La mayoría de los productos de plástico están hechos de plástico termoendurecible. Estos son plásticos que se queman y se descomponen cuando se calientan. Las impresiones 3D, por otro lado, están hechas de termoplásticos. Este es plástico que se derrite y se puede moldear en una forma cuando se calienta.
El calor se usa para derretir el filamento para producir una impresión 3D. Pero, ¿qué sucede cuando la propia impresión 3D se expone al calor? ¿Vuelve a su estado original de materia prima o se quema como un termoestable?
En este artículo, exploramos cómo el calor afecta una impresión 3D terminada. También analizamos cuáles son los materiales más resistentes al calor para imprimir. Finalmente, describimos algunos de los pasos que puede seguir para hacer que sus piezas impresas en 3D sean más resistentes al calor.
¿El plástico impreso en 3D es resistente al calor?
Los objetos impresos en 3D se degradan cuando se exponen al calor. Esto depende en gran medida de la temperatura y la duración de la exposición. El plástico sujeto al calor se deformará y experimentará decoloración. Cuanto mayor sea la temperatura o mayor sea la exposición, mayor será la deformación o la decoloración.
La impresión 3D llegó para quedarse
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La resistencia al calor en un material se muestra por su temperatura de deflexión térmica (HDT). HDT mide varias cosas relacionadas con cómo reacciona un filamento al calor. En primer lugar, da el punto de fusión de un filamento.
Por ejemplo, el PLA tiene un punto de fusión bajo, entre 180 y 230 grados centígrados, por lo que es relativamente fácil trabajar con él. El ABS y el nailon, por el contrario, tienen puntos de fusión más altos, entre 210 y 250 grados centígrados, por lo que es más difícil trabajar con ellos.
En segundo lugar, HDT incluye la temperatura de transición del vidrio (Tg) de un filamento. Este es el punto en el que el plástico se ablanda (pero no se derrite) cuando se calienta. Los plásticos 3D tienen diferentes temperaturas de vidrio de transición. Esto determina qué tan fácil es trabajar con ellos y qué tan resistente al calor será la pieza impresa en 3D hecha de ese material.
Si alguna vez ha visto el tablero de un automóvil cambiar de color y agrietarse con el tiempo, entonces ha observado el efecto de la luz y el calor en él. El nuevo plástico tiene un acabado liso y es resistente a los impactos. El plástico expuesto al calor tiene una textura áspera, se vuelve quebradizo y se rompe fácilmente con el impacto o la fuerza.
Tenga en cuenta que el PLA tiene una temperatura de vidrio de transición baja de entre 50 y 80 grados centígrados.
¿Por qué es importante el plástico resistente al calor?
Hay ciertas aplicaciones en las que se requieren plásticos que puedan resistir el calor intenso.
Electrónica
Los componentes eléctricos experimentan temperaturas muy altas. Por eso ves derretirse un enchufe de pared. Para mejorar la resistencia y reducir el riesgo de seguridad, es necesario producir componentes hechos de plástico resistente al calor.
Partes mecánicas
Las piezas móviles generan mucho calor debido a la fricción. Esto puede derretir fácilmente la pieza o reducir la resistencia del material con el tiempo. La mayoría de las piezas de plástico se rompen porque se han vuelto quebradizas gradualmente debido al calor.
En algunos casos, puede ser causado por la exposición continua al calor y al frío y el cambio rápido de temperatura debilita la pieza.
La resistencia al calor es fundamental para las piezas utilizadas en la industria aeroespacial, automotriz y de bienes de consumo. Prácticamente todas las partes de un cohete o automóvil, desde el parabrisas hasta las juntas, se someten a una tensión extrema debido al calor.
Incluso los artículos cotidianos, como computadoras portátiles y teléfonos, experimentan calor que no solo puede dañar los componentes, sino que también representa un peligro para la seguridad.
¿Cuáles son los materiales/filamentos de impresión 3D más resistentes al calor?
La impresión 3D ha crecido a lo largo de los años. En ninguna parte es esto más evidente que en los avances materiales que se han hecho. Hoy en día existe una gama más amplia de materias primas que tienen varias características críticas, como una mayor resistencia y una mejor resistencia al calor y al impacto. Entre ellos, el nailon es el material más utilizado con la mejor resistencia al calor.
El nailon, o poliamida, como también se le conoce, es un polímero sintético. El nailon es conocido por su resistencia y por ser resistente a los productos químicos y al calor. Las piezas hechas de nailon pueden soportar temperaturas de hasta 160 grados centígrados.
Las características materiales del nailon explican por qué es el material elegido para producir piezas para las industrias aeroespacial, automotriz y de ingeniería. Hay varios tipos de poliamida que se utilizan para la impresión FDM (modelado por deposición fundida), SLS (sinterización selectiva por láser) y SLA (estereolitografía).
Tipos de nailon resistente al calor utilizados para la impresión 3D
Nailon 12CF
Nylon 12CF es una infusión de 35 por ciento de fibra de carbono. Proporcionando la mayor relación rigidez-peso, Nylon 12CF tiene una temperatura de deflexión térmica de 160,4 grados Celsius.
Ultem 1010
Una aplicación común de Ultem 1010 es el campo médico donde se utiliza para sujetar instrumentos quirúrgicos mientras se esterilizan. Con una temperatura de desviación del calor de 214,1 grados centígrados, puede soportar las temperaturas de ebullición en el proceso de esterilización durante varios ciclos sin romperse.
Ultem 9085
Ultem 9085 tiene una temperatura de desviación del calor de 176,9 grados Celsius. Utilizado en la industria aeroespacial, es conocido por su relación resistencia/peso, produciendo piezas que son más fuertes pero más livianas que las piezas de resistencia similar.
Filamento resistente al calor sin nailon
Sin embargo, el nailon no es el único tipo de plástico súper resistente al calor. También hay PC/ABS, PEEK y ABS.
PC/ABS FR V-0
PC/ABS tiene una temperatura de deflexión de calor de hasta 86 grados centígrados. Utilizado principalmente para aplicaciones eléctricas y de ingeniería, es una mezcla de ABS y policarbonato (PC).
OJEADA
PEEK es un plástico de alto rendimiento. Más ligero que el metal pero tiene casi la misma resistencia, PEEK tiene una resistencia térmica de 159 grados centígrados. Debido a su resistencia y calidad retardante del calor, PEEK se utiliza en aplicaciones industriales y automotrices.
abdominales
El ABS es el segundo filamento más utilizado después del PLA. Más fuerte pero más difícil de imprimir que el PLA, el ABS tiene una temperatura de deflexión térmica de 89 grados centígrados. También es resistente a los productos químicos y se puede utilizar para producir componentes eléctricos.
¿Cómo hacer que las piezas impresas en 3D sean más resistentes al calor?
La primera consideración al realizar impresiones 3D que se someterán a altas temperaturas es elegir el material adecuado. El nailon resiste mejor el calor que el PLA, por ejemplo. Sin embargo, la resistencia al calor de una pieza impresa en 3D se puede mejorar mediante un tratamiento térmico. El tratamiento térmico más común para piezas 3D es el recocido.
El recocido es un proceso utilizado para mejorar la resistencia del material de los metales. Sin embargo, también se puede utilizar para plásticos. El plástico se calienta hasta un punto justo por debajo de su punto de fusión y por encima de la temperatura a la que se recristaliza.
Se dice que el PLA es el plástico que más se beneficia del recocido. El PLA tratado térmicamente puede mejorar su resistencia entre un 10 y un 20 por ciento y hacerlos más resistentes al calor.