Es un tema de conversación que se ha repetido una y otra vez: la humedad es mala para el filamento de impresión 3D. A pesar de este hecho, las preguntas sobre la humedad continúan debatiéndose y discutiéndose en varias comunidades de impresión 3D en línea.
Un alto contenido de humedad puede causar problemas de calidad y rendimiento en la impresión 3D. La exposición prolongada de los filamentos a altos niveles de humedad también puede hacer que el filamento pierda su elasticidad y se rompa debido a su alta fragilidad. Es mejor proteger su filamento de la absorción de humedad durante el almacenamiento que tener que secarlo antes de cada uso.
Cómo afecta la humedad al filamento
Empecemos esta discusión diciendo que los efectos de la humedad en los filamentos no son una cuestión de opinión sino de ciencia. Hay muchas anécdotas de usuarios que dicen que sus filamentos se imprimieron bien incluso si los dejaron afuera durante unos meses. Estas historias pueden ser ciertas, pero no invalidan el hecho establecido de que los polímeros y la humedad interactúan a nivel molecular.
La clave para comprender lo mala que puede ser la humedad para los filamentos es comprender que la interacción entre el filamento y la humedad no es solo física. No estamos hablando solo de moléculas de agua atrapadas en plástico. A largo plazo, la humedad y el filamento pasan por una reacción química que altera permanentemente la estructura del polímero.
Sin embargo, no se necesita una reacción química para que el filamento se vea comprometido por la humedad. La mera presencia de humedad también puede dañar el proceso de impresión 3D. Estos son los dos principales mecanismos de falla que pueden ocurrir si no evita la absorción de humedad en su filamento de impresión 3D.
Problemas de calidad
Si desea que su impresión 3D salga a la perfección, entonces la humedad es algo que definitivamente debe evitar. Cuando se expone a las temperaturas utilizadas en la impresión 3D, la humedad en el filamento se expandirá y eventualmente se volatilizará. Esto interrumpe en gran medida el patrón de extrusión normal de la impresión 3D y probablemente provocará problemas de calidad en la impresión final.
Un signo común de humedad en su filamento es que sus capas terminan imprimiéndose de manera incompleta. Esto puede variar desde pequeñas marcas de viruela en las capas o capas que tienen huecos u orificios completos. Una señal de que esto se debe a la humedad en el filamento es que el efecto persiste durante toda la impresión, creando una superficie exterior irregular y casi opaca.
Los efectos de la humedad arruinan tanto la integridad mecánica de la impresión final como su estética. En cualquier caso, una impresión 3D hecha con un filamento cargado de humedad estará lejos de ser perfecta.
Daños a los componentes de la impresora 3D
La humedad se expande rápidamente, especialmente cuando se expone a temperaturas superiores a 200 °C. Esto hace que se acumule presión dentro del extremo caliente y empuja el filamento a través de la boquilla sin control.
Aparte del efecto de este fenómeno en la calidad de impresión, la expansión de la humedad en la boquilla también puede hacer que el filamento se deposite dentro de la cámara de la boquilla. Cuando esto sucede con frecuencia, el plástico residual puede quemarse y crear depósitos endurecidos en la boquilla.
El material obstruido en la boquilla no dañará necesariamente la boquilla de forma permanente a menos que se endurezca lo suficiente como para volverse abrasivo. Aún así, tener que limpiar la boquilla regularmente porque ha estado imprimiendo con filamento cargado de humedad puede volverse muy molesto después de un tiempo. Con el tiempo, este ciclo repetitivo de obstrucción y limpieza acelerará el desgaste de la boquilla.
Daño permanente del filamento
No basta con secar el filamento justo antes de imprimirlo en 3D. La mejor práctica sería almacenar el filamento de una manera que evite la absorción excesiva de humedad. Todavía puede ser necesario un poco de secado, pero la necesidad debe ser mínima.
La idea es que no debes permitir que la humedad interactúe con tu filamento sin control. Esto se debe a que el agua y el polímero se atraen naturalmente entre sí debido a que ambos son moléculas polares. El agua entonces reaccionará con el polímero en un proceso llamado hidrólisis. Esto dará como resultado que las largas cadenas de polímero se corten en segmentos más cortos.
A escala macro, las cadenas de polímero más cortas significan que el filamento se vuelve más frágil que flexible. Cuando se permite que la hidrólisis continúe, su filamento puede terminar rompiéndose en pedazos pequeños antes de que pueda introducirlo en una impresora 3D. Desafortunadamente, la hidrólisis no se puede revertir simplemente secando el filamento después de que los efectos ya se hayan manifestado.
¿Todos los filamentos se ven igualmente afectados por la humedad?
De vez en cuando, escucharemos a una persona decir que puede imprimir con su filamento perfectamente bien, incluso si no necesita recurrir a algún método complicado de almacenamiento o secado. Si bien no descartamos estas anécdotas como falsas, también es peligroso pensar que todos pueden esperar tales resultados.
Muchas cosas contribuyen a cuánto se verá afectado un filamento por la humedad. El entorno de un usuario juega un papel muy importante. En países donde la humedad está constantemente por debajo del 50 %, dejar el filamento al aire libre podría estar perfectamente bien. Sin embargo, esa estrategia puede fallar después de unos pocos días lluviosos.
En países o regiones con mucha humedad, NO recomendamos en absoluto dejar el filamento al aire libre durante períodos prolongados.
