Exploraremos los 9 tipos de filamentos avanzados más populares con los que puede imprimir en su impresora 3D doméstica para comprender sus diferencias, sus aplicaciones ideales y por qué es posible que desee comprobarlos.
Anteriormente, teníamos los 5 filamentos de impresora 3D más comunes que debes conocer y qué tipos de aplicaciones son las más adecuadas para cada tipo de filamento. Ahora pasamos a los filamentos más avanzados de grado de ingeniería, como los compuestos de nailon, policarbonato y carbono. Este tipo de filamentos se están volviendo cada vez más populares debido a la creciente popularidad de las impresoras 3D cerradas de consumo, como Kingroon KLP1 , QIDI Tech, etc., y las extrusoras y boquillas endurecidas que en realidad son capaces de imprimir este tipo de materiales.
Filamento de nailon
Para completar esta lista, comencemos con Nylon. En términos generales, el nailon es un material increíblemente duradero. Presenta una mayor resistencia al calor que la mayoría de los plásticos básicos, como ABS o PETG , y realmente sobresale en dureza, también conocida como durabilidad y resistencia, particularmente en la adhesión entre capas. Además, ofrece más ductilidad que otros plásticos, lo que significa que tiene mucha más flexibilidad, como el PETG, especialmente en piezas delgadas. Esto contribuye en gran medida a su dureza. El nailon también presenta una gran resistencia química, lo que lo convierte en una excelente opción cuando su pieza estará expuesta al aceite o solventes. Además, el nailon es bastante asequible en comparación con otros plásticos resistentes al calor que existen, como el PEEK.
Las desventajas, sin embargo, son que imprimir puede resultar bastante complicado. En primer lugar, los nailon son altamente higroscópicos y deben imprimirse directamente desde un secador de filamentos para obtener mejores resultados. En segundo lugar, este material es muy propenso a deformarse, por lo que es absolutamente imprescindible contar con un recinto.
En la impresión 3D, existen dos tipos diferentes de nailon que se utilizan habitualmente: PA-6 y PA-12. Los nombres indican el número de átomos de carbono en las unidades que se repiten, lo que a su vez dicta las diferentes propiedades de comportamiento del material. La PA-12, como ésta, por ejemplo, tiene una menor tasa de absorción de humedad, lo que la hace más estable en diversas condiciones ambientales, tanto durante como después de la impresión, además de una mayor flexibilidad. Pero PA-6, por el contrario, tiene mayor resistencia y rigidez, pero también se ve más fácilmente afectado por la humedad, tiene un punto de fusión más alto, lo que hace que sea más difícil de imprimir. Es por eso que cuando se trata de nailon viejo y simple sin la fibra de carbono en la que vamos a entrar, el PA-12 es generalmente más popular para la impresión 3D.
El nailon es más adecuado para cosas que necesitan soportar altas temperaturas, aplicaciones en las que la pieza será maltratada, golpeada, violada, vibrada o impactada repetidamente, y aplicaciones en las que realmente se desea esa alta ductilidad. Entonces, la lista de ejemplos específicos incluye engranajes de plástico, piezas de automóviles, bisagras vivas flexibles, herramientas de taller, juntas y cosas así.
Filamento de policarbonato - PC
Filamento de policarbonato a menudo abreviado como PC. Reconocido por su excepcional claridad y robustez, el PC destaca como uno de los termoplásticos más resistentes del planeta. En comparación con los plásticos estándar como ABS o PLA filamentoso , el PC, como el nailon, ofrece una resistencia al calor superior, lo que lo convierte en una excelente opción para aplicaciones que exigen una alta estabilidad térmica. Su resistencia es encomiable y su adhesión entre capas suele ser dramáticamente superior, lo que produce piezas robustas y cohesivas cuando se imprime en 3D.
