Probablemente haya visto modelos 3D para recipientes, palanganas y jarrones en línea que parecen estar completamente cerrados y que pueden contener fluidos. Este puede no ser necesariamente el caso. Puede parecer que las capas se alinean perfectamente en la superficie, pero los pequeños espacios pueden hacer que su proyecto hermético falle espectacularmente.
Hacer un objeto hermético para una impresora 3D es mucho más difícil de lo que parece. Probablemente no lo hagas bien la primera vez, y también hay un cierto nivel de suerte involucrado. Si realmente debe hacer objetos estancos con la impresión 3D, estos son algunos de nuestros consejos.
¿Qué es impermeable?
Ser hermético simplemente se refiere a la capacidad de un recipiente para contener agua o cualquier líquido. Esta es una propiedad útil si está imprimiendo un jarrón destinado a contener flores o una regadera para su jardín.
A pesar de la limitación de la tecnología, la impresión 3D es en realidad un excelente método para fabricar objetos impermeables, principalmente debido al uso de plásticos. Al ser impermeables, los plásticos son algunos de los materiales más fiables que se suelen utilizar para fabricar objetos impermeables. Un objeto no puede ser estanco si no está hecho de un material impermeable.
Sin duda, hay mejores opciones: después de todo, la inyección de plástico al vacío es el proceso habitual para fabricar botellas de agua. Con un poco de ajuste, hay una manera de hacer que una impresora 3D funcione para proyectos a prueba de agua.
Consejos de impresión 3D para objetos estancos
El objetivo principal de este tipo de proyecto es hacer que las capas del objeto de la impresora 3D estén lo más juntas posible. Hay varias formas de lograr esto simplemente haciendo ajustes en la configuración de su cortadora. Estos métodos se pueden combinar para obtener mejores resultados.
Aumentar la altura de la capa
Las líneas de capa siempre serán los puntos más débiles de una impresión 3D, ya sea mecánicamente o para la impermeabilización. La impresión con capas más gruesas reducirá el número de líneas de capa, lo que también reducirá los puntos de falla.
Si su modelo no tiene muchos detalles muy pequeños, también puede establecer la altura de la capa en el valor máximo aconsejable de aproximadamente el 80% del diámetro de la boquilla. Incluso puede considerar cambiar su boquilla estándar por una que tenga una abertura más grande. Esta táctica funciona muy bien para jarrones y recipientes grandes, e incluso puede reducir el tiempo total de impresión.
Aumentar la temperatura de impresión
Una temperatura de impresión más alta promueve una mejor adhesión de la capa. Las características más fluidas de los termoplásticos a altas temperaturas pueden ayudar a crear enlaces más fuertes entre las capas. Este tiempo de unión adicional hace que sea menos probable que se formen espacios o agujeros.
Una vez más, es posible que este consejo no funcione tan bien cuando trabaje con modelos muy detallados. La impresión a altas temperaturas puede causar problemas de hilos, más aún si está utilizando una boquilla de gran diámetro. Los filamentos que son propensos a deformarse, como el ABS o el nailon, también pueden ser más difíciles de imprimir cuando se utilizan temperaturas altas.
Aumentar el multiplicador de extrusión
Cuando el plástico fundido se deposita en capas durante la impresión 3D, la boquilla ejerce una pequeña presión sobre ellas. Esto facilita una buena adhesión de la capa esencialmente «apretando» las capas. Una forma de aumentar esta presión es aumentando la tasa de extrusión del filamento. Presionar las capas juntas con más presión hace que sea menos probable que queden espacios entre las capas.
El multiplicador de extrusión se puede aumentar a través de la configuración de la cortadora o haciendo cambios en el código G. Hacer esto esencialmente hace que su impresora sobreextruya a propósito. Tenga cuidado al aumentar el multiplicador de extrusión y hágalo solo en pequeños incrementos. Los valores de extrusión excesivamente altos pueden provocar la obstrucción del extremo caliente.
Construye paredes más gruesas
Aumentar el número de conchas en su cortadora significa que un modelo se imprimirá con más paredes exteriores. Este es más un enfoque de «fuerza bruta» para disminuir las posibilidades de brechas o fugas. En algún lugar entre 3 a 5 conchas es ideal.
En cualquier caso, hacer impresiones herméticas normalmente llevará más tiempo y consumirá más filamento. Tómatelo con calma y no escatimes en el filamento utilizado. Todavía es más práctico intentar hacerlo bien la primera vez que pasar por varias impresiones fallidas.
