Empresas de todo el mundo han recurrido recientemente a la impresión 3D para crear piezas técnicas rápidamente y ahorrar algo de dinero en el proceso. Pero el desarrollo de versiones 3D de las piezas implica el uso de nuevos materiales que pueden no ser tan duraderos. Entonces, ¿son fuertes las piezas impresas en 3D?
Las piezas impresas en 3D son muy resistentes, especialmente cuando se utilizan filamentos especializados como PEEK o policarbonato, que se utilizan para cristales antibalas y escudos antidisturbios. La densidad del relleno, el grosor de la pared y la orientación de la impresión se pueden ajustar para aumentar la resistencia.
Hay muchas cosas que intervienen en la fuerza de una pieza 3D. Por lo tanto, revisaremos los materiales utilizados durante la impresión 3D, qué tan fuertes son realmente y qué puede hacer para aumentar la resistencia de sus piezas impresas en 3D.
¿Son las piezas impresas en 3D más débiles y frágiles?
No, las piezas impresas en 3D no son más débiles y frágiles a menos que las imprimas en 3D con configuraciones que no dan fuerza. La creación de una impresión 3D con un bajo nivel de relleno, con un material más débil, con un espesor de pared delgado y una baja temperatura de impresión probablemente genere una impresión 3D débil y frágil.
¿Cómo se fortalecen las piezas impresas en 3D?
La mayoría de los materiales de impresión 3D son bastante duraderos por sí solos, pero hay algunas cosas que se pueden hacer para aumentar su resistencia general. Esto se reduce principalmente a los detalles menores en el proceso de diseño.
Lo más importante tendría que ser manipular el relleno, el grosor de la pared y el número de paredes. Entonces, echemos un vistazo a cómo cada uno de estos factores puede afectar la resistencia de una estructura impresa en 3D.
Aumentar la densidad de relleno
El relleno es lo que se usa para rellenar las paredes de una pieza impresa en 3D. Este es esencialmente el patrón dentro de la pared que se suma a la densidad de la pieza en general. Sin ningún tipo de relleno, las paredes de una pieza 3D serían completamente huecas y bastante débiles frente a las fuerzas externas.
El relleno es una excelente manera de aumentar el peso de una pieza 3D y, al mismo tiempo, mejorar la resistencia de la pieza.
Hay muchos patrones de relleno diferentes que se pueden usar para mejorar la resistencia de una pieza impresa en 3D, incluido un relleno de cuadrícula o un relleno de panal. Pero, la cantidad de relleno que haya determinará la fuerza.
Para piezas 3D normales, hasta un 25 % es probablemente más que suficiente. Para piezas diseñadas para soportar peso e impacto, más cerca del 100% siempre es mejor.
Aumentar el número de paredes
Piense en las paredes de una pieza impresa en 3D como las vigas de soporte de una casa. Si una casa solo tiene cuatro paredes exteriores y no tiene vigas de soporte ni paredes interiores, casi cualquier cosa puede hacer que la casa se derrumbe o ceda bajo cualquier cantidad de peso.
De la misma manera, la fuerza de una pieza impresa en 3D solo existirá donde haya paredes para soportar el peso y el impacto. Es exactamente por eso que aumentar la cantidad de paredes dentro de una pieza impresa en 3D puede aumentar la resistencia de la estructura.
Esta es una estrategia especialmente útil cuando se trata de piezas impresas en 3D más grandes con un área de superficie mayor.
Aumentar el grosor de la pared
El grosor real de las paredes utilizadas en una pieza impresa en 3D determinará cuánto impacto y peso puede soportar una pieza. En su mayor parte, las paredes más gruesas significarán una pieza más duradera y resistente en general.
Pero parece haber un punto en el que es difícil imprimir piezas impresas en 3D cuando las paredes son demasiado gruesas.
La mejor parte de ajustar el grosor de la pared es que el grosor puede variar según el área de la pieza. Eso significa que el mundo exterior probablemente no sabrá que has engrosado las paredes a menos que corten tu pieza por la mitad para diseccionarla.
En términos generales, las paredes extremadamente delgadas serán bastante endebles y no podrán soportar ningún peso exterior sin derrumbarse.