Una de las características más distintivas de la PC es su impresionante resistencia al impacto. En términos de rigidez versus ductilidad, la PC se encuentra en algún lugar entre ABS y PLA en el lado más rígido, y Nylon en el lado más dúctil. Si bien todavía es bastante rígido y puede romperse, es capaz de absorber impactos importantes sin romperse. Esta resistencia, combinada con su altísima transparencia, es la razón por la que se utiliza con frecuencia en elementos como cristales a prueba de balas y lentes para gafas, aunque obviamente no en los impresos en 3D.
Además, si bien los filamentos especiales como PEEK pueden superar al PC en términos de ciertas condiciones extremas, el PC sigue siendo una opción mucho más económica para muchas aplicaciones que requieren un alto rendimiento pero no el máximo absoluto.
Sin embargo, la impresión 3D con PC no es para los débiles de corazón. Al igual que los nailon, el PC es bastante higroscópico, lo que puede afectar significativamente la calidad de impresión. Aunque su absorción de humedad es generalmente menor que la de los nailon, sigue siendo recomendable almacenar los filamentos de PC en un ambiente seco y considerar usar un secador de filamentos mientras los imprime. Además, la PC es conocida por su tendencia a deformarse, especialmente en impresiones más grandes. Existen algunas mezclas de PC, como la fabricada por Prusament o la PC K7 de Kexcelled, que pretenden combatir esto, pero incluso estas mezclas más fáciles de imprimir son, al final del día, PC, y se comportarán gusta.
Por lo tanto, utilizar una impresora cerrada y garantizar una cama caliente es esencial para obtener resultados óptimos, e incluso entonces, es posible que necesite calentar la cámara y/o utilizar productos de adhesión a la cama para reducir la deformación. Al considerar qué aplicaciones son más adecuadas para PC, piense en escenarios que exijan fuerza, claridad y resistencia al calor. Los casos de uso ideales incluyen proyectos con elementos de iluminación, por ejemplo, carcasas de iluminación, luminarias o cajas para dispositivos electrónicos con LED a través de los cuales desea brillar. La PC también es excelente para cosas como piezas de drones, contenedores transparentes, como contenedores o baldes, tanques para líquidos e incluso prototipos para pruebas funcionales en condiciones extenuantes. Su durabilidad y claridad lo convierten en el favorito de muchos miembros de la comunidad de impresión 3D.
Filamento PLA-CF
PLA-CF, que es esencialmente ácido poliláctico o PLA reforzado con fibra de carbono. En esencia, el PLA simple es un termoplástico biodegradable derivado de recursos renovables como el almidón de maíz o la caña de azúcar. Es uno de los favoritos entre los entusiastas de la impresión 3D debido a su increíble resistencia y rigidez, combinadas con su extrema facilidad de impresión y su mínima deformación. Lo creas o no, el PLA es tan fuerte que su colega YouTuber Clough42 descubrió que es superior al PA-CF en algunos casos, lo cual no creo que nadie esperara.
Sin embargo, cuando se infunde con fibras de carbono, como lo son estas versiones de varios colores, el PLA sufre una transformación que mejora algunas de sus propiedades mecánicas y al mismo tiempo reduce otras. Primero, la adición de fibras de carbono aumenta la rigidez y resistencia del PLA. Un poco. Es un poco engañoso porque una mayor resistencia es algo que se promociona en todos estos diferentes filamentos reforzados con fibra de carbono. Dependiendo de la calidad del filamento y las condiciones de impresión, es posible lograr una mayor resistencia en la dirección axial y algunas formulaciones de PLA-CF utilizarán fibra de carbono con tratamiento superficial y, como resultado, la adhesión entre capas no se ve muy afectada. como se ve en el PLA K6CF de Kexcelled. Sin embargo, debido a que las fibras de carbono son básicamente un contaminante en el material, generalmente también experimentará una menor resistencia entre capas. Este punto lo corroboraron los expertos de Kexcelled y Stefan de CNC Kitchen.
