Materiales de la boquilla de impresión 3D

Como su nombre lo indica, la impresión 3D o fabricación aditiva es un proceso de creación de objetos sólidos tridimensionales a partir de un archivo digital. Le permite producir formas complejas utilizando menos material que los métodos de fabricación tradicionales. La mayor parte de la demanda actual de impresión 3D es de naturaleza industrial. Se aplica en la fabricación de productos dentales, anteojos, maquetas arquitectónicas, alimentos, aviación, cuidado de la salud, calzado, prótesis, atrezzo y diseño de películas (lámparas, muebles, etc.). También se utiliza para reconstruir fósiles en paleontología y replicar artefactos antiguos en arqueología.

Un componente muy importante de la impresora 3D es la boquilla, ya que es la última parte en estar en contacto con el filamento y puede influir en la resistencia, el tiempo de impresión y el material de impresión. Para mejorar el resultado de la impresión 3D, es muy importante seleccionar la boquilla correcta. Tampoco se puede pasar por alto el material de la boquilla, que es una parte esencial de la boquilla. Usar el material de boquilla incorrecto puede arruinar tanto la boquilla como el resultado de su construcción. La mayoría de las veces, las impresoras 3D vienen con una boquilla de latón estándar, pero si tiene conocimientos básicos de impresión 3D, sabrá que el latón no es el único material utilizado. Los materiales van desde el acero inoxidable y el tungsteno hasta la punta de rubí. Por supuesto, se utilizan diferentes materiales para diferentes boquillas y para diferentes tipos de salidas; por lo tanto, saber qué se ajusta a qué es clave para producir impresiones 3D nítidas y hermosas. Repasemos estos materiales de boquillas, sus usos, diferencias y algunas de sus ventajas y desventajas.

Boquillas de latón

Un lugar obvio para comenzar ya que el latón es el material más común utilizado en las boquillas. El latón se puede utilizar para imprimir PLA, ABS, PETG, nailon, TPE, TPU, PC y la mayoría de los demás materiales no abrasivos. Se seleccionan otros tipos de materiales sobre el latón, principalmente en función del tipo de salida requerida. Por ejemplo, el acero se utiliza mejor para imprimir materiales médicos.

El latón es ventajoso de muchas maneras. Es bastante duradero, lo que suele ser lo suficientemente bueno. Es relativamente barato y fácil de mecanizar, incluso cuando se compra en pequeñas cantidades. El latón también posee una resistencia a la corrosión decente en comparación con otros materiales de boquilla; por lo tanto, conserva un acabado de superficie suave para depositar limpiamente el filamento extruido. El cobre, por ejemplo, se oxidará con el tiempo por el contacto con el aire. En general, el latón tiene un buen equilibrio de propiedades pero, por supuesto, tiene sus desventajas. Puede dañarse por choques de cabeza desagradables con cosas como clips de bulldog y vidrio. Usar un cepillo de alambre en una boquilla de latón causará desgaste con el tiempo. Cuando se trata de alta conductividad térmica, ciertamente no es tan buena como el cobre o el aluminio, pero es mucho más alta que el acero y el titanio. Esto afecta las velocidades máximas de impresión y la consistencia de la temperatura de extrusión.

Boquillas de acero

Hay dos tipos de material de acero: templado e inoxidable. Se utilizan mejor con filamentos rellenos o filamentos de fibra de carbono. Esto les permite utilizar una gama más amplia de filamentos con mayor eficacia que las boquillas de latón. La forma más común es el acero inoxidable. Las personas prefieren las boquillas de acero inoxidable cuando imprimen artículos destinados al servicio de alimentos o al contacto con el cuerpo humano, ya que las aleaciones de latón típicas de las boquillas contienen trazas de plomo. No está claro si se trata de una preocupación realista o no.

Ventajas del acero: Están un paso por encima de las boquillas de latón y están especialmente diseñadas para filamentos abrasivos. El acero parece expandirse menos, por lo que es más fácil soltar los hilos cuando hace calor. Las boquillas de acero endurecido son casi impermeables al desgaste y deberían durar tanto como su impresora. El acero inoxidable es algo más resistente a la abrasión y al abuso que el latón, pero no mejor que el endurecido.

El acero inoxidable puede ser útil para algunos materiales químicamente corrosivos muy extraños.

La principal desventaja del acero es su incapacidad para conducir adecuadamente el calor. Entonces tendría que imprimir más lento, más caliente o ambos. Además, las boquillas de acero inoxidable deberán reemplazarse con más frecuencia que las boquillas de acero endurecido y con punta de rubí con el uso continuo de materiales abrasivos.

Boquillas especiales

Estas boquillas están diseñadas para un propósito especial, ya sea extruir filamentos abrasivos o mantenerse limpios durante impresiones largas. Las boquillas especiales también se usan para resistir el desgaste que se experimenta al usar boquillas de latón o acero. Hay varios tipos de boquillas especiales. Los principales son el cobre, el titanio, el rubí y el tungsteno. Las boquillas especiales menores suelen ser aleaciones y tienden a tener propiedades similares.

Cobre

Por lo general, las boquillas enchapadas en cobre son boquillas duraderas, antiadherentes y de rendimiento para temperaturas extremadamente altas. Proporciona una mayor conductividad térmica. Se suele utilizar una aleación de cobre que incorpora níquel. El recubrimiento de níquel utilizado tiene una energía superficial baja, lo que reduce la adhesión plástica y tiene el potencial de aumentar la velocidad de flujo. Sin embargo, el costo de las boquillas de cobre es una desventaja significativa. Las boquillas de cobre también pueden obstruirse fácilmente.

Titanio

Estas son boquillas de próxima generación. La dureza de la aleación de titanio es casi tan buena como la del rubí. Pros: son codiciados por su durabilidad y sus ventajas de peso ligero. Funciona con PLA normal y materiales abrasivos; y la calidad era la misma que en una boquilla convencional.

Contras: el titanio no tiene una alta resistencia al desgaste en comparación con el acero o el acero templado. También es rentable.

Rubí

Esta es la boquilla más resistente al desgaste del mercado. Pros: Imprime kilogramos incluso de los filamentos de consumo más abrasivos sin signos visibles de desgaste. Funciona con una amplia gama de materiales e imprime impecablemente (un acabado ligeramente más limpio que las boquillas de latón). Si tiene la intención de imprimir una gran cantidad de abrasivos y fibra de carbono con menos problemas, opte por una boquilla de rubí.

Desventajas: Es absurdamente caro. Podrían estar mal diseñados, especialmente en el ajuste a presión del rubí, causando problemas como la contrapresión del filamento.

Tungsteno

El tungsteno puro es un metal extremadamente duro y denso. Se utiliza generalmente en la industria del plástico y para aplicaciones aeroespaciales.

Ventajas: ahorra dinero y reduce el mantenimiento de la impresora. La aleación de tungsteno de alta calidad es resistente al desgaste y reduce la erosión del diámetro de la boquilla con el tiempo. Es energéticamente eficiente y garantiza resultados de impresión de alta calidad. Tampoco produce ningún efecto de templado extremo.

Desventajas: Podría ser tóxico y tiene baja conductividad térmica.

Conclusión

Para nosotros, los aficionados a las impresoras 3D, conocer los diferentes materiales de las boquillas, así como las ventajas y desventajas, nos ayudará a mejorar nuestras decisiones y habilidades de impresión 3D.