La impresión 3D es versátil, pero la gente se pregunta si las impresoras 3D solo imprimen plástico. Este artículo analizará qué tipo de materiales pueden usar las impresoras 3D.
Las impresoras 3D de consumo utilizan principalmente plástico como PLA, ABS o PETG, que se conocen como termoplásticos, ya que se ablandan y endurecen según la temperatura. Hay muchos otros materiales que puede imprimir en 3D con diferentes tecnologías de impresión 3D como SLS o DMLS para metales. Incluso puede imprimir hormigón y cera en 3D.
Hay más información útil que he incluido en este artículo sobre los materiales que se utilizan en la impresión 3D, así que siga leyendo para obtener más información.
¿Qué utilizan las impresoras 3D como tinta?
Si alguna vez se ha preguntado qué usan las impresoras 3D como tinta, esta es la respuesta simple. Las impresoras 3D utilizan tres tipos básicos de materiales para la tinta, a saber;
- Termoplásticos (filamento)
- Resina
- Polvos
Estos materiales hacen uso de diferentes tipos de impresoras 3D para imprimir, y vamos a echar un vistazo a cada uno de estos materiales a medida que avanzamos.
Termoplásticos (Filamento)
Los termoplásticos son un tipo de polímero que se vuelve flexible o moldeable cuando se calienta a una temperatura particular y se endurece cuando se enfría.
Cuando se trata de impresión 3D, los filamentos o termoplásticos son lo que utilizan las impresoras 3D como «tinta» o material para crear objetos 3D. Se utiliza con una tecnología llamada modelado por deposición fundida o impresión 3D FDM.
Es probablemente el tipo de impresión 3D más simple que existe, ya que no requiere un proceso complejo, sino solo un calentamiento del filamento.
El filamento más popular que usa la mayoría de la gente es PLA o ácido poliláctico. Los siguientes filamentos más populares son ABS, PETG, TPU y nailon.
Puede obtener todo tipo de tipos de filamentos, así como diferentes híbridos y colores, por lo que realmente hay una amplia gama de termoplásticos con los que puede imprimir en 3D.
Un ejemplo sería este filamento de nailon relleno de fibra de carbono SainSmart Black ePA-CF de Amazon.
Algunos filamentos son más difíciles de imprimir que otros y tienen propiedades muy diferentes que puedes elegir según tu proyecto.
La impresión 3D con filamentos termoplásticos implica que el material se alimenta mecánicamente a través de un tubo con una extrusora, que luego se alimenta a una cámara de calentamiento llamada hotend.
El hotend se calienta a una temperatura a la que el filamento se ablanda y se puede extruir a través de un pequeño orificio en una boquilla, generalmente de 0,4 mm de diámetro.
Su impresora 3D funciona con instrucciones llamadas archivos de código G que le indican a la impresora 3D exactamente a qué temperatura debe estar, dónde mover el cabezal de impresión, a qué nivel deben estar los ventiladores de refrigeración y cualquier otra instrucción que haga que la impresora 3D haga cosas .
Los archivos G-Code se crean mediante el procesamiento de un archivo STL, que puede descargar fácilmente desde un sitio web como Thingiverse. El software de procesamiento se llama rebanador, el más popular para la impresión FDM es Cura.
Aquí hay un video corto que muestra el proceso de impresión 3D de filamentos de principio a fin.
De hecho, escribí una publicación completa llamada Guía definitiva de materiales y filamentos de impresión 3D que lo lleva a través de varios tipos de filamentos y materiales de impresión 3D.
Resina
El siguiente conjunto de «tinta» que utilizan las impresoras 3D es un material llamado resina de fotopolímero, que es un líquido termoestable que es sensible a la luz y se solidifica cuando se expone a ciertas longitudes de onda de luz ultravioleta (405 nm).
Estas resinas son diferentes a las resinas epoxi que generalmente se usan para manualidades y proyectos similares.
Las resinas de impresión 3D se utilizan en una tecnología de impresión 3D llamada SLA o estereolitografía. Este método proporciona a los usuarios un nivel mucho más alto de detalle y resolución debido a cómo se forma cada capa.
Las resinas de impresión 3D comunes son la resina estándar, la resina rápida, la resina tipo ABS, la resina flexible, la resina lavable con agua y la resina resistente.
