Las piezas impresas en 3D son muy resistentes, especialmente cuando se utilizan filamentos especializados como policarbonato o PEEK. Puede ajustar el grosor de la pared, la orientación de la impresión y la densidad del relleno para mejorar la resistencia de la pieza impresa.
No podemos decir de manera concluyente qué tan fuertes son las piezas impresas en 3D, pero podemos decir que la fuerza de las piezas impresas en 3D variará. La resistencia depende de ciertos factores, especialmente del tipo de material de impresión de plástico utilizado. Esto significa que la resistencia de las piezas impresas en 3D solo puede ser fuerte si el material utilizado para producirlas es fuerte.
Tres de los materiales más comunes utilizados en la impresión 3D incluyen ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), PLA (ácido poliláctico), PC (policarbonato) y PETG (tereftalato de polietileno modificado con glicol).
Sin embargo, podemos verlo desde la perspectiva de cuál es el plástico/filamento más resistente para la impresión 3D y comparar otras opciones con él.
Entonces, ¿qué tan fuertes son las piezas impresas en 3D? El filamento/plástico más resistente del mercado es el filamento de policarbonato. Su estructura mecánica es mucho más resistente que la de otros filamentos, habiendo demostrado una excelente resistencia y resiliencia. Es ampliamente utilizado en procesos de ingeniería y tiene una resistencia a la tracción de 9800 PSI en comparación con los 7250 PSI del PLA, los 7000 PSI del nailon y los 4700 PSI del ABS. (Fuente)
Tenga en cuenta que esto no tiene en cuenta el deterioro por factores ambientales como el PLA, que se degrada cuando se expone a la luz.
La mayoría de la gente solía pensar que los modelos impresos en 3D eran débiles y frágiles. Sin embargo, desde entonces se han hecho grandes avances para mejorar la resistencia y la durabilidad de estos modelos. Hoy en día, se están procesando modelos 3D que pueden soportar condiciones muy complicadas.
Hay mucho que va con la fuerza de una pieza impresa en 3D. Por lo tanto, revisaremos los factores que determinan la resistencia de las piezas impresas en 3D, qué puede mejorar la resistencia de las piezas impresas en 3D, los materiales plásticos utilizados en la impresión 3D, su resistencia y mucho más.
¿Qué determina la fuerza del artículo impreso en 3D?
Ya sea que considere usar tecnología de impresión 3D para aplicaciones de usuario final o prototipos, hay muchos factores que debe tener en cuenta para garantizar que las piezas impresas sean lo suficientemente resistentes. Estos son algunos de los factores clave que influyen en la fuerza del artículo impreso en 3D: (Fuente)
El posicionamiento de su pieza en la impresora 3D es una importante consideración de fortaleza única para la impresión 3D. Debe comprender cómo se producen las piezas impresas en 3D en una impresora 3D FDM si desea comprender por qué la orientación de la pieza tiene un impacto tan importante.
Aunque el plástico de cada capa se une a una capa anterior, todavía existen puntos débiles que son los límites entre las capas. Si sus piezas impresas en 3D se rompen o agrietan, es básicamente entre líneas de capa. Tener en cuenta este aspecto en las piezas impresas en 3D es vital cuando las piezas están sujetas a fuerzas en una dirección específica.
Para las fuerzas externas que actúan a través de las capas que no se pueden evitar, un buen material/plástico de impresión que puede considerar es el PETG porque tiene el mejor rendimiento en lo que respecta a la unión de capas.
El material utilizado para fabricar su pieza 3D tiene un impacto sustancial en la resistencia de la pieza impresa en 3D. Por lo general, los materiales utilizados en la impresión 3D incluyen ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), PLA (ácido poliláctico), PC (policarbonato) y PETG (tereftalato de polietileno modificado con glicol). Antes de tomar una decisión sobre el material más apropiado a utilizar, primero debe evaluar qué tipo de fuerza soportarán sus piezas impresas en 3D.
El policarbonato es mejor para las piezas que requieren resistencia a la tracción para ayudar a resistir las fuerzas que tiran de su objeto impreso en 3D. Aunque el material de policarbonato tiene una alta resistencia a la tracción, no es rentable. Es por esto que el PETG es una buena alternativa ya que ofrece el 70% de la resistencia a la tracción del policarbonato. (Fuente)
PETG es una opción común de material para la impresión 3D tanto para uso general como para aplicaciones comerciales. Además de los dos materiales de impresión mencionados anteriormente, el material PLA también es bueno para usar, siendo el ABS la elección de material menos eficaz para resistir este tipo de fuerza intensa.
El material PETG tiene fuertes capas de unión, lo que lo hace más fuerte en comparación con otras opciones. Esta es otra razón por la que se considera la mejor opción para piezas que requieren alta resistencia.
En caso de que someta su pieza impresa a fuerzas de flexión, el ABS es la opción de material más fuerte disponible para usted debido a su naturaleza de ductilidad. A esto le sigue el material PETG. PLA no es la mejor opción para aplicaciones que requieren resistencia a la flexión porque es más rígido y más frágil que las otras dos opciones.
En caso de que su pieza 3D esté sujeta a caídas, PETG o ABS son la mejor opción. Pero el PLA no se recomienda para este uso porque es rígido.
Se requiere la configuración de la impresora 3D, como el porcentaje de relleno, al realizar un pedido de una pieza impresa en 3D. Esto representa la densidad del interior de su modelo. El porcentaje de relleno va del 0 % (un modelo hueco completo) al 100 % (un modelo sólido completo).
