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¿Qué material se utiliza en las impresoras 3d?

¿Qué material se utiliza en las impresoras 3d?

Los materiales utilizados para la impresión en 3D son tan diversos como los productos resultantes del proceso. Como tal, la impresión en 3D es lo suficientemente flexible como para permitir a los fabricantes determinar la forma, textura y resistencia de un producto. Lo mejor de todo es que estas cualidades pueden lograrse con muchos menos pasos que los que se requieren típicamente en los medios de producción tradicionales. Además, estos productos pueden fabricarse con varios tipos de materiales de impresión en 3D.

Para que una impresión en 3D se realice en forma de producto acabado, primero debe enviarse a la impresora una imagen detallada del diseño en cuestión. Los detalles se presentan en lenguaje de triángulos estándar (STL), que transmite las complejidades y dimensiones de un diseño dado y permite que una impresora 3D computarizada vea un diseño desde todos los lados y ángulos.

Básicamente, un diseño STL es el equivalente a múltiples diseños planos en un archivo computarizado.

Se espera que la industria de la impresión en 3D supere la marca de las 10 cifras en un futuro próximo y que el plástico sea el principal material que impulse este mercado. Como se concluyó recientemente en un estudio de SmarTech Markets Publishing, es probable que el mercado de la impresión en 3D supere los 1.400 millones de dólares antes de 2020. Con una expansión continua del mercado, la industria ha buscado nuevas formas de producir plásticos, incluyendo el uso de ingredientes orgánicos como el aceite de soja y el maíz. En consecuencia, los plásticos se convertirán en la opción más respetuosa con el medio ambiente en la impresión en 3D.

PLÁSTICO

De todas las materias primas para la impresión en 3D que se utilizan hoy en día, el plástico es la más común. El plástico es uno de los materiales más diversos para juguetes impresos en 3D y accesorios para el hogar. Los productos elaborados con esta técnica incluyen utensilios de escritorio, jarrones y figuras de acción. Los filamentos de plástico se venden en bobinas y pueden tener una textura mate o brillante, tanto en forma transparente como en colores brillantes, entre los que destacan el rojo y el verde lima.

Con su firmeza, flexibilidad, suavidad y brillante gama de opciones de color, el atractivo del plástico es fácil de entender. Como una opción relativamente asequible, el plástico es generalmente ligero en los bolsillos tanto de los creadores como de los consumidores.

Los productos plásticos se fabrican generalmente con impresoras FDM, en las que los filamentos termoplásticos se funden y moldean, capa por capa. Los tipos de plástico utilizados en este proceso suelen estar hechos de uno de los siguientes materiales:

Ácido poliacético (PLA)

Una de las opciones más respetuosas con el medio ambiente para las impresoras 3D, el ácido poliacético se obtiene de productos naturales como la caña de azúcar y el almidón de maíz y, por lo tanto, es biodegradable. Disponibles en formas blandas y duras, se espera que los plásticos hechos de ácido poliacético dominen la industria de la impresión en 3D en los próximos años. El PLA duro es el material más fuerte y por lo tanto más ideal para una gama más amplia de productos.

Estireno de acrilonitrilo butadieno (ABS)

Valorado por su resistencia y seguridad, ABS es una opción popular para las impresoras 3D domésticas. También conocido como «LEGO plastic», el material está formado por filamentos pastosos que confieren al ABS su firmeza y flexibilidad. ABS está disponible en varios colores que hacen que el material sea adecuado para productos como pegatinas y juguetes. Cada vez más popular entre los artesanos, el ABC también se utiliza para hacer joyas y jarrones.

Plástico de alcohol polivinílico (PVA)

Utilizado en impresoras domésticas de gama baja, el PVA es un plástico adecuado para materiales de soporte de la variedad disoluble. Aunque no es adecuado para productos que requieren alta resistencia, el PVA puede ser una opción de bajo costo para productos de uso temporal.

Policarbonato (PC)

El policarbonato, menos utilizado que los tipos de plástico antes mencionados, sólo funciona en impresoras 3D con diseño de boquilla y que funcionan a altas temperaturas. Entre otras cosas, el policarbonato se utiliza para hacer sujetadores plásticos de bajo costo y bandejas de moldeo.