Cuando las empresas anuncian la resistencia de los filamentos de fibra de carbono, generalmente explican este punto con matices. Algunos consideran que el PLA-CF, como estos, es una especie de truco, cuyo principal beneficio es más estético que cualquier otra cosa. Esto no se debe solo a los hermosos acabados de textura mate que agrega el carbono, sino también a que, como ocurre con todos los compuestos de carbono de esta lista, agregar fibras de carbono mejora su estabilidad dimensional al reducir la deformación y hacer que las piezas queden mucho más limpias. Aunque el PLA realmente no sufre problemas de imprimibilidad ni deformación, agregar fibras de carbono puede hacer que este material sea más fuerte y rígido en algunos sentidos específicos. Pero sigue siendo EPL. No es un material de grado de ingeniería, por lo que aún conservará las desventajas del PLA, incluida la tolerancia absolutamente cero al calor. Es más, las fibras de carbono pueden tomar algunas de las malas características del PLA, como la fragilidad, y empeorarlas.
Si bien el PLA-CF, y en realidad todos los compuestos CF de esta lista, imprimen incluso mejor que sus contrapartes puras, también son increíblemente abrasivos. Esto significa que siempre que imprima con cualquier filamento compuesto de carbono, deberá asegurarse de imprimir con una boquilla de acero endurecido, rubí o diamante, idealmente. También deberá asegurarse de tener engranajes totalmente metálicos y experimentará un desgaste acelerado en los tubos bowden o en cualquier cosa que se encuentre en el camino del filamento.
En términos de aplicaciones, PLA-CF es ideal para componentes que necesitan un equilibrio entre resistencia y construcción liviana. Es adecuado para estructuras de drones, componentes de automóviles RC e incluso herramientas livianas. También es excelente para ahorrar dinero en prototipos porque exhibirá un comportamiento dimensional similar al PA-CF, pero cuesta considerablemente menos.
Filamento PET-CF
Si lleva algún tiempo imprimiendo en 3D, es posible que haya oído hablar del PET o PETG. PETG es definitivamente un filamento común en la impresión 3D. Tanto el PET como el PETG son tereftalato de polietileno; la "G" en PETG significa glicol modificado, lo que tiene un efecto sustancial en las propiedades del polímero.
El PET se utiliza habitualmente en botellas de agua y envases de plástico. Es conocido por su resistencia, durabilidad, resistencia a productos químicos y tolerancia a temperaturas ligeramente más altas. Es bastante rígido y puede ser semitransparente o transparente.
El PETG comparte muchas propiedades con el PET, pero es más flexible, lo que lo hace menos quebradizo y tiene una resistencia ligeramente menor a la temperatura. Desde el punto de vista de la impresión 3D, el PETG suele ser la opción preferida debido a que es más fácil de imprimir.
Las mezclas de fibras de carbono se encuentran entre mis filamentos favoritos. Las piezas impresas no sólo tienen un aspecto increíble, sino que la fibra de carbono también mejora la resistencia y rigidez de la pieza impresa. Como ventaja adicional, estos filamentos suelen ser más fáciles de imprimir y presentan menos hilos y deformaciones en comparación con sus homólogos no mezclados.
PET-CF, que carece de adición de glicol y en realidad cuenta con una mayor resistencia al calor que el PETG-CF. También presenta una menor susceptibilidad a la absorción de agua. Fibra de carbono PET adecuada tanto para piezas de uso general como para aplicaciones de alta temperatura. La ventaja de PETG-CF es su compatibilidad con impresoras abiertas asequibles.
