La mayoría de la gente solía pensar que los modelos y piezas impresos en 3D eran frágiles y débiles. Sin embargo, mucho ha cambiado desde entonces en términos de durabilidad. Hoy en día, puede utilizar filamentos de impresora 3D resistentes que pueden soportar incluso las condiciones más duras.
Dicho esto, el filamento 3D que utilice ayudará a determinar lo resistente que será su modelo o pieza impresa en 3D. En situaciones críticas de carga, querrá utilizar filamentos de impresora 3D que puedan resistir la deformación.
Conocer la resistencia de su filamento le permitirá tomar mejores decisiones a la hora de elegir los mejores materiales para las piezas de su modelo y el diseño general que debería elegir.
Este artículo repasará brevemente algunos de los filamentos para impresoras 3D más resistentes disponibles en el mercado y destacará por qué se consideran los más resistentes. También aprenderás algunos consejos sobre cómo utilizar los filamentos para crear modelos impresos en 3D resistentes y duraderos.
Sin embargo, antes de empezar, vamos a entender la fuerza en este contexto un poco más.
¿Qué significa resistencia?
Hay muchas cosas que ayudan a determinar la resistencia de un filamento de impresora 3D, pero este artículo se centrará principalmente en la resistencia a la tracción. Esta medida se asocia normalmente con el alargamiento a la rotura.
El alargamiento a la rotura mide hasta dónde se puede tirar y estirar el material antes de que se rompa, y también se puede utilizar para medir la resistencia al impacto del componente.
Sin embargo, es esencial tener en cuenta que el material que utilices no siempre determinará la resistencia de tus piezas impresas. Los ajustes de impresión, los métodos de posprocesamiento y el tipo de diseño también pueden afectar a la resistencia del modelo 3D.
Dicho esto, los filamentos de policarbonato suelen ser los más resistentes de todos. Esto se debe a que los filamentos de policarbonato tienen estructuras mecánicas únicas que se han probado específicamente tanto para la resistencia como para la fuerza. Como resultado, el policarbonato es un componente muy utilizado en el campo de la ingeniería.
Tipos de resistencia
- Resistencia a la tracción
Indica cuánta deformación puede soportar el material cuando se estira o se tira de él. Esta clasificación da a los usuarios una idea de cuánto pueden cargar o estresar el objeto antes de que se rompa o falle. Los filamentos de fibra de carbono, policarbonato y PEEK tienen algunas de las mejores clasificaciones de resistencia a la tracción.
- Resistencia al impacto
Mide la capacidad del filamento para soportar impactos sin fracturarse ni romperse. Cuanto mayor sea la resistencia al impacto del filamento, menor será la probabilidad de que se fracture o se rompa cuando se someta a una tensión repentina. El nailon y el policarbonato son ejemplos de filamentos con una resistencia al impacto excepcional.
- Resistencia química
La resistencia química entra en juego cuando se trabaja en entornos hostiles y con componentes químicos. Los filamentos de PEEK, Policarbonato y Nylon tienen una gran resistencia química y son ideales para su uso en entornos químicos agresivos.
Filamentos más resistentes para impresoras 3D
Así que ahora que conoces algunos de los puntos fuertes que vamos a tocar, aquí está la lista de los filamentos 3D más fuertes del mercado.
1. Filamentos de Policarbonato
Los filamentos de policarbonato (PC) son conocidos por su resistencia a la temperatura, su resistencia a los impactos y su extraordinaria dureza. Es un filamento 3D fuerte que tiene cualidades ligeras y transparentes. Los de 3DXTECH son de los mejores del mercado.
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Un estudio reciente ha demostrado que los filamentos de policarbonato tienen una resistencia a la tracción de más de 5200 PSI, lo que los convierte en uno de los filamentos para impresoras 3D más resistentes.
Los filamentos de policarbonato tienen una gran resistencia a los rayos UV y a los productos químicos y pueden soportar temperaturas de hasta 140 grados centígrados. Además, puede utilizar filamentos de policarbonato como aditivo para mejorar las propiedades de un filamento ABS. Juntas, estas características le permitirán imprimir prototipos funcionales.
Los filamentos de policarbonato tienen una temperatura de transición vítrea muy superior a la de los filamentos de plástico normales, por lo que también son resistentes a altas temperaturas. Los filamentos de ABS son los más parecidos a los policarbonatos en cuanto a resistencia, pero siguen teniendo un índice de resistencia a la temperatura 40 grados centígrados inferior al de los policarbonatos.