Los artículos de plástico fabricados en impresoras 3D vienen en una variedad de formas y consistencias, desde planas y redondas hasta ranuradas y malladas. Una rápida búsqueda de imágenes de Google mostrará una novedosa gama de productos de plástico impresos en 3D, como pulseras de malla, ruedas dentadas y figuras de acción de Incredible Hulk. Para el artesano casero, los carretes de policarbonato ahora se pueden comprar en colores brillantes en la mayoría de las tiendas de suministros.

POLVOS

Las impresoras 3D más modernas de hoy en día utilizan materiales en polvo para construir sus productos. En el interior de la impresora, el polvo se funde y se distribuye en capas hasta obtener el espesor, la textura y los patrones deseados. Los polvos pueden provenir de varias fuentes y materiales, pero los más comunes son:

Poliamida (Nylon)

Gracias a su resistencia y flexibilidad, la poliamida permite obtener altos niveles de detalle en un producto impreso en 3D. El material es especialmente adecuado para el ensamblaje de piezas y el enclavamiento de piezas en un modelo impreso en 3D. La poliamida se utiliza para imprimir todo, desde sujetadores y asas hasta coches de juguete y figuras.

Alúmina

Compuesto por una mezcla de poliamida y aluminio gris, el polvo de alúmina es uno de los modelos más resistentes con impresión en 3D. Reconocido por su aspecto granuloso y arenoso, el polvo es fiable para modelos y prototipos industriales.

En forma de polvo, los materiales como el acero, el cobre y otros tipos de metal son más fáciles de transportar y moldear en las formas deseadas. Al igual que con los distintos tipos de plástico utilizados en la impresión en 3D, el polvo metálico debe calentarse hasta el punto en que pueda distribuirse capa por capa para formar una forma completa.

RESINAS

Uno de los materiales más limitantes y, por lo tanto, menos utilizados en la impresión 3D es la resina. En comparación con otros materiales aplicables en 3D, la resina ofrece una flexibilidad y resistencia limitadas. Hecho de polímero líquido, la resina alcanza su estado final con la exposición a la luz ultravioleta. La resina se encuentra generalmente en las variedades negra, blanca y transparente, pero también se han producido algunos impresos en naranja, rojo, azul y verde.

El material se divide en las tres categorías siguientes:

Resinas de alto nivel de detalle

Generalmente se utiliza para modelos pequeños que requieren detalles intrincados. Por ejemplo, las figuras de cuatro pulgadas con un vestuario complejo y detalles faciales a menudo se imprimen con este grado de resina.

Resina pintable

A veces utilizadas en impresiones 3D de superficie lisa, las resinas de esta clase destacan por su atractivo estético. Las figuras con detalles faciales renderizados, como las hadas, a menudo están hechas de resina para pintar.

Resina transparente

Esta es la clase de resina más fuerte y por lo tanto la más adecuada para una gama de productos impresos en 3D. A menudo se utiliza para modelos que deben ser más suaves al tacto y de aspecto transparente.

Las resinas transparentes de las variedades claras y coloreadas se utilizan para hacer figuras, piezas de ajedrez, anillos y pequeños accesorios y accesorios para el hogar.

METAL

El segundo material más popular en la industria de la impresión 3D es el metal, que se utiliza a través de un proceso conocido como sinterización láser de metal directo o DMLS. Esta técnica ya ha sido adoptada por los fabricantes de equipos de viaje aéreo que han utilizado la impresión en 3D de metales para acelerar y simplificar la construcción de los componentes.

Las impresoras DMLS también han captado la atención de los fabricantes de productos de joyería, que se pueden producir mucho más rápido y en mayores cantidades -todo ello sin las largas horas de trabajo minuciosamente detallado- con la impresión en 3D.

El metal puede producir una gama más fuerte y posiblemente más diversa de artículos cotidianos. Los joyeros han utilizado acero y cobre para producir brazaletes grabados en impresoras 3D. Una de las principales ventajas de este proceso es que el trabajo de grabado es manejado por la impresora.

Como tal, los brazaletes pueden ser terminados por la carga de la caja en sólo unos pocos pasos programados mecánicamente que no involucran la mano de obra que una vez requirió el trabajo de grabado.

La tecnología para la impresión en 3D basada en metal también está abriendo las puertas para que los fabricantes de maquinaria utilicen el DMLS para producir a velocidades y volúmenes que serían imposibles con los equipos de ensamblaje actuales.

