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IMPRESIÓN 3D CON MATERIALES IGNÍFUGOS.

IDEA 1.61.

Asegúrese de que sus piezas impresas en 3D no ardan en llamas utilizando materiales ignífugos que puedan auto-extinguirse.

Asegurarse de que sus piezas y componentes impresos en 3D no son propensos a incendiarse fácilmente o a propagar las llamas es fundamental para diversas aplicaciones. Por lo tanto, el uso de materiales que puedan evitar la propagación del fuego es prudente y a menudo lo exigen los organismos reguladores.

Los polímeros ignífugos son especialmente importantes en las industrias aeroespacial y del automóvil. Pero incluso las pequeñas empresas que imprimen carcasas para productos electrónicos o los estudios de diseño que imprimen lámparas en 3D pueden beneficiarse de ofrecer productos ignífugos.

Una prueba de quemado de una pieza impresa en 3D de ABS (rojo) frente a un ABS ignífugo de Filoalfa (blanco) muestra que el ABS normal sigue ardiendo y fundiéndose mientras que el material ignífugo se extingue solo (Fuente: Filoalfa).

Si su pieza o producto debe cumplir una norma industrial de autoextinguibilidad, hay varios productos certificados en el mercado que cumplen los requisitos internacionales (hemos enumerado muchos de ellos a continuación). Sin embargo, muchos polímeros, como el PEEK y el ULTEM, son ignífugos por naturaleza y pueden no tener certificaciones específicas. Es posible que los fabricantes de estos polímeros hayan realizado sus propias pruebas sobre el material para asegurarse de que son ignífugos, pero no han pasado por el proceso de certificación.

Sin embargo, el ULTEM mezclado con otro polímero puede dejar de ser ignífugo. En este caso, el fabricante puede añadir una sustancia química ignífuga al material. Cada vez que un material de impresión 3D es una mezcla de polímeros, no hay manera de determinar su resistencia a la llama sin pruebas de laboratorio. No asuma que todos los filamentos basados en ULTEM o PEEK son ignífugos.

Aquí exploramos sus opciones para la impresión 3D con materiales ignífugos certificados en filamentos y polvos de polímero para el sinterizado selectivo por láser, así como la impresión SLA con resinas. Si no está seguro de que su aplicación necesite imprimirse con materiales ignífugos o de lo que significan las certificaciones, vaya hasta el final.

Materiales ignífugos (FR).

Markforged probó su filamento Onyx frente al filamento Onyx FR, resistente a las llamas. (Fuente: Markforged y el distribuidor de materiales del Reino Unido Solid Print3D).

 

MARCA Y MATERIAL TIPO DE POLIMERO PRODUCTO CERTIFICACIONES PRECIO
Formfutura ABSpro ignífugo abdominales Filamento UL 94 V-0 $ 35 / 500g

Ónix forjado con marcas FR Nylon relleno de fibra de carbono Filamento UL 94 V-0 $ 260/800 cc
Essentium TPU 90A FR TPU Filamento UL 94 V-0 y FAR 25.853 $ 98 / 750g
3DXTech Firewire ignífugo PC-ABS abdominales Filamento UL 94 V-0 $ 78/1 kg
3DXTech Firewire ABS-FR abdominales Filamento UL 94 V-0 $ 68/1 kg

BASF Ultrafuse PC / ABS FR PC / ABS Filamento UL 94 V-0 $ 52 / 750g 

DSM Novamid AM1030 FR Nylon Filamento UL 94 V-0 $ 212/1 kg
Clairant PA6 / 66 GF20 Nylon relleno de vidrio Filamento UL 94 V-0 $ 200/1 kg
Solvay Solef PVDF AM PVDF Filamento UL 94 V-0 $ 200 / 750g 

Kimya PEI 9085 PEI Filamento UL 94 V-0, FAR 25.853 y EN45545 $ 336/1 kg

Fibra de carbono Kimya PEKK Fibra de carbono PEKK Filamento UL 94 V-0 $ 590 / .5 kg

Sabic ULTEM 1010 PEI Filamento UL 94 V-0, FAR 25.853 y $ 165/1 kg
Lehvoss Luvocom 3F Peek CF 9710 BK Fibra de carbono PEEK Filamento UL 94 V-0 $ 120/1 kg
EOS PA 2210 FR Nilón Nylon Polvo de polímero LEJOS 25.853  
EOS PA 2241 FR Nilón Nylon Polvo de polímero UL 94 V-0 y FAR 25.853  
3D Systems DuraForm FR 100 polímero Polvo de polímero UL 94 V-0 y FAR 25.853  
CRP Tech Windform FR2 y FR1 compuesto Polvo de polímero LEJOS 25.853  
Cubicure Evolution FR resina SLA UL 94 V-0  
Henkel LOCTITE 3D 3955 resina SLA UL 94 V-0 y FAR 25.853

Qué significa ignífugo y por qué lo necesita.