En general, las paredes que tienen al menos 1,2 mm de grosor son duraderas y resistentes para la mayoría de los materiales, pero recomendaría subir hasta 2 mm o más para obtener un mayor nivel de resistencia.
La resistencia de los materiales utilizados para crear piezas en 3D
Las piezas impresas en 3D solo pueden ser tan fuertes como el material del que están hechas. Dicho esto, algunos materiales son mucho más resistentes y duraderos que otros. Es exactamente por eso que la resistencia de las piezas impresas en 3D varía tanto.
Tres de los materiales más comunes utilizados para crear piezas 3D incluyen PLA, ABS y PETG. Entonces, analicemos qué es cada uno de estos materiales, cómo se pueden usar y qué tan fuertes son realmente.
PLA (ácido poliláctico)
PLA, también conocido como ácido poliláctico, es quizás el material más popular utilizado en la impresión 3D. No solo es bastante rentable, sino que también es muy fácil de usar para imprimir piezas.
Es por eso que a menudo se usa para imprimir envases de plástico, implantes médicos y materiales de empaque. En la mayoría de las circunstancias, el PLA es el material más resistente que se utiliza en la impresión 3D.
Aunque el PLA tiene una impresionante resistencia a la tracción de alrededor de 7250 psi, el material tiende a ser un poco frágil en circunstancias especiales. Eso significa que es un poco más probable que se rompa o rompa cuando se coloca bajo un fuerte impacto.
También es importante tener en cuenta que el PLA tiene un punto de fusión relativamente bajo. Cuando se expone a altas temperaturas, la durabilidad y la resistencia del PLA se debilitarán severamente.
ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)
El ABS, también conocido como acrilonitrilo butadieno estireno, no es tan fuerte como el PLA, pero eso no significa en absoluto que sea un material de impresión 3D débil. De hecho, este material es mucho más capaz de soportar impactos fuertes, a menudo flexionándose y doblándose en lugar de romperse por completo.
Eso es todo gracias a la resistencia a la tracción de alrededor de 4700 PSI. Dada la construcción liviana pero la impresionante durabilidad, el ABS es uno de los mejores materiales de impresión 3D que existen.
Es por eso que el ABS se usa para fabricar casi cualquier tipo de producto en el mundo. Es un material bastante popular cuando se trata de imprimir juguetes para niños como Legos, partes de computadoras e incluso segmentos de tuberías.
El punto de fusión increíblemente alto del ABS también lo hace capaz de soportar casi cualquier cantidad de calor.
PETG (polietileno tereftalato modificado con glicol)
El PETG, también conocido como tereftalato de polietileno, se suele utilizar para desarrollar diseños y objetos más complejos cuando se trata de impresión 3D. Esto se debe a que el PETG tiende a ser mucho más denso, más duradero y más rígido que algunos de los otros materiales de impresión 3D.
Por esa misma razón, el PETG se utiliza para fabricar muchos productos, como envases de alimentos y señalización.
¿Por qué utilizar la impresión 3D?
Si las piezas impresas en 3D no fueran del todo resistentes, no se utilizarían como método de producción alternativo para muchos suministros y materiales.
Pero, ¿son tan fuertes como los metales como el acero y el aluminio? ¡Definitivamente no!
Sin embargo, son bastante útiles a la hora de diseñar nuevas piezas, imprimirlas a un menor costo y obtener una buena cantidad de uso duradero de ellas. También son excelentes para piezas pequeñas y tienen una resistencia a la tracción generalmente decente dado su tamaño y grosor.
Lo que es aún mejor es que estas piezas impresas en 3D se pueden manipular para aumentar su resistencia y durabilidad general.
Conclusión
Las piezas impresas en 3D definitivamente son lo suficientemente fuertes como para fabricar artículos de plástico comunes que pueden soportar grandes cantidades de impacto e incluso calor. En su mayor parte, el ABS tiende a ser mucho más duradero, aunque tiene una resistencia a la tracción mucho menor que el PLA.
Pero también debe tener en cuenta lo que se está haciendo para fortalecer aún más estas piezas impresas. Cuando aumenta la densidad del relleno, aumenta la cantidad de paredes y mejora el grosor de la pared, está agregando resistencia y durabilidad a una pieza impresa en 3D.
