, los parámetros de impresión y el postprocesado de nuestra pieza para conseguir que nuestra pieza sea estanca.

En impresión 3D, los modelos 3D no son herméticos o resistentes al agua. Las impresiones FDM se producen capa por capa y generalmente entre esas capas hay pequeños huecos o agujeros por donde se puede escapar el agua o cualquier líquido que vayas a introducir en tu pieza.

En cambio, en la impresión con resina las piezas son totalmente impermeables ya que el proceso de fotopolimerización crea modelos 3D a partir de resinas sensibles a rayos UV para luego curar las piezas en una máquina de curado.

El resultado son piezas totalmente macizas, en las cuales se pueden asegurar su gran grado de impermeabilidad.

Si quieres saber como conseguir imprimir piezas impermeables en impresión FDM, te vamos a mostrar todos los trucos para reducir la porosidad y eliminar los huecos de tu pieza para que las impresiones sean más funcionales.

Elección de materiales

Para imprimir piezas impermeables es muy importante la elección de los materiales. No todos tienen las mismas características en cuanto a la porosidad.

Si imprimes modelos con paredes gruesas no afecta que material elijas. En cambio, cuando imprimes un material con paredes delgadas, puedes elegir materiales como PP, ASA o ABS.

Seguidos de otros filamentos un poco más porosos como HIPS, Nylon, PETG o PLA. Aunque los mejores resultados generalmente los conseguirás con filamentos que tienen las mejores propiedades de adhesión capa a capa. Como por el ejemplo el Polipropileno.

El PLA es el filamento más común, ya que es muy barato y fácil de procesar. Pero tiene algunas desventajas a la hora de conseguir una pieza hermética.

Como muchos otros materiales, el PLA absorbe la humedad o el agua con el tiempo, por lo que pierde la capacidad de retener agua. Si la pieza de PLA contiene agua puede degradarse y después de pasar el tiempo podría filtrarse el agua. Esto se solucionaría en cierta medida cambiando los parámetros de impresión y trabajando el postprocesado de la pieza.

El filamento ABS también absorbe humedad y agua, pero un poco menos que el PLA. Uno de sus beneficios es que puedes conseguir un acabado brillante y suave en el proceso de postprocesado gracias al alisado químico que tiene con la acetona. Esto también ayudará a que sea impermeable.

PETG es uno de los mejores filamentos para impresiones impermeables. En comparación con otros filamentos, la absorción del agua es menor y presenta gran capacidad de impresión y resistencia química y térmica.

El único filamento que es hidrófobo (es decir, que no absorbe el agua) es PP, que es la abreviatura de polipropileno. Por eso algunas personas que quieren imprimir impresiones herméticas, prefieren elegir PP aunque sea un poco más caro que otros materiales.

Al ser un material técnico también es un poco más complicado de imprimir. Debido a la mala adherencia de la capa, existe un mayor riesgo de fuga a través de pequeños espacios de la impresión.

Generalmente con todos los materiales se pueden conseguir los resultados esperados trabajando con diferentes ajustes de laminación y de Postprocesado.

Por el contrario, hay otros filamentos como el PVA que son incompatibles con la impermeabilidad de la pieza ya que son solubles en agua. Si este material entra en contacto con el agua, se diluiría por lo que solamente seria idóneo como material de soporte.

Filamentos recomendables para la estanqueidad

OBC Sakata 3D Copolimero de Polietileno 1,75 mm

OBC Sakta3D
  • Este filamento permite crear piezas hasta un 25% más ligeras y duraderas
  • Presenta una excelente adhesión entre capas, convirtiéndolo en un material excelente para la estanqueidad
  • Es un filamento ideal para realizar impresiones como embalajes, envases o depósitos de productos químicos

Configuración de impresión

Una vez que ya tenemos los diferentes materiales a elegir, vamos a descubrir los ajustes y parámetros de impresión en PrusaSlicer para imprimir piezas impermeables.

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Proceso de Postprocesado. Fuente: PrusaPrinters

Perímetros y Patrón de relleno correcto

Las impresiones se pueden hacer con diferentes configuraciones de relleno y con diferentes perímetros. Aquellos diseños con paredes más gruesas retienen mucho mejor el agua que las paredes finas.