Carcasa electrónica impresa en 3D (Fuente: Formlabs).

Los materiales ignífugos ralentizan la propagación del fuego porque son más resistentes a incendiarse y permanecer en el fuego, pero no son ignífugos. Están diseñados para minimizar el riesgo de que se produzca un incendio al entrar en contacto con una pequeña fuente de calor, como una pequeña llama o un fallo eléctrico.

Los materiales pueden conseguir ser ignífugos de varias maneras:

  • Utilizando productos químicos que reaccionan endodérmicamente cuando se calientan. Esto significa que las sustancias químicas que intervienen en la reacción absorben esencialmente el calor, reduciendo las temperaturas y ralentizando los incendios.
  • Liberar un gas inerte cuando se calienta, que actúa para sofocar las llamas cortándole el oxígeno.
  • Tener capas ardientes que protegen las capas no quemadas mediante el proceso de carbonización.

En general, cualquier componente de plástico cercano a la corriente eléctrica requiere algún tipo de resistencia o retardante al fuego. Las tuercas de los cables, las cajas de conexión y los soportes internos de los cables son ejemplos de componentes que corren el riesgo de incendiarse si se produce un problema eléctrico. Además, las máquinas industriales, las herramientas de bricolaje y los equipos domésticos, como los microondas, las tostadoras y los lavavajillas, contienen componentes ignífugos.

En las industrias automotriz y aeroespacial, el interior de los vehículos, como el interior de un avión o la cabina de un coche de carreras, también necesita evitar la propagación del fuego para proteger a los ocupantes humanos.

Certificaciones y normas para materiales ignífugos.

Una prueba de inflamabilidad UL 94 (Fuente: Spelberg).

En la tabla de productos anterior, observará una serie de normas de certificación que indican que un material es ignífugo, pero ¿qué significan realmente? Echemos un vistazo.

Underwriters Laboratories UL 94.

La norma UL 94 es probablemente la más común en materia de retardancia de la llama. Esta norma define el grado de ignifugación de un material sometiéndolo a pruebas específicas. El proceso de prueba para obtener esta certificación incluye que una pieza se prenda fuego repetidamente con una llama externa.

Para conseguir la codiciada calificación 94 V-0, la pieza debe presentar las siguientes propiedades:

  • Ardiendo durante menos de 10 segundos después de la primera y segunda quema. Esto demuestra la rapidez con la que las piezas fabricadas con el material dejaban de arder.
  • El resplandor después de la segunda llama debe durar menos de 30 segundos. Esto es una buena guía sobre la rapidez con la que la pieza se enfría después de ser incendiada. Cuanto más tiempo permanezca una pieza lo suficientemente caliente como para brillar, más probable será que vuelva a encender otra pieza cercana.
  • Después de prenderle fuego diez veces, no se permitió que goteara ningún material que pudiera encender la guata de algodón. El goteo de material que puede encender otro material es una señal de que un componente podría encender otros incendios en su entorno inmediato.
  • La combustión no podía consumir toda la muestra. Esta es una medida útil de la dificultad de que una llama se desplace a lo largo del material.

Con 94-V.0 la combustión se detiene en 10 segundos en una muestra vertical, 94-V.1, y 94-V.2 significa que la combustión se detiene en 30 segundos, y así sucesivamente hasta 94-5VA y 94-5VB, que indican que una muestra arderá pero dejará de arder en 60 segundos.

FAR 25.853. 

La FAA (Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos) diseñó una prueba de mechero Bunsen vertical para determinar la inflamabilidad de los materiales utilizados en el interior de los aviones, tanto en la cabina como en los compartimentos de carga. Se llama FAR 25.853, y no es raro ver un sello “FAR 25.853 – aprobado” en algunos productos de plástico. Para cumplir la norma, las muestras se mantienen en posición vertical dentro de un recinto y se aplica una llama de mechero Bunsen desde abajo durante 60 o 12 segundos. Una vez transcurrido el tiempo de aplicación de la llama, se observa el material. Se documentan el tiempo de la llama, el tiempo de ignición, la duración del quemado y el tiempo de la llama de goteo del material.

Sobre el autor: Alejandro Auerbach es ingeniero mecánico especializado en fabricación aditiva en Solid Print3D.

Artículo original disponible en: 3ALLDP.

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