Configuración de la cortadora para PET-CF
| Temperatura de la boquilla | 280-3200°C |
|---|---|
| Diámetro de boquilla recomendado | 0,4-1,0 mm |
| Tratamiento de superficie de construcción recomendado | Placa de construcción PEl o revestimiento con pegamento PVP |
| Temperatura de la placa de construcción | 60-80 ℃ |
| Distancia de separación de la balsa | 0,08-012mm |
| Velocidad del ventilador de refrigeración | APAGADO |
| Velocidad de impresión | 30-90 mm/s |
| Distancia de retracción | 1-3 milímetros |
| Velocidad de retracción | 1800-3600 mm/min |
| Material de soporte recomendado | Soporte de extracción rápida aeSupport™ S-Multi |
El rango de temperatura de impresión del filamento para PET CF está entre 280 y 320 °C. Por lo tanto, es imprescindible utilizar un hotend totalmente metálico para imprimir con este filamento.
Filamento de nailon de fibra de carbono
El siguiente en la lista es uno de los compuestos de carbono más populares para la impresión 3D: el nailon de fibra de carbono, como PA-CF o PAHT-CF. Estos filamentos vienen en varias formulaciones, incluidas las versiones PA-6 y PA-12, variantes de alto calor y estándar, cada una con características ligeramente diferentes según la marca y la aplicación.
La adición de fibras de carbono al nailon tiene como objetivo combinar la durabilidad y la resistencia al calor del nailon sin sacrificar la rigidez. Si bien el refuerzo de fibra de carbono mejora la rigidez, tiene una contrapartida: una reducción de la resistencia al impacto y la durabilidad general. Las piezas de fibra de carbono, una vez deformadas, tienden a fallar catastróficamente en lugar de deformarse gradualmente.
Para aplicaciones que requieren rigidez y alta resistencia al calor, el nailon de fibra de carbono tiene sentido. Sin embargo, para situaciones en las que la resistencia al impacto y la ductilidad son cruciales, el nailon puro es más adecuado. El vídeo enfatiza la importancia de considerar los requisitos específicos de cada aplicación para elegir el material adecuado.
Agregar fibras de carbono al nailon no solo mejora la rigidez sino que también mejora la imprimibilidad y la resistencia al calor. Esto es especialmente notable en el caso del nailon, conocido por ser difícil de imprimir. Las fibras de carbono reducen la deformación y mejoran la precisión dimensional, lo que hace que la impresión de nailon con fibra de carbono sea más accesible que la impresión de nailon puro.
Además, el nailon de fibra de carbono presenta una mayor resistencia a la temperatura, lo que lo convierte en una alternativa de consumo a los materiales de alto rendimiento como el PEEK. El vídeo menciona que, en comparación con el nailon simple, el nailon de fibra de carbono puede añadir entre 10 y 20 grados centígrados a su resistencia al calor.
Propiedades del nailon CF
| Propiedades físicas | Valor típico | Método de prueba | Condición de prueba |
|---|---|---|---|
| Densidad del material | 1,09 g/cm³ | ISO 1183 | 20℃ |
| 0,96 g/cm³ | ISO 1183 | 235℃ | |
| Índice de flujo de fusión | 9,92 g/10 minutos | ISO 1183 | 235 ℃, 2,16 kg |
| Tolerancia del diámetro | ±0,10 milímetros | ||
| Propiedades mecánicas | Valor típico | Método de prueba | Condición de prueba |
| Resistencia a la tracción | 54,5 MPa | ISO 527 | 50 mm/min |
| Elogación en el descanso | 103% | ISO 527 | 50 mm/min |
| Módulo de tracción | 500 MPa | ISO 527 | 50 mm/min |
| Resistencia al impacto Charpy | 86,2 KJ/m² | ISO 179 | 25 ℃, sin muescas |
| Dureza | 75 compartir D | ISO 7619 | |
| Propiedades termales | Valor típico | Método de prueba | Condición de prueba |
| Temperatura de fusión | 160℃ | ||
| Propiedades de impresión | Recomendado | Notas | |
| Temperatura de impresión | 235-260℃ | ¡Configuraciones recomendadas! Puede diferir según la impresora y el objeto, Pruebe su propia configuración antes de imprimir. |
|
| Almohadilla caliente | 80-105℃ | ||
| Adhesivo para cama | Utilice siempre el borde para una mejor adherencia a la cama. | ||
| Velocidad de impresión | 20-30 mm/s | ||
| Otras recomendaciones | cubrir alrededor de la impresora | Protección contra cambios de temperatura ambiente. | |
¿Cómo imprimir nailon CF?
