Imagen cortesía del video de Tom Sanladerer sobre nuestro filamento Carbonyte
Hace solo unos pocos años, las impresoras 3D estaban restringidas solo a sus filamentos PLA y ABS regulares en cualquier máquina que costara menos de € 30,000 más o menos.
Ahora, puede imprimir con casi cualquier material que desee, en una impresora de escritorio por alrededor de €1000. Y una de las nuevas opciones más emocionantes son los filamentos compuestos de fibra de carbono.
Es uno de mis materiales favoritos, con una increíble relación resistencia-peso, buena resistencia a la tracción y resistencia a la corrosión y la fatiga.
El mejor filamento de fibra de carbono que recomendaría a la mayoría de los usuarios es NylonX de Matterhackers. Ofrece el mejor rendimiento para la mayoría de los usos. Es extremadamente duradero, con un bajo coeficiente de fricción y una impresionante estabilidad térmica.
Dicho esto, XT CF20 Colorfabb es la opción más barata si está buscando una opción económica, ¿por qué Onyx es una opción de ultra alto rendimiento para impresiones profesionales.
También desglosaremos exactamente qué es el filamento de fibra de carbono para que pueda estar seguro de que la fibra de carbono es el material adecuado para usted antes de invertir.
¿Qué es el filamento de carbono?
Es importante no confundirse o tener expectativas poco realistas aquí. El filamento de fibra de carbono no es lo mismo que la fibra de carbono que podría esperar encontrar en autos de carreras o aviones de alto rendimiento. Los procesos, los materiales utilizados y el diseño son completamente diferentes.
Los compuestos típicos a base de fibra son láminas grandes y largas de fibras tejidas selladas en una resina resistente a base de epoxi, no un termoplástico refundible (como lo son los filamentos).
De manera frustrante, la mayoría de los filamentos CF (fibra de carbono) disponibles en este momento son solo PLA mezclado con polvo CF. Ahora, el PLA suele ser muy frágil (ciertamente, la mayoría de sus variedades lo son) y agregar otro material frágil en forma de polvo crea esencialmente uno de los materiales de impresión más frágiles que pueda imaginar. Eso es PLA de fibra de carbono.
Esa es la razón (y es posible que me censuren por esto) por la que no encontrará filamento PLA de fibra de carbono en este artículo de «lo mejor de». Eso es porque el PLA no complementa al carbono.
Por razones similares, tampoco vamos a cubrir aquí el filamento ABS de fibra de carbono.
Un mejor uso de su tiempo (y dinero, porque el filamento CF no es barato) sería elegir un material base con excelente durabilidad para contrarrestar la naturaleza potencialmente frágil (pero muy dura) del carbono. De esa manera, obtendrá impresiones que exudan rigidez, dureza y durabilidad. Que, afrontémoslo, es el conjunto dorado de propiedades para aplicaciones de alto rendimiento.
El uso de materiales como PETG y nailon, u otras resinas de mejor rendimiento, con pequeñas partículas (o hebras) de CF en el interior, hace que la versión del material se acerque más a lo que cabría esperar. La resina base utilizada, la cantidad de CF y el tamaño de las partículas individuales de carbono en el material afectan una variedad de factores, que incluyen la capacidad de impresión, el costo y la resistencia de la pieza terminada.
No se equivoque: la combinación correcta de resina y CF puede crear un material superior, duro, rígido y duradero que competirá con cualquier otro filamento disponible para la impresión FDM de nivel de consumidor en la actualidad. Entonces, para aquellos proyectos en los que nada más funcionará, el carbono podría ser su filamento de referencia.
Puede tratar este artículo como una mini Análisis de filamentos de fibra de carbono. Echemos un vistazo a las 4 variedades de filamentos de fibra de carbono para impresoras 3D de mayor rendimiento disponibles actualmente en el mercado:
ColorFabb XT CF20 (Filamento PETG de fibra de carbono)
Precio: aprox. £60/kg
Pensamos que comenzaríamos con posiblemente el material de CF más conocido (y más barato) de esta lista. ColorFabb ‘XT’ es básicamente el mismo PETG popular (piense en PET en botellas de plástico, pero modificado con glicol para aumentar su resistencia) pero con un refuerzo de fibra del 20 %.
Al igual que con todos los filamentos 3D de fibra de carbono, es importante que utilices una boquilla endurecida. Una boquilla de latón normal se desgastará en unas pocas horas de impresión. XT CF20 no es diferente, así que asegúrese de tener algunas boquillas endurecidas a mano. También vale la pena tener en cuenta que la mayoría de los filamentos de fibra o compuestos se imprimen mejor con boquillas de 0,5 mm o más grandes. Si las partículas en el filamento no tienen un tamaño nanométrico suficiente, pueden producirse obstrucciones con facilidad en tamaños de boquilla más pequeños.