El porcentaje de relleno apoya la parte interior de su modelo, ya que tiene el mayor impacto en la resistencia a la compresión. Si bien parece obvio que un modelo sólido completo sería la apuesta más fuerte, un valor superior al 60-70 % no contribuirá mucho a la fortaleza del modelo y no vale la pena el tiempo y el costo de impresión.
Por lo tanto, mantenga un porcentaje de relleno del 60-70% y siempre considere si los méritos superan las deficiencias.
Otra configuración de la impresora 3D a la que debe prestar atención es el grosor de la carcasa. Este factor también juega un papel fundamental en la determinación de la resistencia de una pieza impresa en 3D. El grosor de la carcasa se refiere al grosor de la superficie exterior. El grosor estándar que utilizan la mayoría de los servicios de impresión 3D es de aproximadamente 1,0 a 1,5 mm.
Sin embargo, a diferencia del porcentaje de relleno, aumentar la configuración del grosor de la carcasa puede mejorar en gran medida la resistencia a la tracción y afectar la resistencia de las piezas impresas en 3D.
Consulte nuestro artículo sobre ¿Por qué una impresión 3D se vuelve quebradiza y cómo solucionarlo?
¿Son más fuertes las impresiones 3D de mayor resolución?
Para determinar si una impresora 3D es de alta resolución, debes considerar la resolución en la impresión 3D. La resolución en la impresión 3D es un factor importante porque ayuda a evaluar la calidad de impresión de una impresora 3D. Sin embargo, los fabricantes utilizan diferentes métodos, como la altura de la capa, al definir la resolución de una impresora 3D.
La resolución de la impresora 3D está más allá de la altura de la capa. De hecho, la altura de la capa se considera una mala representación de la resolución de la impresora 3D porque no presta atención al plano XY y solo considera la resolución Z.
Resolución XY
La resolución XY o resolución horizontal es el movimiento más pequeño realizado por el cabezal de impresión 3D dentro de una capa en particular. Por lo tanto, cuanto menor sea el valor XY, mayor será la resolución, lo que significa que los detalles de impresión son altos.
Los valores X/Y normalmente se definen en las hojas de especificaciones de la impresora 3D. Sin embargo, este valor no siempre es exacto. También puede medir la resolución utilizando el diámetro de la boquilla de la impresora 3D. Un diámetro de boquilla más pequeño dará como resultado una resolución más alta.
Resolución Z
La resolución Z o resolución vertical es el grosor mínimo de una capa, que también puede significar grosor de capa o altura de capa. Una altura de capa vertical pequeña dará como resultado una resolución más alta, lo que significa que tendrá una superficie impresa en 3D más detallada y suave.
Por otro lado, la resolución Z (resolución vertical) es el espesor mínimo de una capa; a veces llamado altura de capa o espesor de capa. Cuanto menor sea la altura de la capa, mayor será la resolución, lo que significa que la superficie impresa será más suave y detallada.
Una deficiencia clave de un grosor de capa más pequeño es que el proceso de impresión 3D llevará más tiempo porque se requerirán más capas. Además, las capas más delgadas no siempre darán como resultado mejores impresiones.
También es crucial tener en cuenta que el tamaño de la boquilla afecta la altura máxima de la capa. Es imposible imprimir una capa más gruesa que el tamaño de la boquilla. Además, se recomienda que la altura máxima de la capa nunca supere el 80 % del diámetro de la boquilla de la impresora 3D.
Por ejemplo, si el diámetro de su boquilla mide 0,4 mm, las capas de impresión no deberían tener un grosor superior a 0,32 mm. Si supera los 0,32 mm, el plástico no cederá fácilmente a la presión y la unión entre las capas no será fuerte. (Fuente)
¿Cómo se puede mejorar la resistencia de una pieza impresa en 3D?
Las siguientes son formas en las que puede aumentar la fuerza de su impresora 3D: (Fuente)
- Aumentar la densidad de relleno al menos en un 20%
- Aumente el espesor de la pared manteniendo al menos 1,6 mm de espesor
- Cambiar la orientación (dirección de extrusión)
- Ajustar el caudal
- Disminución de la velocidad de impresión
- Use un patrón de relleno fuerte
- Ajuste el ancho de su línea a un múltiplo par de la altura de su capa
- Reducir la velocidad del ventilador de refrigeración para permitir que las piezas se adhieran fuertemente durante el proceso de impresión 3D.
- Aumente el tamaño de la boquilla de su impresora a 0,6 mm o 0,8 mm de diámetro
- Aumentar la altura de la capa (Usar capas más gruesas)
La mejor manera de tener una impresión fuerte es elegir el material adecuado. Aquí están los 5 filamentos de impresión 3D más fuertes enumerados para elegir:
- Filamento de policarbonato
- Filamentos de fibra de carbono
- Filamentos PEEK
- Filamento ABS
- Filamentos de nailon
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La impresión 3D es útil para fabricar artículos de plástico comunes que estarán sujetos a grandes cantidades de calor e impacto. El policarbonato (PC) parece ser el más fuerte para la mayoría de las piezas con una alta resistencia a la tracción en comparación con los demás, aunque no es rentable.
Sin embargo, también debemos considerar los factores que pueden mejorar la resistencia de estas piezas impresas en 3D.
Tales factores incluyen; aumentando el número de capas, mejorando el grosor de la pared, aumentando la densidad del relleno, etc. Al hacer esto, está mejorando la durabilidad y la resistencia de su pieza impresa en 3D.
¿Tiene alguna pregunta sobre la resistencia de su material de impresión 3D? ¡No te preocupes! En 3D Print Schooling, lo ayudaremos a aprender más sobre la tecnología de impresión 3D.