Incluso hoy en día, una de las mayores ventajas de tener una impresora 3D FDM es la gran variedad de filamentos de impresión 3D disponibles. Además de los materiales de filamento habituales como PLA y ABS, también existen filamentos compuestos que simulan madera, metal o cerámica.
También hay versiones «mejoradas» de filamentos estándar, como PLA de alta temperatura o ABS de baja deformación. En este artículo, destacamos un ejemplo de un filamento mejorado: el PLA liviano de ColorFabb. ¿Qué hace que el PLA ligero sea especial y cómo funciona?
¿Qué es el filamento LW-PLA?
En pocas palabras, el filamento LW-PLA es una versión ligera del PLA estándar. Esto puede hacer que mucha gente se pregunte: ¿cuál es el punto? Después de todo, los objetos impresos en 3D ya son naturalmente porosos y livianos.
Esto puede resultar sorprendente para algunos, pero el PLA tiene uno de los valores de densidad más altos entre todos los materiales utilizados en la impresión 3D basada en filamentos. Con un valor base de 1,24 g/cm3, el PLA es más denso que el ABS (1,04 g/cm3), el TPU (1,21 g/cm3) y el PC (1,19 g/cm3). La densidad de un material de filamento juega un papel muy importante en la determinación de cuánto pesa un objeto de un volumen determinado.
LW-PLA puede ser tremendamente útil para aplicaciones que requieren piezas de muy baja densidad. Podemos imaginar usar este filamento para imprimir en 3D el casco o el ala de un dron de ala fija. Las piezas que generalmente se fabrican con espuma de poliestireno, como los disfraces y los accesorios que se usan en el cosplay, también se pueden personalizar mucho más fácilmente con la impresión 3D.
El uso de la tecnología de espumado (de la que hablaremos más adelante) también hace posible imprimir un modelo de gran volumen utilizando una cantidad de material sorprendentemente pequeña, lo que reduce tanto el consumo de material como el tiempo de impresión. Según colorFabb, los usuarios pueden reducir el flujo de filamentos en aproximadamente un 65 % al imprimir con LW-PLA. A temperaturas muy altas, LW-PLA permite incluso imprimir alturas de capa superiores al tamaño de la abertura de la boquilla.
¿Cómo funciona el método de espumado?
Para lograr la característica única de ligereza, el filamento LW-PLA utiliza tecnología de espuma activa. Al combinar PLA con un agente de expansión, el filamento produce gases cuando se calienta a 230 °C. Estos gases crean bolsas en el polímero, expandiendo su volumen casi tres veces y creando una estructura celular interna.
Esta descripción puede evocar imágenes de una estructura porosa sospechosamente débil, similar a la que obtendría con un filamento PLA que tiene humedad. La diferencia de LW-PLA es que crea burbujas microscópicas de una manera espacialmente consistente.
Lo que esto significa es que la estructura porosa es apenas visible a simple vista. Incluso crea una superficie mate rugosa visualmente atractiva en la pieza impresa en 3D terminada.
Otro comportamiento interesante del filamento LW-PLA es que se expande más con el aumento de la temperatura. Según las pruebas, el rango de temperatura efectivo de LW-PLA es de 200 a 280 °C. Sin embargo, la velocidad de impresión y el tamaño de la boquilla también juegan un papel en la determinación de cuánto se expande el material al calentarse.
El efecto sobre las propiedades mecánicas.
Sería intuitivo suponer que el material con mayor porosidad también tendría una resistencia mecánica reducida. El filamento LW-PLA nos brinda el material perfecto para probar esta hipótesis. Los resultados de una prueba de impresión de prueba se resumen en la siguiente tabla:
| 205 °C | sin espuma | 49MPa | 59 kg | 3200 MPa |
| 225 ºC | 67% | 24 MPa | 30 kg | 1600 MPa |
| 250 ºC | 44% | 12MPa | 17 kg | 900 MPa |
Los resultados muestran que la suposición intuitiva es correcta: las piezas impresas a densidades más bajas son más débiles en casi todas las métricas. Lo que es interesante notar es cómo los parámetros de resistencia no se corresponden proporcionalmente con la reducción de la densidad.
Por ejemplo, reducir la densidad al 67 % da como resultado una reducción de la resistencia a la tracción a menos de la mitad de la muestra sin espuma. Bajar la densidad aún más al 44% da como resultado una resistencia a la tracción que es solo alrededor de una cuarta parte del material original. Esta tendencia se puede observar en todas las demás pruebas de fuerza realizadas en la prueba.