Escribí una publicación más detallada sobre ¿Qué tipos de resina existen para la impresión 3D? Las mejores marcas y tipos, así que no dude en consultarlo para obtener más detalles.
Este es el proceso de funcionamiento de las impresoras 3D SLA:
- Una vez que se ensambla la impresora 3D, se vierte la resina en la tina de resina, un recipiente que sostiene la resina sobre la pantalla LCD.
- La placa de construcción baja al tanque de resina y crea una conexión con la capa de película en el tanque de resina.
- El archivo de impresión 3D que está creando enviará instrucciones para iluminar una imagen específica que creará la capa
- Esta capa de luz endurecerá la resina.
- Luego, la placa de construcción se eleva y crea una presión de succión que despega la capa creada de la película del tanque de resina y se adhiere a la placa de construcción.
- Continuará creando cada capa exponiendo una imagen clara hasta que se cree el objeto 3D.
Esencialmente, las impresiones 3D SLA se crean al revés.
Las impresoras 3D SLA pueden crear detalles sorprendentes debido a que pueden tener resoluciones de hasta 0,01 mm o 10 micrones, pero la resolución estándar suele ser de 0,05 mm o 50 micrones.
Las impresoras 3D FDM suelen tener una resolución estándar de 0,2 mm, pero algunas máquinas de alta calidad pueden alcanzar los 0,05 mm.
La seguridad es importante cuando se trata de resina porque tiene toxicidad cuando entra en contacto con la piel. Debe usar guantes de nitrilo cuando manipule la resina para evitar el contacto con la piel.
La impresión 3D de resina tiene un proceso más largo debido al procesamiento posterior necesario. Debe lavar la resina sin curar, limpiar los soportes que se requieren para imprimir modelos de resina en 3D y luego curar la pieza con una luz ultravioleta externa para endurecer el objeto impreso en 3D.
Polvos
Una industria menos común pero en crecimiento en la impresión 3D es el uso de polvos como «tinta».
Los polvos utilizados en la impresión 3D pueden ser polímeros o incluso metales que se reducen a partículas finas. Las cualidades del polvo metálico utilizado y el proceso de impresión determinan el resultado de la impresión.
Hay varios tipos de polvos que se pueden utilizar en la impresión 3D como el nailon, el acero inoxidable, el aluminio, el hierro, el titanio, el cromo cobalto, entre muchos otros.
Un sitio web llamado Inoxia vende muchos tipos de polvos metálicos.
También existen diferentes técnicas que se pueden utilizar en la impresión 3D con polvo, como SLS (sinterización selectiva por láser), EBM (fusión por haz de electrones), Binder Jetting y BPE (extrusión de polvo ligado).
La más popular es la técnica de sinterización conocida como Sinterización Selectiva por Láser (SLS).
El proceso de Sinterización Selectiva por Láser se realiza de la siguiente manera:
- El depósito de polvo se llena con un polvo termoplástico típicamente nailon (partículas redondas y suaves)
- Un esparcidor de polvo (cuchilla o rodillo) esparce el polvo para crear una capa fina y uniforme en la plataforma de construcción
- El láser calienta selectivamente partes del área de construcción para derretir el polvo de una manera definida
- La placa de construcción se mueve hacia abajo con cada capa, donde el polvo se esparce nuevamente para otra sinterización del láser.
- Este proceso se repite hasta que se completa su parte
- Su impresión final estará encerrada en una cubierta con polvo de nailon que se puede quitar con un cepillo.
- Luego puede usar un sistema especial que usa algo como aire de alta potencia para limpiar el resto.
Aquí hay un video rápido sobre cómo se ve el proceso SLS.
El proceso se realiza sinterizando el polvo para formar partes sólidas más porosas que el punto de fusión. Esto significa que las partículas de polvo se calientan para que las superficies se suelden entre sí. Una ventaja de esto es que puede combinar materiales con plásticos para producir impresiones 3D.
Puede imprimir en 3D con polvos metálicos utilizando tecnologías como DMLS, SLM y EBM.
¿Las impresoras 3D solo pueden imprimir plástico?
Aunque el plástico es el material más común utilizado en la impresión 3D, las impresoras 3D pueden imprimir materiales distintos al plástico.
