Impresion 3D

IMPRESION 3D EN NYLON: TODO LO QUE NECESITAS SABER.

El nylon es conocido como un material fuerte y versátil. Siga leyendo para conocer la impresión 3D de nylon y cómo se crean las piezas con FDM, SLS y MJF.

Un hueso duro de roer.

El sinterizado de polvo se adapta perfectamente a la impresión 3D de nylon (Fuente: i.Materialise)

El nylon es un polímero sintético formado por poliamidas, que son polímeros unidos con enlaces de amida. En lo que respecta a la impresión 3D, el nylon suele considerarse un material “avanzado”, ya que la impresión requiere cierta habilidad y maquinaria especializada. El nylon puede imprimirse en 3D a partir de polvo o de filamento.

Propiedades físicas:

A pesar de ser un poco difícil de imprimir en 3D, el esfuerzo se ve recompensado por las propiedades del material. El nylon es una opción popular en la impresión industrial en 3D, ya que es fuerte, duradero y resistente a la abrasión. Si se imprime lo suficientemente fino, puede proporcionar una flexibilidad decente al tiempo que mantiene la resistencia.

El bajo coeficiente de fricción del nylon también significa que es muy adecuado para fabricar piezas móviles funcionales. Por ello, el nailon se utiliza a menudo para fabricar prototipos funcionales, bisagras vivas, engranajes y piezas de uso final similares.

Propiedades químicas:

Para entender completamente la impresión 3D con nailon, es importante conocer otras dos propiedades. Una, tiene un punto de fusión alto, y dos, es higroscópico, lo que significa que le encanta absorber la humedad. Esta segunda propiedad puede ser una ventaja, pero también tiene sus contras. Aunque la superficie de una pieza impresa permite que la pintura se adhiera muy bien, también absorbe la humedad del aire, lo que puede acabar afectando al rendimiento de la pieza.

En este artículo, vamos a profundizar en la impresión en nylon y en las diferentes tecnologías con las que se puede imprimir. ¡Empecemos!

Opciones tecnológicas:

La elección es tuya (Fuente: Craftcloud)

 

La impresión 3D de nylon puede realizarse con el modelado por deposición fundida (FDM) utilizando filamento de nylon, o con el sinterizado selectivo por láser (SLS) o la fusión por chorro múltiple (MJF) utilizando polvo de nailon. A continuación, explicaremos las diferencias entre estas tecnologías, cómo se utilizan para crear piezas de nylon y los pros y los contras de cada una.

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En el caso de la impresión con nylon, además de las opciones habituales de FDM, hay proveedores que imprimen con SLS y MJF, así como con polvos de PA 12 y nylon relleno de vidrio. Así que ahora, ¡vamos a saber qué significa todo eso!

FDM

FDM es la forma más barata de entrar en la impresión 3D de nylon (Fuente: Ultimaker)

La impresión en 3D con nylon puede ser costosa, ya que las impresoras MJF y SLS, así como los polvos que utilizan, no son nada baratos. Por suerte, es posible imprimir en 3D con nailon utilizando una impresora FDM combinada con un filamento de nylon especial.

Las impresoras 3D FDM utilizan filamentos, que se funden y luego se extruyen a través de una boquilla en la plataforma de construcción en capas, hasta que la pieza está completa. Aunque la impresión 3D de nylon en una impresora FDM es mucho más accesible que la SLS o la MJF, la calidad de una pieza de nylon impresa en FDM no es tan impresionante.

En primer lugar, no todas las impresoras FDM pueden manejar el filamento de nylon con facilidad. Es importante tener un extremo caliente de calidad (totalmente metálico) que pueda soportar temperaturas superiores a 250 °C. Además, el nylon es propenso a deformarse, por lo que la adherencia de la cama es un problema en sí mismo.

El filamento de nylon se presenta en diferentes variaciones, siendo las más comunes la PA 6 y la PA 66. Ambos tienen las propiedades estándar del nylon: fuerza, resistencia a la abrasión y bajo coeficiente de fricción, pero tienen un defecto importante: la alta absorción de humedad.

Almacenamiento e impresión:

El filamento de nylon requiere un lecho calentado y una alta temperatura de la boquilla (Fuente: SourceGraphics)

La alta absorción de humedad puede tener un impacto negativo en el filamento en forma de degradación. Cuando se degrada, el filamento empieza a perder sus propiedades, y el filamento de nylon puede empezar a degradarse en cuestión de horas. Para evitar este escenario, es crucial un almacenamiento adecuado.

Un simple recipiente hermético de plástico es una buena solución cuando no se utiliza el filamento, pero ¿qué hacer cuando se imprime? La solución ideal es una unidad de almacenamiento con control de la humedad, que además permite que el filamento entre en el extrusor. Si es demasiado tarde, y su bobina ya ha absorbido demasiada humedad, podría salvarse si seca adecuadamente el filamento.