Esto enfatiza cuán importante es la compensación entre fuerza y densidad. Si planea usar el filamento LW-PLA para producir materiales livianos, entonces esta caída en las propiedades mecánicas es algo que deberá tener en cuenta.
Consejos para imprimir con LW-PLA
LW-PLA se comporta como ningún otro filamento de impresión 3D, por lo que es muy difícil anticipar cómo reaccionará al cambiar la configuración de la impresora 3D. Con esta incertidumbre en mente, estos son algunos consejos sobre el uso de LW-PLA que vienen directamente de ColorFabb:
Configuración de extrusión de ajuste fino
Un comportamiento inusual de LW-PLA es que aparentemente termina con más material cuando aumenta la temperatura de impresión. Esto se debe a la creciente reacción de formación de espuma. Esto significa que deberá reducir la velocidad de extrusión con el aumento de las temperaturas si desea evitar la sobreextrusión.
La expansión de LW-PLA alcanza su punto máximo alrededor de los 240 °C. Esto significa que la corrección por extrusión será mayor dentro del rango de 210 a 240 °C. Por ejemplo, puede esperar reducir la velocidad de impresión a la mitad cuando suba de 220 C a 230 °C. Si ve que el filamento burbujea cuando sale de la boquilla, es una clara señal de que necesita reducir la velocidad de impresión.
No imprima demasiado lento
Para la mayoría de los profesionales de la impresión 3D, la impresión lenta suele ser la opción más segura. Ese no es el caso cuando se imprime con LW-PLA. Tenga en cuenta que el filamento comienza a expandirse en el momento en que se expone al elemento calefactor. Si no lo saca de la boquilla a tiempo, puede expandirse dentro de la extrusora y provocar una obstrucción.
ColorFabb recomienda una velocidad de impresión mínima de 30 mm/s para LW-PLA. Si planea imprimir a temperaturas cercanas a los 260 °C, puede ajustar esa velocidad hasta 50 mm/s.
Anticipar encordado
La expansión de los gases en el filamento crea mucha presión para que el material fluya a través de la boquilla. Si bien esto es beneficioso para acelerar la impresión, también puede causar muchos hilos mientras se desplaza la boquilla. Puede reducir esto con cierta retracción, pero eso no es garantía de que ya no se produzcan cadenas.
En lugar de perder su tiempo y esfuerzo para eliminar por completo los hilos, es mejor gastar su energía quitando los hilos después. Lo bueno de este material es que sus artefactos son muy fáciles de quitar. Simplemente tome un trozo de papel de lija y lije todas las imperfecciones en su impresión final.
Varíe la temperatura por capa
El comportamiento del filamento LW-PLA con temperaturas cambiantes abre muchas oportunidades para caminos creativos. Si desea que sus piezas sean livianas pero no endebles, ¿qué le parece imprimir las paredes exteriores a temperaturas más bajas y el relleno a temperaturas más altas? Esto creará una estructura fuerte por fuera y muy ligera por dentro.
Si tiene una impresora 3D de doble extrusora, puede incluso combinar PLA estándar con LW-PLA. Esto debería crear una pieza con características aún más fuertes mientras se mantiene una estructura liviana.
Para ir finalizando
Los filamentos LW-PLA son sin duda uno de los filamentos novedosos más interesantes lanzados en los últimos años. Mediante el uso innovador de la tecnología de formación de espuma, ColorFabb pudo producir el filamento más liviano hasta el momento.
LW-PLA se comporta drásticamente diferente de los filamentos de impresión 3D convencionales. Para aquellos que están imprimiendo con él por primera vez, seguramente tendrán que superar una curva de aprendizaje. Ajustar la velocidad de impresión con temperaturas cambiantes es particularmente importante.
En este momento, las aplicaciones de LW-PLA se han limitado principalmente a aviones RC. La ventaja de LW-PLA en este campo es obvia y constituye la prueba de concepto perfecta para un filamento ligero.
Sin embargo, también nos gustaría ver accesorios impresos en 3D para películas o cosplay. Después de todo, los accesorios en esta industria en su mayoría han sido hechos a mano. Con la impresión 3D y el filamento liviano, el proceso de fabricación de accesorios puede ser más rápido y tener una mejor repetibilidad.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro de seguridad contra incendios.