Selección adecuada del filamento
Si bien todos los plásticos son teóricamente impermeables y se pueden usar para impresiones 3D impermeables, no todos los filamentos son igualmente apropiados según su aplicación. Algunos de ustedes pueden estar pensando en imprimir tazas elegantes para bebidas, botellas de agua o jarrones. En estos casos, el contacto constante con los fluidos puede provocar algunas reacciones químicas con el material del filamento.
Es una buena idea evitar el ABS por completo. El ABS tiene compuestos tóxicos que pueden filtrarse en cualquier líquido o fluido. Esto no es seguro para la ingestión de humanos o mascotas y también puede ser dañino para las plantas.
Para artículos que estarán en contacto constante con agua y otros fluidos, tampoco recomendamos usar PLA. Aunque el PLA se descompone en monómeros que generalmente son seguros para el consumo humano, probablemente no sea tan duradero en condiciones húmedas.
Con todo esto considerado, generalmente se recomienda PETG o Nylon para impresiones impermeables. Estos son materiales que ya se están utilizando en contenedores de agua de todos modos. Como advertencia final, las impresiones 3D generalmente no se recomiendan para el contacto a largo plazo con alimentos o bebidas, a menos que se asegure de usar un filamento apto para alimentos y realice un procesamiento posterior para que las superficies sean más higiénicas.
Soluciones de posprocesamiento
La mayoría de las personas que realizan impresiones 3D herméticas en realidad no logran lograrlo durante el paso de impresión 3D. Afortunadamente, siempre existe el posprocesamiento. Al igual que se puede tratar la madera para que sea menos vulnerable a la humedad, existen varias opciones de tratamiento de superficies para hacer que las impresiones 3D sean impermeables a los fluidos.
El consejo más común en esta situación es usar un recubrimiento epoxi de dos partes. Hay muchas resinas epoxi líquidas transparentes que son fáciles de aplicar en capas delgadas y consistentes. La belleza de este enfoque es que simplemente puede agregar más capas al recubrimiento de epoxi si una o dos no son suficientes para que su impresión 3D sea impermeable.
Una forma aún más fácil de agregar un recubrimiento hermético a su impresión 3D es a través de un aerosol de recubrimiento de silicona, como este de MG Chemicals. La aplicación a través del revestimiento de silicona es más fácil, más rápida y más consistente. Esto también es excelente para proteger sus impresiones 3D de los efectos del exceso de humedad.
Tenga en cuenta que debe usar resina apta para alimentos si planea usar sus impresiones 3D herméticas para el contacto con alimentos. El sistema de resina epoxi de MAX EPOXY SYSTEMS ha sido certificado por la FDA como seguro para contacto con alimentos de uso breve y debería ser lo suficientemente bueno para usar en tazas, tazones y jarrones.
Una palabra final sobre impresiones seguras para alimentos
Antes de concluir este artículo, vale la pena hacer algunos comentarios más sobre la seguridad del uso de la impresión 3D para fabricar recipientes aptos para alimentos. Si bien ya hemos mencionado la importancia de la selección adecuada del filamento, los mismos estándares también deben aplicarse a todos los componentes de la impresora 3D que entran en contacto con el filamento. Estos incluyen los engranajes de la extrusora, la boquilla, la cama de impresión y la tubería de PTFE.
Si solía imprimir filamentos que no son aptos para alimentos, es posible que hayan quedado rastros de residuos de estos filamentos en los engranajes del extrusor de la tubería de PTFE en el extremo caliente. Por esta razón, deberá reemplazar todos estos componentes con piezas nuevas. También querrá cambiar una boquilla de latón original por una nueva boquilla de acero inoxidable, ya que el latón contiene plomo que puede contaminar su pieza impresa en 3D.
La impresión en 3D de objetos destinados al contacto con alimentos es un juego de pelota completamente diferente. Si esto es algo que planea hacer regularmente, es posible que desee considerar tener una impresora 3D separada solo para proyectos de seguridad alimentaria. Esto debería reducir las posibilidades de contaminación cruzada y disminuir el trabajo de tener que cambiar las piezas de la impresora.
Para ir finalizando
Hacer impresiones 3D herméticas es un desafío, pero no es imposible. Ciertas configuraciones de corte se prestan bien a la impresión 3D hermética, aunque usarlas todas simultáneamente no garantiza el éxito todavía. Afortunadamente, los problemas menores aún se pueden solucionar en el posprocesamiento.
Si está realizando impresiones 3D herméticas que están destinadas al contacto con alimentos, entonces hay algunas medidas adicionales de seguridad alimentaria que deberá tener. Esta es una tarea aún más tediosa que puede implicar cambiar algunas partes de su impresora 3D.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro de seguridad contra incendios.