Otros materiales que se pueden utilizar en la impresión 3D incluyen:
- Resina
- Polvo (polímeros y metales)
- Grafito
- Fibra de carbon
- Titanio
- Aluminio
- Plata y oro
- Chocolate
- Células madre
- Hierro
- Madera
- Cera
- Concreto
Para las impresoras FDM, solo algunos de estos materiales pueden calentarse y ablandarse en lugar de quemarse para que puedan expulsarse de un hotend. Existen muchas tecnologías de impresión 3D que amplían las capacidades materiales de lo que las personas pueden crear.
La principal son las impresoras 3D SLS que hacen uso de polvo con la técnica de sinterización láser para realizar impresiones 3D.
Las impresoras 3D de resina también se utilizan comúnmente para fines domésticos y comerciales. Esto implica el uso del proceso de fotopolimerización para solidificar la resina líquida con luz ultravioleta que luego pasa por un procesamiento posterior para obtener un acabado de alta calidad.
Las impresoras 3D no solo pueden imprimir plástico, sino que también pueden imprimir otros materiales según el tipo de impresora 3D en cuestión. Si desea imprimir cualquiera de los otros materiales enumerados anteriormente, debe obtener la tecnología de impresión 3D relevante para imprimir.
¿Pueden las impresoras 3D imprimir cualquier material?
Los materiales que se pueden ablandar y extruir a través de una boquilla o los metales en polvo se pueden unir para formar un objeto. Siempre que el material se pueda colocar en capas o apilarse uno encima del otro, se puede imprimir en 3D, pero muchos objetos no se ajustan a estas características. El concreto se puede imprimir en 3D ya que comienza suave.
Las casas impresas en 3D están hechas de hormigón que se mezcla y extruye a través de una boquilla muy grande y se endurece después de un tiempo.
Con el tiempo, la impresión 3D ha introducido muchos materiales nuevos, como hormigón, cera, chocolate e incluso materia biológica como células madre.
Así es como se ve una casa impresa en 3D.
¿Se puede imprimir dinero en 3D?
No, no puede imprimir dinero en 3D debido al proceso de fabricación de la impresión 3D, así como a las marcas incrustadas en el dinero que lo hacen antifalsificación. Las impresoras 3D crean principalmente objetos de plástico usando materiales como PLA o ABS, y definitivamente no pueden imprimir en 3D usando papel. Es posible imprimir monedas de metal de utilería en 3D.
El dinero se gana con muchas marcas e hilos incrustados que una impresora 3D tal vez no pueda reproducir con precisión. Incluso si una impresora 3D puede producir lo que parece dinero, las impresiones no se pueden usar como dinero ya que no tienen las cualidades únicas que componen un billete.
El dinero se imprime en papel y la mayoría de las impresiones 3D se imprimen en plástico o resina solidificada. Estos materiales no pueden funcionar de la misma manera que lo haría un papel y no pueden manejarse de la misma manera que uno podría manejar el dinero.
La investigación muestra que la moneda moderna de la mayoría de los países del mundo tiene al menos 6 tecnologías diferentes integradas. Ninguna impresora 3D podrá admitir más de uno o dos de estos métodos que se requieren para imprimir con precisión la factura.
La mayoría de los países, especialmente los EE. UU., están elaborando proyectos de ley que incorporan las últimas características antifalsificación de alta tecnología que dificultarán que una impresora 3D los imprima. Esto solo puede ser posible si la impresora 3D tiene la tecnología necesaria para imprimir la factura en cuestión.
Una impresora 3D solo puede intentar imprimir una apariencia de dinero y no tiene la tecnología o los materiales adecuados para imprimir dinero.
Mucha gente crea monedas de utilería utilizando un material plástico como PLA y luego las pinta con pintura metálica.
Otros mencionan una técnica en la que puedes crear un molde 3D y usar arcillas de metales preciosos. Presionarías la arcilla para darle forma y luego la convertirías en metal.
Aquí hay un YouTuber que creó una moneda D&D que tiene «Sí» y «No» en cada extremo. Hizo un diseño simple en un software CAD y luego creó un script donde la moneda impresa en 3D se detiene para poder insertar una arandela en el interior para hacerla más pesada, luego termina el resto de la moneda.
Aquí hay un ejemplo de un archivo Bitcoin impreso en 3D de Thingiverse que puede descargar e imprimir en 3D usted mismo.