Una vez que tengas claro el almacenamiento, será el momento de empezar a imprimir con filamento de nylon. Aunque siempre depende de la impresora y el material exactos que utilices, y siempre debes tener en cuenta los ajustes recomendados por el fabricante, aquí tienes un resumen de los ajustes básicos de impresión con nailon:

  • Temperatura de la boquilla: 240-290 °C.
  • Temperatura de la cama: Hasta 65 °C.
  • Superficie del lecho: Pegamento PVA en barra, Magigoo, Garolite, 3DLac.
  • Velocidad de impresión: 25-50 mm/s.
  • Velocidad del ventilador: 0-50%.
  • Caja: Recomendado, pero no necesario.

Trabajar con nylon es un poco difícil con una impresora FDM, pero si tienes el equipo, el material se adapta bien a SLS y MJF.

SLS

El SLS utiliza un láser para fusionar el polvo de nailon, capa por capa (Fuente: Formlabs vía YouTube)

El SLS utiliza un láser para sinterizar un polvo, capa a capa, hasta completar la pieza. Existen diferentes tipos de tecnologías de sinterización láser hay adaptaciones para el metal y el vidrio pero la mayoría de las impresoras 3D SLS están orientadas a los polímeros.

Materiales:

Uno de los principales materiales utilizados con el SLS es el nylon, concretamente los polvos de nylon PA 11 y PA 12. Los polvos de PA 11 se utilizan para piezas que requieren resistencia a los rayos UV y a los impactos, mientras que los de PA 12 se prefieren para mejorar la resistencia y la rigidez de las piezas. También hay polvos de PA reforzados, también conocidos como polvos compuestos de nylon, que suelen contener partículas de fibra de vidrio, aluminio o carbono además del nylon.

Ventajas:

Una vez terminadas, las piezas están completamente rodeadas de polvo no sinterizado, que también actúa como soporte de las piezas sinterizadas. Por suerte, con el SLS es posible reutilizar hasta un 50-70% de ese polvo no sinterizado para futuras impresiones. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, esto es una ventaja sobre el FDM, ya que cualquier material extruido como soporte generalmente no se convierte de nuevo en filamento para su reutilización.

En comparación con el FDM, el SLS es más adecuado para la impresión 3D con nylon. El nylon es ideal para fabricar piezas funcionales, y el SLS tiene la capacidad de producir piezas funcionales complejas y gana en resistencia al utilizar polvo en lugar de filamento.

Desventajas:

El inconveniente del SLS es su coste. Las impresoras 3D SLS industriales suelen tener un precio superior a los 200.000 dólares. La buena noticia es que en los últimos tiempos hemos visto llegar al mercado soluciones más asequibles, como la máquina de SLS de sobremesa Fuse 1 de Formlab´s, cuyo precio ronda los 10.000 dólares. Por los polvos, hay que pagar al menos 60 dólares por kilo.

MJF

Gracias a MJF, HP es una de las firmas líderes en lo que respecta a la impresión 3D en nylon (Fuente: CAD MicroSolutions)

MJF es una tecnología única de sinterización de polvo desarrollada por Hewlett Packard y lanzada en 2016. La MJF es similar a la SLS, pero también comparte un par de cosas con el chorro de aglutinante.

Cómo funciona:

Tanto la MJF como la SLS comienzan el proceso de impresión de la misma manera. Se distribuye una capa de polvo en la plataforma de construcción antes de que comience la sinterización. Sin embargo, mientras que en el SLS el láser comienza a sinterizar, el MJF introduce un paso adicional en el proceso de impresión en forma de agentes químicos.

Se rocía un agente de fusión sobre cada capa fresca de polvo, precisamente donde se sinterizarán las futuras capas. El agente de fusión está ahí para ayudar al polvo a absorber la energía de la fuente de calor de la impresora. Mientras que la SLS utiliza un láser de alta potencia, la MJF se basa en una luz infrarroja de alta potencia como fuente de calor. La luz infrarroja, junto con el agente de fusión, acelera el proceso de sinterización, por lo que la MJF suele ser más rápida que el SLS.

Ventajas:

Aunque ambas tecnologías son capaces de producir algunos detalles fenomenales en las piezas, la MJF aventaja al SLS en lo que respecta a los detalles de las impresiones. Esto se debe en parte a un agente de detallado, que ayuda a que los bordes sean lo más nítidos posible reduciendo ligeramente el potencial de fusión en el borde mismo de la pieza.

Una vez terminada la impresión, podrá reciclar el polvo no sinterizado, al igual que con el SLS. Sin embargo, la MJF permite reutilizar aún más polvo, incluso hasta el 80%. Aunque depende en gran medida de las máquinas exactas que se comparen, las máquinas MJF tienen un precio comparable al de las máquinas industriales de SLS, pero tienen tiempos de impresión más rápidos con un detalle potencialmente mayor.

Artículo original disponible en: ALL3DP

 

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