Cuando un diseño impreso en 3D necesita ser fuerte, muchos diseñadores comparan materiales y filamentos, buscando el más fuerte. Sin embargo, la solidez de un modelo 3D terminado depende tanto de ciertas decisiones de diseño como de los materiales específicos utilizados para crear el modelo. Si un diseño es endeble o la fabricación es deficiente, el objeto terminado será más débil independientemente del tipo de filamento utilizado. No es solo una cuestión de resistencia PLA vs. ABS; hay muchos factores adicionales a tener en cuenta. Aquí hay algunas cosas que debe recordar para construir los objetos impresos en 3D más fuertes.
Fuerza de las capas
Los procesos FDM se basan en la construcción de objetos en capas sucesivas. Estas capas siempre comprimen el material hasta cierto punto durante el proceso de construcción, dejando pequeños surcos entre capas, incluso con la resolución más alta posible. La tensión estructural sobre el objeto siempre se concentra en estas pequeñas ranuras entre las capas, por lo que la resistencia de un objeto impreso FDM terminado depende en gran medida de la adhesión de la capa, en lugar de la resistencia del material. En otras palabras, la resistencia general del objeto terminado depende menos de la resistencia a la tracción del material FDM utilizado que de la resistencia de las uniones entre las capas.
Esto significa que los objetos producidos por FDM siempre son más fuertes en el plano XY y más débiles en el plano Z. Los objetos que deben tener una alta resistencia a la tracción siempre deben imprimirse horizontalmente en lugar de verticalmente, independientemente de los materiales utilizados.
Densidad de relleno
La mayoría de los objetos 3D FDM no se imprimen como una forma sólida completamente llena. La mayoría de ellos están impresos con una capa exterior y una estructura de relleno interna, generalmente con forma de celosía. Optar por rellenos de celosía, en lugar de estructuras sólidas, brinda resistencia con un tiempo de impresión más rápido y un menor costo de material que la producción de objetos sólidos. Sin embargo, la densidad del relleno y el grosor de la cubierta son críticos para determinar la resistencia final del objeto, independientemente del material de filamento utilizado.
La mayoría de los programas de corte permiten al usuario ajustar el grosor de la cubierta, y muchos permitirán al usuario identificar selectivamente áreas de alta tensión y aumentar el grosor de la cubierta en consecuencia en ciertas secciones localizadas del objeto. La carcasa siempre debe tener al menos 2 diámetros de boquilla de ancho, no solo para mejorar la resistencia a la tracción, sino también para evitar que se formen vacíos en la carcasa.
Del mismo modo, la mayoría de los programas de rebanado tienen por defecto rellenos con una densidad del 18-20 %. Esta es una densidad de relleno aceptable para la mayoría de los volúmenes y proporciona suficiente resistencia, pero aumentar el porcentaje naturalmente aumentará la resistencia final del objeto. Un objeto o componente con un 50 % de relleno será un 25 % más fuerte que un 25 % de relleno. Aumentar el relleno al 75% agrega otro 10% de fuerza sobre el 50%. Los objetos de alto porcentaje de relleno a menudo se limitan a componentes estructurales específicos que se necesitan para proporcionar un soporte o conexiones resistentes.
Diferentes tipos de ABS y PLA
Otra cosa a considerar es que hay más de un tipo de termoplástico “ABS” o “PLA”. Muchos subtipos de ABS se usan más comúnmente en la fabricación que en la impresión 3D a nivel de consumidor. Y muchos subtipos de PLA se personalizan para aplicaciones específicas de diseño y acabado. Pero cada vez hay más filamentos en el mercado de consumo con una variedad de diferentes subtipos termoplásticos.
Subtipos de materiales ABS:
- ABS 40% fibra de vidrio
- ABS de alto impacto
- ABS sin relleno
- ABS resistente al calor
- ABS transparente
- ABS metálico: el ABS a veces se combina con cobre, bronce, aluminio u otros metales
Subtipos de materiales PLA:
- PLA conductivo
- Arenisca PLA
- Metal PLA: PLA a menudo se combina con cobre, bronce, aluminio u otros metales
- PLA magnético
- PLA de fibra de carbono
Muchos subtipos de filamentos (como filamentos luminosos, que brillan en la oscuridad, que cambian de color y con infusión de metal) se pueden encontrar tanto en materiales ABS como PLA. Como puede suponer, cada uno de estos subtipos tendrá propiedades térmicas y de tracción únicas, diseñadas para aplicaciones o acabados específicos. A medida que el mercado de la impresión 3D continúa expandiéndose y diversificándose, espere que haya más variedades disponibles de estos filamentos, y cada uno de ellos tendrá una resistencia diferente.
Marcas de ABS y PLA
Finalmente, no todos los filamentos se crean de la misma manera durante el proceso de fabricación. El hecho es que algunas marcas son simplemente superiores a otras. Las mejores marcas ofrecen filamentos de impresión 3D de mayor calidad de dos maneras diferentes:
Facilidad de uso
Los filamentos de mayor calidad se desenrollan fácilmente, sin amontonarse ni enredarse, para una alimentación suave y uniforme. Los buenos filamentos tienen un diámetro extremadamente uniforme, lo que reduce el riesgo de vacíos o atascos.
Calidad de los materiales
Los mejores fabricantes usan mejores materiales, punto. Los filamentos de alta calidad no huelen tan mal cuando se usan, crean objetos más fuertes, resisten la deformación o el encogimiento y tienen una mejor adherencia de la capa.
Exposición y Resistencia
Los factores adicionales que influyen en la fuerza de un objeto impreso en 3D completo incluyen no solo cómo está diseñado o cómo está hecho, sino también el entorno en el que se utilizará. El ABS no solo es puramente más fuerte que el PLA, sino que también es capaz de soportar temperaturas más extremas de calor y frío sin volverse blando o quebradizo. El PLA también se debilita con la exposición prolongada a la luz ultravioleta. Pero un entorno también puede incluir aceites, solventes y productos químicos que pueden influir en la resistencia y durabilidad de un objeto durante su vida útil. Los objetos hechos de PLA generalmente no pueden soportar el calor, el frío o la exposición extremos, pero el ABS se derretirá cuando se exponga a la acetona.
Fuerza de ABS vs. Fuerza de PLA
Cuando observa las tablas de comparación en línea que comparan la resistencia del PLA con la del ABS, es evidente que el ABS es el material más fuerte y ofrece más integridad estructural y durabilidad en sus impresiones 3D terminadas. Pero recuerde que no se trata solo del termoplástico en sí mismo: si su objeto terminado necesita ser fuerte, hay una serie de otros factores a considerar, que incluyen el diseño, la adhesión, la densidad y el tipo específico y la marca de filamento con el que está trabajando. Las decisiones de diseño correctas a lo largo del camino, desde su primer píxel 3D hasta el uso final del objeto, ayudarán a que sus diseños perduren en los años venideros.
