¿Cuáles son los materiales más utilizados para la impresión 3D?

Como forma de fabricación aditiva, la impresión 3D es un proceso muy versátil que ofrece a los ingenieros y diseñadores de productos un alto grado de control sobre la textura, las características y la resistencia de sus productos. Además, estas ventajas de la impresión 3D pueden obtenerse mucho más rápidamente y en muchos menos pasos que muchos métodos de fabricación tradicionales.

Al considerar las ventajas de la impresión 3D y su asombrosa versatilidad, a menudo se plantea la cuestión de qué tipos de materiales subyacen a estos procesos aditivos. La verdad es que hay muchos tipos diferentes de materiales de impresión 3D, y cada uno de ellos tiene diferentes puntos fuertes y débiles. Además de los aspectos funcionales de los diferentes materiales de impresión 3D, el coste es también un factor muy importante para muchos ingenieros de producto. En este artículo analizamos en detalle algunos de los materiales de impresión 3D más comunes, incluyendo sus diferentes propiedades, consideraciones de coste y aplicaciones.

De todos los materiales que se utilizan para la impresión 3D, el plástico es el más común. El plástico es muy versátil y se utiliza para todo, desde accesorios domésticos impresos en 3D hasta juguetes. El material de impresión 3D de plástico viene en varios colores diferentes y también puede ser transparente. Los filamentos de plástico para impresión 3D suelen venderse en bobinas con una textura brillante o mate.

El plástico es un material de impresión 3D deseable debido a sus muchas propiedades beneficiosas, como la flexibilidad, la firmeza, la suavidad y una variedad de opciones de color. Además, el material de plástico para la impresión 3D es rentable en comparación con otros materiales. El método de impresión 3D más común que utiliza material plástico es el modelado por deposición fundida (FDM). En la impresión 3D FDM, los filamentos termoplásticos se funden y dan forma a una capa cada vez. Los tipos de plástico más comunes utilizados en la impresión 3D FDM son

• El ácido poliláctico -comúnmente llamado PLA- es un plástico respetuoso con el medio ambiente que suele proceder del almidón de maíz o de la caña de azúcar, lo que lo hace biodegradable. El PLA se presenta en formas duras y blandas y su prevalencia en la impresión 3D sigue creciendo. Como su nombre indica, el PLA duro es más fuerte que el blando, lo que lo convierte en un plástico más versátil para una amplia variedad de aplicaciones.
• El acrilonitrilo butadieno estireno -comúnmente llamado ABS- destaca por su resistencia y asequibilidad. Los filamentos de ABS son firmes, pero también sorprendentemente flexibles. Además, este plástico está disponible en una gran variedad de colores, lo que lo hace ideal para aplicaciones como los juguetes. Además, el ABS se está convirtiendo en un material deseable para la artesanía, como la joyería y la decoración del hogar.

Metal

El siguiente material más popular para la impresión 3D después del plástico es el metal. Mediante un proceso denominado sinterización directa de metales por láser (DMLS), el material metálico se imprime en 3D para diversas aplicaciones, como las piezas aeroespaciales, en las que cada vez es más necesario un proceso de fabricación rápido, un peso ligero y una simplificación general del proceso de producción. Además, la impresión 3D DMLS con metal también está creciendo en popularidad con aplicaciones de joyería porque los productos se pueden hacer mucho más rápido y en mayores volúmenes, sin el tedioso trabajo manual de realizar un intrincado trabajo de detalle.

El uso de metal en la impresión 3D permite obtener piezas más resistentes para una amplia variedad de aplicaciones y diferentes tipos de metal, entre ellos

• Acero inoxidable: Utilizado para muchas aplicaciones, incluyendo utensilios de cocina, utensilios y otros artículos domésticos resistentes a la corrosión.
• Aluminio: Ideal para piezas metálicas finas.
• Titanio: Ideal para piezas que necesitan una mayor resistencia.
• Bronce: Se utiliza para decoraciones y accesorios estéticos.
• Oro: Se utiliza para joyas como pendientes, anillos, pulseras y collares.

Durante la impresión 3D DMLS, el polvo metálico se calienta para que se endurezca. De este modo, no es necesario el vaciado y, en su lugar, el polvo metálico se moldea en la impresora para obtener una pieza formada. Tras la impresión, las piezas DMLS pueden ser electropulidas para mejorar el acabado de la superficie.

Grafeno

Uno de los materiales de impresión 3D que cada vez es más común es el grafeno. El grafeno es muy apreciado por su conductividad, flexibilidad y resistencia. Como resultado, este material de impresión 3D es una gran solución para las piezas de dispositivos electrónicos que necesitan ser flexibles, como las pantallas táctiles. Además, el grafeno se está utilizando para materiales de construcción y paneles solares. Además, el grafeno es ligero sin comprometer su resistencia y versatilidad, lo que lo hace aplicable en una amplia gama de industrias.

Materiales composite

Otros materiales comunes para la impresión 3D son los materiales composite. Los materiales compuestos para la impresión 3D vienen en varias formas, incluyendo filamentos y polvos. Estos materiales son deseables por su alto grado de resistencia y estabilidad, así como por su óptima relación resistencia-peso. Las fibras composite son muy ligeras, lo que significa que pueden aportar una gran resistencia a una pieza sin aumentar su masa. Los materiales compuestos para impresión 3D de grado de ingeniería también se utilizan como sustitutos de los materiales metálicos.

Entre los materiales base más comunes utilizados en los composites se encuentran el PLA y el ABS, que son bastante económicos. En el otro extremo del espectro de costes, los polímeros de alto rendimiento, como el PEEK, se utilizan como material base para los composites. En lo que respecta a la impresión 3D por sinterización selectiva por láser (SLS), el nailon es el material de base utilizado para los polvos composite.

Cuando se trata de material de refuerzo que se añade a los composites, las fibras de carbono son las más utilizadas por su mayor resistencia. La fibra de carbono es un tipo de material compuesto que se utiliza en la impresión 3D como revestimiento exterior sobre los materiales plásticos. Estos revestimientos exteriores de fibra de carbono hacen que el plástico sea más resistente. Esta poderosa combinación de materiales se aprovecha como una alternativa más conveniente a las piezas de metal, lo que se traduce en plazos de entrega más cortos. Además de las fibras de carbono, otros materiales de refuerzo pueden ser el grafeno, la fibra de vidrio y el Kevlar.