La cantidad de perímetros (paredes) es el elemento más importante para imprimir piezas impermeables. Cuantos más perímetros utilices, más limitarás a que el agua se cuele por la pieza. Por ello, siempre es recomendable utilizar entre 4-6 paredes dependiendo del material a imprimir y aumentar el relleno de la pieza. Es decir, a más perímetros, mayor impermeabilidad.

Si imprimes modelos con paredes gruesas, no es necesario imprimir con más porcentaje de relleno. Un mayor número de perímetros no solo aumenta la impermeabilidad, si no también las propiedades mecánicas del modelo.

También hay un riesgo entre las brechas de los puntos de contacto entre los perímetros y el relleno. Por ello cuanto más perímetros menos riesgo de fugas. Si crees que es necesario, también puedes marcar la casilla de perímetros adicionales y detectar perímetros con puente.

Altura de capa

La altura de capa también influye para imprimir piezas impermeables, pero parece que la principal fuente de fuga no es el contacto entre las capas sino las costuras y las transiciones entre el relleno sólido y los perímetros.

Imprimir con capas más gruesas no hará que tengas menos espacio entre capa y capa y reducir de esta manera la impermeabilidad.

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Capas del diseño 3D. Fuente: PrusaPrinters

Imprimir con capas más gruesas solo tiene sentido si vas a imprimir con una boquilla más ancha. Cuando hablamos de boquillas genéricas de 0.4 es mejor imprimir a una altura de capa de 0.15mm. Imprimir a esta altura de capa no solo proporciona gran calidad de impresión, si no una gran impermeabilidad.

El objetivo principal es hacer que la pared sea lo más densa posible y para lograrlo lo mejor es imprimir con una altura de capa baja, relleno sólido y una temperatura alta.

Utilizar boquillas anchas

Las boquillas o nozzles anchos tienen muchas ventajas a la hora de imprimir piezas impermeables. Cuanto más alta y ancha sea la capa, menos espacio tendrá los líquidos para colarse entre las capas.

Por eso si quieres imprimir una pieza y evitar que se desprenda el agua, siempre será mejor que uses una boquilla de 0,6 o 0,8mm.

Capas superiores/ inferiores

También es un factor importante con el que se puede trabajar para conseguir impermeabilidad. Uno de los principales problemas con las capas sólidas inferiores es la superposición de relleno entre las capas sólidas y los perímetros.

Superposición de Relleno

La superposición de relleno aplica una superposición adicional entre relleno y perímetros para conseguir una mejor unión.

De forma predeterminada, tendrás un valor del 25% en el laminador de Prusa, ahora bien, puedes ir jugando con este valor hasta conseguir el punto óptimo para ayudar a la estanqueidad de la pieza.

A modo de ejemplo, en la siguiente imagen, configurada con 3 perímetros, se puede ver una Superposición de relleno del 25% y 75%, donde se ve como la pared vertical (en morado) penetra un 25% y un 75% en el perímetro más interior.

Superposicion de Relleno
Superposición de Relleno. Fuente Propia

Temperatura

La resistencia al calor no es algo tan influyente en la resistencia al agua de la pieza, pero también es importante para conseguir la impermeabilidad.

Si vamos a imprimir con una altura de capa baja, lo ideal es aumentar la temperatura para que haya mejor unión y menos huecos entre capa y capa.

También puedes probar a bajar el ventilador de capa para mejorar la adhesión entre capas. Teniendo cuidado que no se te deformen las piezas.

Flujo

Si aumentas el flujo de la impresora, también puedes hacer que el modelo sea mucho más resistente al agua. Hay que tener en cuenta que si imprimimos con más flujo, esto nos puede causar más hilos en los movimientos de retracción.

Si utilizas el laminador de Prusa Slicer, tienes que elegir en el parámetro de multiplicador de extrusión, un valor acorde al material que estés utilizando, por ejemplo, el PLA, que suele tener un flujo del 95-100% (0.95 – 1), lo podremos apurar hasta el 105-110% (1.05 – 1.1).

Cuando imprimes piezas con un valor cercano a 1, vas a obtener más impermeabilidad porque se juntan más las capas. Los valores elevados a 1,1 son pueden hacer que tengamos defectos estéticos en nuestra pieza.

Parámetro de Multiextrusión en la impresora 3D

Este factor es igual que el flujo o el multiplicador de extrusión que puedes cambiar en tu laminador. Pero en esta ocasión lo puedes ajustar ya imprimiendo en tu impresora 3D.