Los partidarios de estos desarrollos creen que la impresión en 3D permitiría a los fabricantes de máquinas producir piezas metálicas con una resistencia superior a la de las piezas convencionales que consisten en metales refinados.

Mientras tanto, el uso de piezas 3D está tomando vuelo en la industria aeroespacial. En lo que ha sido el impulso más ambicioso de su tipo, GE Aviation planea imprimir inyectores de motor a una tasa anual de 35.000 unidades para 2020.

La gama de metales aplicable a la técnica DMLS es tan diversa como los distintos tipos de plástico para impresoras 3D:

Acero inoxidable

Ideal para imprimir utensilios, utensilios de cocina y otros artículos que puedan entrar en contacto con el agua.

Bronce

Se puede utilizar para hacer jarrones y otros accesorios.

Oro

Ideal para anillos, pendientes, pulseras y collares estampados.

Níquel

Apto para la impresión de monedas.

Aluminio

Ideal para objetos metálicos delgados.

Titanio

La opción preferida para accesorios fuertes y sólidos.

En el proceso de impresión, el metal se utiliza en forma de polvo. El polvo metálico se cuece para alcanzar su dureza. Esto permite a los impresores evitar la fundición y hacer uso directo del polvo metálico en la formación de piezas metálicas. Una vez terminada la impresión, estas piezas pueden ser electro-pulidas y puestas en el mercado.

El polvo de metal se utiliza con mayor frecuencia para imprimir prototipos de instrumentos de metal, pero también se ha utilizado para producir productos acabados y comercializables, como joyas. El metal pulverizado incluso se ha utilizado para fabricar dispositivos médicos.

Cuando se utiliza polvo de metal para la impresión en 3D, el proceso permite reducir el número de piezas en el producto final. Por ejemplo, las impresoras 3D han producido inyectores de cohetes que constan de sólo dos partes, mientras que un dispositivo similar soldado de la manera tradicional consistirá normalmente en más de 100 piezas individuales.

FIBRA DE CARBONO

Los compuestos como la fibra de carbono se utilizan en las impresoras 3D como capa superior sobre los materiales plásticos. El propósito es hacer el plástico más fuerte. La combinación de fibra de carbono sobre plástico ha sido utilizada en la industria de la impresión 3D como una alternativa rápida y conveniente al metal. En el futuro, se espera que la impresión en 3D de fibra de carbono reemplace el proceso mucho más lento de acumulación de fibra de carbono.

Con el uso de carbomorfos conductores, los fabricantes pueden reducir el número de pasos necesarios para montar dispositivos electromecánicos. Reducción del número de pasos con carbomorfos

GRAFITO

El grafeno se ha convertido en una opción popular para la impresión en 3D debido a su resistencia y conductividad. El material es ideal para piezas de dispositivos que necesitan ser flexibles, como las pantallas táctiles.

El grafeno también se utiliza para paneles solares y piezas de construcción. Los defensores de la opción de grafeno afirman que es uno de los materiales más flexibles de los que se pueden aplicar en 3D.

El uso del grafeno en la impresión recibió su mayor impulso a través de una asociación entre 3D Group y Kibaran Resources, una empresa minera australiana.

El carbono puro, que se descubrió por primera vez en 2004, ha demostrado ser el material más conductor de electricidad en pruebas de laboratorio. El grafeno es ligero pero resistente, lo que lo convierte en el material adecuado para una amplia gama de productos.

NITINOL

Como material común en los implantes médicos, el nitinol es valorado en el mundo de la impresión en 3D por su super elasticidad. Hecho de una mezcla de níquel y titanio, el nitinol puede doblarse en grados considerables sin romperse.

Incluso si se dobla por la mitad, el material puede ser restaurado a su forma original. Como tal, el nitinol es uno de los materiales más fuertes con cualidades flexibles. Para la producción de productos médicos, el nitinol permite a los impresores lograr cosas que de otro modo serían imposibles.

PAPEL

Los diseños se pueden imprimir en papel con tecnología 3D para conseguir un prototipo mucho más realista que una ilustración plana. Cuando se presenta un diseño para su aprobación, el modelo impreso en 3D permite al presentador transmitir la esencia del diseño con mayor detalle y precisión.

Esto hace que la presentación sea mucho más convincente, ya que da un sentido más vívido de las realidades de la ingeniería en caso de que el diseño se lleve a cabo.

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