Puedes doblar impresiones finas de policarbonato a temperatura ambiente sin preocuparte por grietas y dobleces. Los filamentos de policarbonato tienen una capacidad de levantamiento de peso de alrededor de 865 libras y un índice de resistencia de 9800 PSI. Para imprimir correctamente, necesita una cama calentada a 110 grados centígrados.
2. Filamentos ABS
Los filamentos de ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno) son algunos de los primeros termoplásticos para impresión 3D. Sin embargo, sigue siendo un material relativamente popular debido a su bajo precio y versatilidad.
Desafortunadamente, cada vez más personas están empezando a preferir los filamentos de ASA y PETG sobre los filamentos de ABS debido a sus cualidades superiores.
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Un estudio reciente mostró que los componentes de ABS tienen una resistencia a la tracción de más de 4500 PSI, lo que da a los filamentos de ABS calificaciones de resistencia a la tracción más bajas en comparación con los filamentos de policarbonato. Sin embargo, algunos aún optan por ABS en lugar de policarbonatos debido a su accesibilidad y relativa facilidad de impresión en 3D.
Puedes usar filamentos de ABS para imprimir componentes automotrices y prototipos funcionales. Esto es vital en escenarios donde el producto final necesitará poder manejar niveles de temperatura elevados, como en un vehículo expuesto a la luz directa del sol.
También puedes usar acetona para postprocesar tu modelo impreso en 3D con filamento de ABS. Esto le dará a tu modelo impreso un acabado suave con un aspecto general brillante. Por eso, es posible que desees considerar los filamentos de ABS si deseas imprimir figuras y modelos estéticos.
Sin embargo, al igual que la mayoría de los termoplásticos de alta temperatura, los filamentos de ABS tienden a deformarse y doblarse con bastante facilidad. Entonces, aunque puedes usar este tipo de filamentos en muchas impresoras 3D económicas, será útil si imprimes dentro de un recinto para impresora 3D.
3. Filamentos de Nylon
Los filamentos de Nylon son reconocidos por su bajo coeficiente de fricción y su excepcional resistencia mecánica. El material de Nylon se utiliza comúnmente en la impresión 3D por SLS. Muchas unidades de impresoras 3D FDM pueden soportar estos filamentos de Nylon.
Los filamentos de Nylon tienen una calificación de resistencia al impacto de aproximadamente 75 kJ/m2, lo que es más alto que los filamentos de PETG, ABS y PLA, lo que hace que el Nylon sea uno de los mejores para aplicaciones de impresión 3D de alto impacto. Además, su bajo coeficiente de fricción y alta resistencia al impacto ayudan a hacerlo un material ideal para piezas de máquinas, engranajes, bisagras y accesorios.
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El problema con los filamentos de Nylon es que tienden a deformarse fácilmente y son higroscópicos por naturaleza, lo que son los mismos problemas que tienen los filamentos de policarbonato. Entonces, si deseas imprimir piezas en 3D de Nylon sin complicaciones, necesitarás crear un entorno de impresión finamente controlado y bien gestionado.
Los filamentos de Nylon tienen una increíble resistencia a la tracción de alrededor de 7000 PSI, mucho más de lo que obtendrás con otros filamentos. Es altamente resistente al calor y a los productos químicos, lo que lo hace perfecto para su uso en grandes organizaciones e industrias.
Los profesionales y expertos en la industria del nylon están buscando formas de mejorar este material mediante la mezcla de partículas de fibra de vidrio y fibra de carbono. Estas adiciones pueden ayudar a que este material sea más fuerte y resistente.
Mira un resumen de los mejores filamentos de nylon.
4. Filamentos de PEEK
Los filamentos de PEEK son uno de los materiales más confiables y confiables en el espacio de la impresión 3D. PEEK, que significa Poliéter Éter Cetona, es un termoplástico semicristalino. Es ampliamente reconocido por su alta resistencia química y su excelente resistencia.
Durante su fabricación, se lleva a cabo un proceso conocido como polimerización faseada a altas temperaturas. Este proceso lo hace altamente resistente a la degradación química, biológica y orgánica en casi todo tipo de entornos, con temperaturas de funcionamiento de alrededor de 250 grados Celsius.
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Debido a que los filamentos de PEEK facilitan los procesos de esterilización y ayudan a disminuir los niveles de absorción de humedad, las industrias en el campo médico los están utilizando cada vez más para todas sus necesidades de impresión 3D. Los filamentos de Poliéter Éter Cetona tienen una calificación de resistencia a la tracción de alrededor de 7250 PSI, lo que los convierte en un material termoplástico de alto rendimiento ideal para aplicaciones de alta gama.
