Filamento FDM: Fabricación aditiva a través de Impresoras 3D

Filamento FDM: fabricación aditiva a través de impresoras 3D

La impresión 3D es un universo de posibilidades. A través de innovadores paradigmas de fabricación se ha marcado un antes y un después dentro de la industria de impresión 3D, trayendo todas sus ventajaas a la sociedad. La impresión 3D ofrece soluciones a problemas de fabricación donde la industria tradicional no puede dar respuestas. En la actualidad, tienes la posibilidad de crear tus propios productos, generar piezas que han sido discontinuadas, productos que ya no están disponibles, o que nunca han existido en el mercado, garantizando la reparación de equipos industriales o domésticos; o de crear cualquier objeto novedoso para un sinfín de usos. En el mercado existen distintos modelos de impresoras 3D que utilizan diferentes tecnologías y materiales (FDM – Filamento) ó (SLA/LCD – Resina) para la construcción del producto final.

¿Que es el filamento en impresion 3D?

Un producto elaborado con la tecnología de impresión adecuada y materiales de alta calidad logrará cumplir con estándares de precisión y acabado deseados. En este artículo, nos enfocaremos fundamentalmente en las impresiones 3D con filamentos, que son las más comúnmente empleadas. También conocidas como impresora de extrusión de material o FDM (Fused Deposition Modeling). Remontándonos un poco a la historia, cabe destacar que la tecnología FDM fue creada en 1989 por Scott Crump y Lisa Crump, como ya dijimos en nuestro anterior post, quienes mantienen hasta nuestros días la patente de fabricación de estas impresoras. Pero no fue hasta hace dos décadas, cuando se popularizó y masificó su uso a nivel profesional.

Adicionalmente, se abre la oferta en el mercado para personas que quieren dedicarse en el campo de la impresión 3D. El proceso de fabricación del objeto con las impresoras 3D de filamentos, como su nombre lo indica, se realiza a través de la extrusión o deposición de filamentos fundidos. Ahora bien, partiendo de que ya posees un modelo digital, veamos de forma muy breve, cuál es el proceso empleado por estas impresoras para fabricar el objeto:

• Los filamentos son derretidos por el cabezal de la impresora al ser sometidos a altas temperaturas (variable de acuerdo con el tipo de filamento).
• Los filamentos fundidos son depositados en una plataforma o cama caliente a través de una boquilla capa a capa hasta formar el objeto.

¿Qué se puede hacer con una impresora 3D FDM?

Antes que nada, debes saber que la impresora 3D de filamento permite construir piezas en plástico estándar, con alta resistencia térmica y mecánica, perfectamente funcionales, y sin limitación de tamaño ni complejidad. En el mercado existen diversos modelos de impresoras FDM, pueden tener uno solo o dos extrusores, cuyo uso depende del tipo de objeto que desees crear, su dificultad de elaboración, el grado de precisión requerido, y el tipo de acabado deseado. Para la elaboración de piezas con mayor dificultad de fabricación, piezas de un mismo material con dos colores, o piezas donde se requiera una combinación de materiales, las impresoras FDM de doble extrusión son de gran utilidad.

De igual manera, en la actualidad, disponemos de una gran variedad de opciones de materia prima para la fabricación 3D y, gracias a los nuevos descubrimientos, este número de productos se incrementa exponencialmente a paso agigantado, aumentando las posibilidades para la fabricación.

Con la impresión 3D con filamentos puedes:

• Crear modelos o conceptualizarlos.
• Crear prototipos funcionales.
• Elaborar maquetas.
• Elaborar herramientas para la construcción.
• Elaborar productos terminados, piezas, o partes.
• Obtener piezas únicas y personalizadas.
• Fabricar en masas o grandes cantidades.
• Crear productos biomédicos.

Cabe destacar que, para poder imprimir en 3D necesitas contar con un diseño digital, el cual se realiza a través de un software especializado. Este modelo se dirige a la impresora 3D y le da toda la información e instrucciones para que empiece la generación de cada capa del objeto. Imprimir en 3D no es una tarea fácil, a pesar de que el mercado ofrece impresoras domésticas asequibles económicamente, es muy posible que te salga más caro hacer la impresión por tu cuenta que pedirle a un especialista que te ayude. En Creatorium somos especialistas que te acompañan en el desarrollo de tu proyecto, desde el diseño del modelo hasta la impresión 3D con la tecnología FDM.

Si tienes alguna duda sobre nuestros servicios ¡Pregúntanos!

¿Qué materiales utiliza la impresora 3D FDM?

Extrusión del filamento. Fuente impresoras3d.com

Las impresoras 3D FDM utilizan un material en forma de hilos o filamentos, que tienen un diámetro variable, por lo general entre 1,75 mm a 3,0 mm y vienen en forma de bobinas. Los filamentos, por lo general, son polímeros (plásticos) que al ser sometidos a altas temperaturas se funden, haciéndolos moldeables y una vez que se enfrían, vuelven a endurecerse. También existen los llamados filamentos híbridos que son una combinación de un termoplástico como base con otros elementos como fibras de madera, polvo de bronce, o fibras de bambú. Estos híbridos alejan la apariencia a plástico del producto final y lo acercan más a la apariencia de la madera o del metal.

Los filamentos tienen propiedades físicas versátiles que se adaptan a las necesidades de impresión de cada producto y al tipo de tecnología de la impresora. Las características que por lo general los diferencian son:

• Resistencia mecánica, química, y física.
• Flexibilidad.
• Opacidad.
• Capacidad de adhesión entre capas.
• Manejabilidad durante la impresión.
• Durabilidad.
• Acabado.
• Capacidad para conservar su estructura.
• Estética.
• Composición.
• Efectos especiales.
• Biodegradable.

La impresión 3D con filamentos respeta el medio ambiente al reducir la cantidad de residuos generados por el proceso de fabricación, lo que se convierte en una gran fortaleza con relación al proceso de fabricacion tradicional. Hoy por hoy, gracias a los avances y las nuevas investigaciones en el campo de la impresión 3D, contamos con filamentos ecológicos, originados a partir de productos naturales que son totalmente biodegradables.

8 filamentos FDM de uso común en la impresión 3D

Con el objetivo de que te familiarices con los materiales disponibles para la impresión 3D con filamentos o de modelado por deposición de fusión (FDM), a continuación mencionamos los ocho que tienen mayor uso:

1. Policarbonato (PC): Termoplástico transparente, resistente al impacto, intemperie y calor. Ideal para la fabricación de pantallas para dispositivos electrónicos, techos traslucidos, anuncios publicitarios, moldes para protección de equipos, máscaras de buceo, etc.
2. Tereftalato de polietileno (PET): Poliéster resistente al agua, al plegado, al desgaste y a altas temperaturas. Fácil de usar, tienen acabado liso y trasparente. Se usa para la fabricación de envases y botellas para bebidas.
3. Glicol de tereftalato de polietileno (PETG) o poliéster de glicol: Es una versión modificada del PET. Es semirrígido, transparente, muy resistente al impacto y al calor. Es muy utilizado para la impresión de botellas, envases para alimentos, piezas mecánicas, y piezas para impresoras.
4. Poliuretano termoplástico (TPU): Material semiflexible, duradero, resistente. Utilizado para fabricar piezas que serán sometidas a trabajo mecánico intenso como estiramiento o compresión.
5. Elastómero termoplástico (TPE): Es suave, resistente, y muy flexible. Es utilizable para la elaboración de partes para electrodomésticos, automóviles, y equipos de material sanitario.
6. Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS): Filamento plástico de principal elección. Los objetos elaborados con él son duraderos, no tóxicos, resistentes al impacto, a la presión y a altas temperaturas. Es utilizado para elaborar productos de uso doméstico y juguetes, cuyo uso implica un alto desgaste.
7. Ácido poliláctico (PLA): Es biodegradable, derivado de material orgánico (almidón de maíz y caña de azúcar). Es de fácil manejo, no tiene olor. Útil para elaborar prototipos, cajas y juguetes.
8. Nylon: Es un polímero sintético, muy versátil, flexible, fuerte, duradero y más económico que otros filamentos. Es ideal para elaborar prototipos funcionales o piezas mecánicas.