Asegúrese de tener todo el hotend y extrusor de metal para impresión de Nylon o Nylon CF.
Hotends totalmente metálicos, como Se puede utilizar el hotend totalmente metálico de accionamiento directo de doble engranaje de Micro Swiss y los de E3D, Slice Engineering u otras marcas reconocidas. La clave es asegurarse de que el hotend esté completamente hecho de metal.
Otra mejora esencial es la boquilla. Para imprimir con abrasivos como la fibra de carbono, se recomienda cambiar a un acero endurecido, como Boquilla de acero endurecido microsuizo, con punta de rubí, o una boquilla como la Boquilla X de E3D.
Pasando a la cama calentada, la atención se centra en prepararla para imprimir con nailon, un material conocido por ser delicado y selectivo en términos de adhesión. Si bien el usuario suele utilizar una lámina de PEI para impresiones de PLA y PETG, el nailon requiere una superficie de construcción específica. Hay dos opciones recomendadas para esto: una cama de vidrio de borosilicato o un Gear Light. Aplique también una fina capa de pegamento en barra sobre la cama para mejorar la adherencia.
El siguiente paso crucial es abordar la naturaleza higroscópica del nailon. El nailon tiene una alta afinidad por la absorción de humedad, característica que comparte con otros termoplásticos como el PLA y el ABS, aunque en menor medida. Si bien la humedad absorbida por el PLA y el ABS generalmente no afecta significativamente la calidad de impresión, el nailon es una excepción y es esencial secarlo antes de imprimir. Se recomienda secar previamente el filamento Nylon/Nylon CF para garantizar resultados óptimos.
Hay varias opciones disponibles para secar filamentos, como el Sunlu Fila Dryer S1. Secar el filamento durante al menos seis horas bajo Se recomienda una temperatura de 55 °C para garantizar resultados satisfactorios. Este paso es crucial para prevenir problemas relacionados con la humedad durante el proceso de impresión con filamento de nailon de fibra de carbono.
Configuración de la cortadora para Nylon CF
Profundicemos en la configuración de la cortadora para imprimir con Nylon CF.
- temperatura de la cama: ~70°C
- temperatura del hotend: ~275°C
- velocidad de la primera capa: alrededor de 15 mm/s
- velocidad de velocidad: 40 - 50 mm/s
Es esencial tener en cuenta que estas temperaturas pueden necesitar ligeros ajustes según su impresora específica, su entorno y la presencia de un gabinete.
Para impresoras sin puentes o salientes difíciles, se recomienda no activar el ventilador de refrigeración para lograr la mejor adhesión de la capa interna. Sin embargo, si hay puentes importantes o voladizos pronunciados, se recomienda utilizar el ventilador de refrigeración a no más del 50 %. Este enfoque cauteloso ayuda a mitigar el riesgo de deformación, una preocupación común con el filamento de nailon.
Los casos de uso específicos del nailon de fibra de carbono incluyen soportes de ruedas que requieren rigidez y durabilidad, aplicaciones en talleres donde la rigidez bajo calor es esencial y piezas como soportes de montaje o herramientas utilizadas cerca de fuentes de calor como pistolas de calor o soldadores.
Filamento de fibra de carbono ABS
Ahora profundicemos en un filamento de fibra de carbono que no recibe tanta atención: el ABS-CF. A pesar de verse eclipsado por otros compuestos de carbono, ABS-CF tiene su propio conjunto de características y casos de uso.
ABS-CF es esencialmente ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) con fibras de carbono añadidas. Como se mencionó anteriormente, la adición de fibras de carbono mejora la imprimibilidad del material, haciéndolo más accesible, especialmente para aquellos familiarizados con los desafíos de imprimir ABS simple.