Si una vez que estás imprimiendo el modelo 3D, te das cuenta que el flujo no es suficiente siempre puedes subir el multiplicador de extrusión de 100% a 110% o 115% para que la impresora deposite así, más material y cierre bien las grietas y huecos que quedan entre capa y capa.

Este truco que lo suele utilizar bastantes makers para compensar los defectos de configuración del laminado de una manera sencilla. Aunque hay quien prefiere no tocar este parámetro para descalibrar la impresora.

No debes olvidar

Para tener diseños óptimos, hay que tener en cuenta la limpieza y el mantenimiento de alguna de las partes de nuestra impresora 3D.

Hay que asegurarse que la boquilla esté limpia tanto por fuera como por dentro, ya que las partículas de polvo pueden hacer que se produzcan mini atascos o una pequeña obstrucción de la boquilla, haciendo que se extruya menos filamento. Esto puede aumentar la cantidad de huecos o agujeros entre las capas dentro de la impresión.

Hacer pausas en la impresión y reanudarla más tarde, también puede crear un espacio entre las capas por donde entraría el agua.

Impermeabiliza tu pieza con Postprocesado

Si después de haber aplicado todos los ajustes de laminación que hemos comentado anteriormente, tu pieza no ha conseguido ser impermeable, siempre puedes hacerlo en el proceso de Postprocesado.

En impresión 3D, gracias a algunos ajustes de postprocesado, se puede obtener una pieza que contiene una buena estanqueidad o una porosidad que no tenga peligro de sufrir ningún tipo de fuga.

Por ello, hay materiales y procesos de postprocesado con los que se puede conseguir elementos de mayor o menos impermeabilidad que nos proporcionan una buena resistencia mecánica, térmica o química.

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Postrprocesado para piezas impermeables. Fuente: PrusaPrinters

Como hemos comentando anteriormente, puedes hacer que tu pieza sea impermeable a través de la configuración de laminación sin ningún procesamiento posterior, pero si no has conseguido la impermeabilidad que deseabas en el proceso de laminación de tu pieza, también puedes hacerlo en el proceso de Postprocesado a través de unos sencillos pasos:

Recubrir las piezas con recubrimiento epoxi

La Resina Epoxi es uno de los productos que más se suele utilizar en Postprocesado porque es muy densa y viscosa para alisar las piezas, eliminar poros en la impresión o simplemente reducir los huecos entre las capas para crear una capa impermeable y brillante.

Si deseas recubrir piezas que van a estar en contacto con alimentos siempre puedes cubrir las impresiones con Resina Alimentaria.

Es uno de los procesos más rápidos y sencillos para cubrir tu pieza con una capa impermeable, aunque hay que tener en cuenta que este proceso puede tardar un poco más al esperar que se seque la capa de adhesión.

Acetona

Antes de nada tenemos que tener en cuenta que la acetona es un químico peligroso.

En uno de nuestros últimos post de Postprocesado comentamos que la acetona se utilizaba para pegar piezas de ABS, aunque la acetona también es un producto clave para alisar químicamente las piezas de impresión en menos de veinte minutos.

Al utilizar este tipo de disolvente, la acetona disuelve una pequeña parte de la superficie impresa, haciendo que tenga un acabado mucho más liso y brillante.

Hay que tener cuidado durante el suavizado porque ABS y ASA son propensos a deformarse, por eso tienes que tener cuidado si vas a trabajar con diseños más grandes.

El PLA también puede estar en contacto con la acetona, pero hay que tener cuidado porque podría derretirse si está mucho tiempo en contacto con este químico, llegando a producirse grietas.

Barniz acrílico

Para hacer un impresión a prueba de agua, el barniz acrílico transparente es una de las opciones más simples y fáciles por su secado ultra rápido.

Tienes que tener en cuenta que este tipo de Postprocesado no es adecuado para imprimir piezas impermeables que estén en contacto con alimentos. Para estos casos, recomendamos utilizar resina epoxi para alimentos.


Después de haber creado una pieza resistente al agua, o haber hecho el proceso de postprocesado. Lo ideal es probarla para saber si hay que cambiar de filamento o ajustar los parámetros de impresión.

A veces tienes que imprimir diferentes pruebas para llegar a la estanqueidad ideal de tu pieza, ajustando más parámetros o simplemente realizando otro proceso de postprocesado, incluso usar un material diferente.

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