Al igual que el PLA, el filamento PETG es bastante denso, por lo que, naturalmente, XT tiene una densidad superior, llegando a 1,27 g/cm³. No es tanto un problema al imprimir la mayoría de las cosas, pero si el peso es una preocupación, es posible que le interesen materiales de menor densidad (como el nailon) que pueden ser hasta un 20 % más livianos para el mismo volumen.
ColorFabb es un punto de referencia de la industria conocido, que promete tolerancias de +/-0,05 mm de sus tamaños anunciados de 1,75 mm o 2,85 mm. En general, cuanto más estrictas sean las tolerancias, más limpias se verán sus impresiones, por lo que vale la pena tener cuidado. Las tolerancias que son demasiado amplias pueden incluso provocar bloqueos, así que tenga cuidado con las variaciones de +/-0,10 mm en los filamentos más baratos.
Otros beneficios de XT CF20, en línea con los filamentos PETG, son la baja deformación y la buena durabilidad. Vale la pena tener en cuenta los matices de impresión típicos de PETG para obtener los mejores resultados, sobre los cuales puede encontrar más información aquí.
MatterHackers NylonX (Filamento de nailon de fibra de carbono)
Precio: aprox. £110/kg
Aunque los filamentos CF basados en PETG son significativamente mejores que los compuestos basados en ABS o PLA, la armonía definitiva de los materiales es la combinación de nailon y CF. NylonX es la versión de MatterHacker de esta combinación de filamento de nailon de fibra de carbono.
Creemos que el polímero de nailon es posiblemente el mejor material actualmente disponible para imprimir en 3D para la mayoría de las aplicaciones de rendimiento.
El nailon es uno de esos materiales que lo tiene todo. Extrema durabilidad, gran estabilidad química y térmica y un bajo coeficiente de fricción, por nombrar algunas propiedades. Y con su gran durabilidad, naturalmente hace una combinación perfecta con el CF, que de otro modo sería bastante frágil.
De acuerdo, el filamento de impresora 3D de fibra de carbono tiene un acabado mate más rugoso, por lo que la ventaja de baja fricción no es tan buena como la del nailon no compuesto, pero sigue siendo un factor favorable sobre otros materiales de resina base si esto es una preocupación.
Sin embargo, vale la pena señalar que todos los filamentos a base de nailon siempre deben secarse antes de imprimir. El filamento de nailon es extremadamente higroscópico y puede absorber mucha humedad en poco tiempo. Si escucha un estallido durante la impresión, será demasiada humedad.
Una vez más, al igual que con el XT CF20 de ColorFabb anterior, las tolerancias del diámetro de Nylon X son de +/-0,05 mm razonables del tamaño anunciado. Este es un filamento de fibra de carbono de nailon de gama media.
Onyx (Filamento de fibra de carbono de nailon)
Precio: aprox. £ 200/KG
Otro filamento CF basado en nailon (¿puedes ver una tendencia aquí?) es este de Onyx. Estos son los chicos detrás de la impresionante impresora 3D de fibra continua Markforged 2. Al usar una fibra continua, las impresiones que puede obtener tienen una resistencia más cercana a los materiales CF más reconocidos.
Sin embargo, este enfoque continuo solo se puede realizar actualmente en la impresora especial Markforged. A modo de comparación, su filamento continuo de carbono tiene un precio increíble de £ 2500 / KG.
Para todos los demás, su material original ‘Onyx’ funciona en impresoras 3D estándar y es simplemente un grado superior de Nylon y CF. Es similar a Nylon X (como el anterior), pero podría decirse que la calidad está más en consonancia con lo que esperaría de un material de ultra alto rendimiento.
El único inconveniente de este filamento Carbon Nylon es el precio, ya que es el filamento más caro de esta comparativa.
En cuanto a qué filamento de carbono es para usted, esto está determinado por lo que realmente lo necesita y su presupuesto.
Hemos cubierto una opción más económica, de gama media y alta del mercado. No lo hemos incluido en esta lista, porque queríamos que fuera imparcial, también hemos creado un filamento de Nylon 12 CF llamado Carbonyte que puedes ver aquí.
Con fibras de carbono de nanopartículas de tamaño uniforme, utilizando resina de nailon 12 pura de alto grado y extruida con tolerancias ultra estrechas de solo 0,03 mm+/-, es posible que haya encontrado el material de alto rendimiento que estaba buscando con Carbonyte. Nuestros controles de fabricación y servicio al cliente son insuperables.
Puede ver la Análisis en video de Thomas Sanladerer de nuestro Carbonyte aquí: