El arte de elegir un material para impresión 3D.

"One size fits all" es un concepto que no existe en la impresión 3D. Elegir el material correcto para la aplicación, es el éxito de cualquier proyecto de impresión 3D.

Este es el sexto artículo, de una serie de 10 artículos que hablan sobre todos los aspectos importantes de la calidad de una pieza impresa en 3D. Puedes leer el artículo anterior aquí y el siguiente aquí (Disponible siguiente semana). O comenzar desde el principio aquí.

En el artículo anterior, te compartí, sobre cómo los materiales de impresión 3D son uno de las variables que definen la resistencia de una pieza fabricada con Manufactura Aditiva. Esta ocasión, entraré de fondo, a entender lo que hay detrás de los materiales de impresión 3D y cómo ellos, afectan en la calidad de las piezas a imprimir.

Tipos de materiales

En la impresión 3D existen más de 500 materiales distintos. Desde simples y básicos como cemento, chocolate, silicón, pasando por materiales y plásticos de ingeniería como ABS, Nylon, Policarbonato y llegando a materiales complejos como el Titanio, Hastelloy X y otras aleaciones metálicas. Es un gran rango y en ocasiones, eso puede perderte al elegir el material para tu siguiente proyecto.

Para aplicaciones industriales y de la vida diaria, se utilizan principalmente 3 grupos de materiales en la Manufactura Aditiva. Cada uno de ellos se utiliza en equipos y tecnologías especializadas. Desde ahora es importante entender, que cada tipo de material se procesa en una tecnología diferente. No es posible al momento (seguro en el futuro si) procesar multimateriales en la misma tecnología.

Estos grandes grupos son:

• Termoplásticos: Plásticos y polímeros, que utilizan el calor como medio de transformación y fabricación. Ya sea mediante extrusión de plástico, o Sinterizado láser o con agentes químicos.
• Metales: Principalmente, son aleaciones y compuestos metálicos que tienen excelentes propiedades físicas y mecánicas.
• Fotopolímeros: Son resinas plásticas, que se transforman de un estado líquido (viscoso) a un estado sólido por medio de la exposición a una fuente de luz ultravioleta. Esa luz puede ser un láser o una proyección de luz de un proyector o lámpara.

Cada uno de ellos, tiene a su vez una gran variedad de materiales, los cuales puedes conocer a detalle en este link.

Los materiales y su comportamiento físico

Una vez que comprendes los diferentes grupos de materiales, es importante definir que al elegir uno, debes de elegir el que mejor se adecué al comportamiento físico o mecánico de lo que esperas que tu modelo 3D haga. Es decir, elegir el material que resista y se comporte como esperas que lo haga.

Los datsheets muestra la información de un Cupón o probeta de ensayo estándar, que es sometida a pruebas estandarizadas y reconocidas internacionalmente para identificar su resistencia mecánica. Por lo que los datasheets reflejan, la resistencia de esa probeta y es muy probable que tu diseño 3D resista y se comporte mejor que el propio datasheet.

En todos los datasheets de materiales de Manufactura Aditiva, vas a encontrar al menos estas características físicas:

• Fuerza Tensil
• Módulo Tensil
• Flexibilidad ante el quiebre
• Resistencia al impacto
• Resistencia térmica

La Fuerza y Módulo tensil, así como la Flexibilidad ante el quiebre, determinarán que tan bueno es el material para su manipulación y uso general. La resistencia al impacto, determinará si puede resistir golpes o caídas y finalmente la temperatura, indicará a qué exposición térmica máxima podrás enfrentar tu pieza. Con ello, podrás ir definiendo la combinación ideal.

Algunos materiales, con contenidos especiales, indicarán esa información al principio del datasheet. Algunas de esas características pueden ser materiales retardantes de flama, reforzados con fibra de carbono o aluminio, autolubricado, etc.

No existe en Impresión 3D el material que necesito

En ocasiones, cuando requieres de fabricar una pieza, es natural que busques fabricarla en el material que convencionalmente utilizarías en manufactura tradicional (CNC, Fundición o Inyección de plástico, por ejemplo) pero dado que la tecnología y su ciencia de materiales llevan menos tiempo en el mercado que otras industrias, es natural que no todos los materiales existen en la impresión 3D.

Cuando eso te suceda, en vez de buscar el material, debes de buscar un material que cumpla con las características físicas que buscas y hacer una sustitución o aproximación al material. En ocasiones, los materiales 3D superan los materiales convencionales ne propiedades físicas, por lo que te podrías sorprender.

Por ejemplo, si buscas fabricar algo en Nylamid, es probable que lo que buscas es una pieza que sea autolubricada, que resista el impacto, el desgaste y tenga un buen comportamiento mecánico. Esas condiciones, te dan la opción de utilizar por ejemplo un Nylon 12 de FDM, si lo principal que buscas es autolubricación, pero si no, un Nylon 12 de MJF o SLS podrá servir.

Si agregas al requerimiento que resista temperaturas, un Ultem 9085 de FDM servirá.

Si necesitas fabricar una pieza en Polipropileno, dicho material no existe en el 3D, pero podría simularlo en apariencia con un Rigur de polyjet o SomosNext de SLA, pero para aplicaciones y pruebas físicas, podrías utilizar un Nylon 11 de SLS.

Ejemplos como este, hay cientos, te recomiendo acercarte a un experto, para que te asesore. En Tridi, tenemos una guía y tabla de equivalencias de más de 100 materiales. Si requieres información sobre equivalencias, contáctanos y con gusto te apoyaremos.

Saber elegir el material.

Como podrás ver, elegir un material de impresión 3D no es tan complejo, pero si tiene un conjunto de variables, que en ocasiones puede perderte al tomar la decisión sobre el mejor material para tu proyecto. Te recomiendo asesorarte con especialistas, para guiarte en el próximo proyecto que tengas por fabricar.

Una vez que determinas el material para tu aplicación, deberás elegir la tecnología, pero eso, lo platicaremos la próxima semana. Te comparto por ahora una tabla de materiales por tecnología, para que vayas conociendo más al respecto.

Te escribo la siguiente semana y mientras, revisa más contenido sobre la impresión 3D en este link.