También está el hecho de que algunos filamentos son excepcionalmente propensos a la absorción de humedad. Por ejemplo, se reconoce generalmente que el PLA y el nailon son más higroscópicos que otros filamentos de impresión 3D. En el otro extremo del espectro está HIPS, que se considera el menos higroscópico de los filamentos de impresión 3D comunes. Todos ellos son higroscópicos hasta cierto punto, por lo que se necesitará alguna medida de protección contra la humedad independientemente.
Los fabricantes de filamentos también pueden modificar sus productos con aditivos que pueden hacerlos más resistentes a la absorción de humedad. El PLA crudo es altamente higroscópico, pero esta propiedad puede atenuarse mediante la adición de plastificantes o compuestos estabilizadores. Los filamentos baratos de marcas menos conocidas tienen más probabilidades de verse afectados por la humedad.
Nuestro consejo es no caer en la falsa narrativa de que los efectos de la humedad en el filamento son exagerados. Incluso si hay diferentes experiencias en todos los ámbitos, la ciencia de las reacciones de polímeros es una verdad inmutable.
¿Cuáles son los niveles óptimos de humedad?
Con toda esta charla sobre la humedad, no ha habido mucha orientación sobre los niveles de humedad que se consideran aceptables para el almacenamiento de filamentos. ¿Hay algún nivel de humedad en particular que se considere seguro?
En la mayoría de los casos, un objetivo de 30 % de humedad es realista y satisfactorio. Si tienes un higrómetro, puedes comprobar si tus bolsas o compartimentos de almacenamiento alcanzan estos niveles de humedad con la ayuda de algún desecante. Debería ser posible alcanzar una humedad por debajo del 30 % si el desecante funciona según lo previsto.
Incluso es preferible obtener niveles bajos de humedad, pero esto podría ser muy difícil de lograr usando solo desecante. Un secador de filamentos que utilice aire caliente puede ser capaz de reducir los niveles de humedad hasta alrededor del 10 %. Siempre es ideal imprimir en 3D usando filamentos con la menor humedad posible.
Cómo almacenar correctamente tu filamento
La batalla contra la humedad se gana en el almacenamiento. Al almacenar sus filamentos correctamente, puede estar seguro de que la hidrólisis no se activará y que sus filamentos estarán más listos para usarse en la impresión 3D tan pronto como se retiren.
El primer componente del almacenamiento de filamentos es el desecante. Este es cualquier compuesto que absorbe fácilmente la humedad de su entorno. Mediante esta acción, el desecante elimina la humedad del entorno para que no sea absorbida por el filamento. El desecante más común utilizado es gel de sílice. Simplemente compre un recipiente grande de gel de sílice y llámelo por día.
En cuanto al contenedor en sí, muchas personas solo usan bolsas de almacenamiento en el congelador de 1 galón porque son económicas y convenientes. Estos son lo suficientemente grandes como para caber en un carrete de filamento de 1 kilogramo y algunos paquetes de desecante.
Sin embargo, el plástico transparente realmente no es el mejor material para el almacenamiento a prueba de humedad. La humedad puede penetrar a través del plástico, aunque a un ritmo muy lento. La opción más confiable es Mylar de calidad alimentaria, que es una lámina de PET laminada con una lámina metalizada. Por lo general, se utilizan para el almacenamiento de alimentos a largo plazo debido a lo increíblemente adecuados que son para evitar la absorción de humedad y preservar el aroma. También puede comprar bolsas de Mylar de 1 galón.
Secado del filamento antes de su uso
Lo ideal es que su filamento se almacene en un entorno que esté lo suficientemente seco como para que no sea necesario secarlo más antes de poder usarlo. Si este no es el caso, existen formas de eliminar el exceso de humedad de su filamento antes de la impresión 3D.
La mejor manera de secar el filamento sería utilizar un secador de filamentos especialmente diseñado. Ahora hay muchas versiones de este producto, en particular aquellas fabricadas por marcas populares de filamentos. Aquí hay uno hecho por Creality y otro por Sunlu.
Estos secadores hacen circular aire caliente dentro de la cámara para eliminar la humedad del filamento. Lo mejor de usar secadores es que, por lo general, tienen una salida de filamento que le permitirá mantener el filamento adentro mientras se alimenta a la impresora 3D. Esto puede resultar útil si se encuentra en un entorno con mucha humedad y necesita imprimir en 3D un proyecto que puede tardar hasta 12 horas.
Si no tienes un secador de filamentos, otro consejo común es secar el filamento en un horno. En teoría, esto funciona, pero solo podemos recomendarlo si está seguro de que su horno tiene un control de temperatura impecable. Sobrecalentar el filamento en tan solo 5 o 10 °C puede ser suficiente para que supere la temperatura de transición vítrea y se deforme.
Tener que secar el filamento cada vez que desea trabajar en un proyecto de impresión 3D es beneficioso, pero también es ineficiente y requiere mucho tiempo. Por lo general, se necesitan entre 4 y 8 horas para que el contenido de humedad de un filamento baje a niveles aceptables. Esto agrega aún más horas a lo que ya es un método de fabricación que consume mucho tiempo.
Cuando se trata de la gestión de la humedad, es mejor prevenir el problema que solucionarlo. Es más práctico invertir su tiempo y esfuerzo para asegurarse de que su filamento esté correctamente almacenado para evitar la absorción de humedad en lugar de secarlo después.
Para ir finalizando
A pesar de estar respaldado por la ciencia, parece que todavía hay mucha controversia sobre el efecto de la humedad en los filamentos de impresión 3D. El conocimiento de los efectos de la hidrólisis en los plásticos no es un mito; esto es algo con lo que muchos en la industria de fabricación de plásticos están familiarizados. No hay cantidad de anécdotas que puedan invalidar un principio científico conocido.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro de seguridad contra incendios.