Otros filamentos usados en la impresión 3D

1. Polipropileno o polialqueno (PP): Es un termoplástico, semicristalino, de peso ligero, resistente al impacto y a químicos, tiene propiedades de aislamiento eléctrico. Utilizado en la industria de productos eléctricos, automovilísticos y electrodomésticos, fabricación de bolsas, botellas y envases para alimentos.
2. Fibra de carbono: Resistente a la corrosión, tracción, humedad y altas temperaturas. Es muy resistente y ligero. No se utiliza solo sino combinado con otros elementos lo que se conoce como composites. Por su bajo peso es muy utilizado en la industria automovilística, aérea y espacial.
3. HIPS: De color blanco o traslucido, resistente al impacto y a químicos, se utiliza como material para estructura de soporte y para la elaboración de envases para alimentos.
4. Acrilonitrilo Estireno Acrilato (ASA): Tiene alta resistencia al impacto, sol, agua y químicos. Muy utilizado en la industria automotriz.

La elección del filamento más adecuado para tu proyecto va a depender de la calidad de acabado que desees, de la precisión, y del uso que le darás al objeto. Las piezas, partes o productos que serán sometidos a grandes desgastes requieren de filamentos con alta resistencia o el uso combinado de ellos para alcanzar el nivel de durabilidad deseado y la perfección del post procesado. Antes de seleccionar el material que utilizarás para elaborar tu producto, debes responder las siguientes preguntas:

• ¿Como de complejo es el diseño?
• ¿Cuáles son las necesidades de resistencia y durabilidad de tu producto?
• ¿Qué precisión requiere la pieza o producto que vas a fabricar?
• ¿Cuál es el acabado que deseas darle a tu producto?

En Creatorium te asesoramos y ofrecemos el servicio de impresión con materiales de altísima calidad para ayudarte a desarrollar tu proyecto, garantizando los resultados de impresión y calidad en tu producto final.

Tendencias de los filamentos 3D

Definitivamente la impresión 3D vino a impactar al mundo y llegó para quedarse. En el año 2020, fue empleada para sustituir las necesidades de fabricación de los equipos de proteccion individual (EPI) que serían utilizados por los sanitarios para hacer frente a la pandemia del Covid-19, ante la incapacidad de las empresas tradicionales de abastecer la demanda mundial.

Hoy por hoy, el boom de la impresión 3D con filamentos para crear productos para el consumo en las diferentes áreas es aún más impactante. Vemos que no solo se está utilizando de manera profesional, sino que muchas personas no especializadas han decidido adquirirlas para personalizar sus productos cotidianos. La gran popularidad que ha adquirido la impresión 3D con filamento, motiva a los investigadores para descubrir diferentes materiales aptos para las impresoras FDM.

Cada día vemos aparecer nuevos tipos de filamentos, algunas veces de manera tan vertiginosa que casi no da tiempo de mantenerse actualizado. Adicionalmente, se suman a los filamentos termoplásticos tradicionales e híbridos, filamentos innovadores y ecológicos que apuestan por el cuidado del medio ambiente. Incluso, en el mercado se dispone de filamentos perfumados, con antibacteriales, o con repelentes de insectos, que están abriendo nuevas perspectivas en al área del cuidado personal.

Para finalizar, podemos decir que a través de la impresión 3D, se puede conseguir la respuesta a tus inquietudes, producir lo que necesitas, y resolver ese problema que te inquieta, inclusive en el área de la salud. No todas las personas, especialistas, emprendedores o empresas pueden tener impresoras 3D con las diferentes tecnologías de impresión y precisión, pero tenéis a vuestra disposición los servicios especializados de Creatorium. Nos ubicamos en Valencia y lo formamos un grupo de jóvenes profesionales especializados en diseño, modelación, e impresión 3D, que te esperan dispuestos a ayudarte a concretar tu proyecto.