Si bien los principios generales del refuerzo de fibra de carbono siguen siendo los mismos (mejorar la rigidez, la resistencia axial y la imprimibilidad a costa de la asequibilidad y la adhesión de las capas), ABS-CF se destaca en aspectos específicos.
En primer lugar, al ser un plástico básico, el ABS es más asequible en comparación con materiales de ingeniería como el nailon. Esta asequibilidad se extiende al ABS-CF, lo que lo convierte en una opción rentable para quienes buscan refuerzo de fibra de carbono sin tener que gastar mucho dinero.
En segundo lugar, el ABS-CF destaca por su facilidad de impresión, superando a otros compuestos de carbono. Es menos higroscópico que filamentos como PETG-CF o PA-CF, lo que reduce los problemas de deformación. Aunque requiere un recinto, principalmente debido a los humos, el ABS-CF se considera más fácil de manejar en comparación.
Configuración de impresión recomendada para ABS-CF:
- Temperatura de la boquilla: 220-240°C, recomendamos boquillas de acero endurecido con un diámetro mínimo de 0,4 mm.
- Temperatura de la cama: 100-110°C
- Otros: La altura ideal de la capa es el 60% del diámetro de la boquilla. No recomendamos imprimir capas inferiores a 0,2 mm con filamentos reforzados con fibra de carbono.
- Preparación de la cama: el adhesivo Magigoo Bed Prep nos brinda los mejores resultados
- Cámara calentada: Recomendado, una cámara ayuda a reducir la deformación.
- Soportes: AquaTek X1 USM soluble en agua funciona muy bien para piezas complejas.
- Instrucciones de secado: 80°C durante 4 horas.
El ABS, como plástico base, es conocido por su durabilidad, lo que lo convierte en una opción común para una amplia gama de bienes de consumo. ABS-CF hereda esta durabilidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones, desde herramientas y juguetes hasta electrónica.
Si bien es posible que ABS-CF no sobresalga en un aspecto específico, ofrece un compromiso completo, que combina asequibilidad, imprimibilidad, durabilidad, resistencia, resistencia moderada al calor y rigidez. Se convierte en una opción adecuada para usuarios con impresoras cerradas que prefieren una alternativa rentable a los compuestos de carbono más caros como el PA-CF.
Las aplicaciones de ABS-CF incluyen piezas de automóviles sometidas a calor moderado, herramientas, soportes interiores que requieren alta rigidez (como los de equipos de cámaras o brazos robóticos) y otros escenarios que exigen un equilibrio de propiedades.
Filamento ABS-GF
El ABS-GF, o filamento de fibra de vidrio, reemplaza las fibras de carbono por fibras de vidrio, proporcionando propiedades mecánicas ligeramente diferentes y una alternativa más económica.
Las fibras de vidrio, a diferencia de las fibras de carbono, mejoran la resistencia a la tracción en lugar de la resistencia axial y la rigidez. Si bien las fibras de carbono contribuyen a mejorar la conductividad térmica y eléctrica, las fibras de vidrio no, lo que las hace potencialmente preferibles en entornos que involucran electrónica o electricidad.
Aunque existen diferencias matizadas en áreas como la resistencia a la abrasión, la consideración principal al elegir ABS-GF sobre otros filamentos avanzados suele ser el precio. Si bien ABS-CF podría ofrecer un mejor rendimiento general, ABS-GF se convierte en una excelente opción para quienes buscan una mayor resistencia a la tracción en sus impresiones sin un aumento significativo de costos.
ABS-GF encuentra aplicaciones en diversos escenarios, como carcasas de dispositivos electrónicos, cajas de herramientas, herramientas o mangos, donde su resistencia a la tracción mejorada puede resultar ventajosa. También es adecuado para la creación de prototipos de piezas que luego podrán reproducirse en fibra de carbono ABS para el producto final.