Los filamentos de PEEK también tienen excelentes relaciones resistencia-peso. Su módulo de Young es similar al del hueso humano, lo que lo hace ideal para aplicaciones médicas. Su resistencia a altas temperaturas y propiedades livianas lo hacen útil en el mercado aeroespacial.
Este termoplástico de alta temperatura requiere un entorno de impresión específico para producir impresiones de calidad y no es fácilmente accesible, además de ser mucho más caro que otros termoplásticos. Como resultado, suele reservarse para aplicaciones industriales de gran envergadura. Sin embargo, si tienes la configuración adecuada y una impresora 3D adecuada, como la Creatbot F160, puedes obtener excelentes resultados con este tipo de filamento en casa.
5. Filamentos de TPU (Poliuretano Termoplástico)
Aunque los filamentos de TPU suelen ser flexibles, muestran mucha resistencia cuando se trata de resistencia química, resistencia a la abrasión, resistencia al impacto y resistencia al desgaste. También son muy duraderos y tienen excelentes propiedades de absorción de impactos.
La flexibilidad de un filamento de poliuretano termoplástico depende de los materiales que se mezclen juntos. Esto suele variar de un fabricante a otro, quienes pueden ofrecer alta elasticidad o alta rigidez.
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La mayoría de los filamentos de TPU pueden soportar cargas y tensiones increíblemente altas antes de romperse. Su excelente resistencia al desgaste, sus propiedades de abrasión de alta gama y su fuerte resistencia química lo hacen perfecto para imprimir prótesis, fundas de teléfonos, equipo de protección e incluso calzado.
Lo bueno de los filamentos de TPU es que no requieren impresoras 3D de alta gama y puedes usarlos a bajas temperaturas. Sin embargo, su naturaleza flexible dificulta la impresión de modelos 3D con extrusoras Bowden.
Necesitarás imprimir en 3D a velocidades muy lentas si quieres evitar atascar la boquilla caliente. Otra cosa que debes recordar es que configurar valores de relleno más altos con componentes de TPU resultará en piezas 3D más rígidas, y viceversa.
6. Filamentos de Fibra de Carbono
Los filamentos de fibra de carbono son filamentos delgados con una estructura de átomos de carbono. La resistencia aumentada de este material se debe a que los átomos de carbono están estructurados en un formato cristalino. Como resultado, estos son filamentos duraderos y fuertes perfectos para la industria automotriz y similares.
La relación resistencia-peso del filamento de fibra de carbono podría ser la más alta en comparación con todas las demás en esta lista. En pruebas de resistencia a la flexión en 3 puntos, la fibra de carbono muestra una resistencia a la tracción un 20 por ciento más alta que el aluminio y ocho veces más fuerte que los filamentos de ABS. Aparentemente, la fibra de carbono tiene una resistencia a la flexión de 540 MPa, 16 veces más rígida y cinco veces más fuerte que los filamentos de nylon como Onyx.
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La mayoría de las tiendas en línea de impresión 3D venden 2 kg de PETG con fibra de carbono por alrededor de $170 aproximadamente. Vale, sí, es un material de impresión 3D increíblemente avanzado, pero tendrás que desembolsar una buena cantidad de dinero para obtener este filamento de alta calidad. Es resistente a la degradación química y corrosión y es increíblemente ligero.
Además, su increíble resistencia le permite tener una estabilidad dimensional superior, reduciendo las posibilidades de contracción y colisiones. Todas las cualidades mencionadas anteriormente son las que ayudan a hacerlo un filamento ideal para las industrias automotriz y aeroespacial.
También puedes usar fibra de carbono para otros filamentos 3D, como Nylon, PETG y policarbonato. El material que proviene de esta combinación es un filamento 3D con fibras cortas incrustadas de carbono. Esto ayuda a aumentar la resistencia a la abrasión y la dureza. Además, en comparación con los modelos impresos usando filamentos 3D regulares, las piezas de filamento basadas en fibra de carbono pueden ser mucho más rígidas y livianas.
Debido a que los filamentos de fibra de carbono son tan duros, necesitarás una boquilla con punta de rubí o acero inoxidable al imprimir. Las boquillas de bronce estándar no funcionarán y se desgastarán más rápido de lo que puedas parpadear. Y nuevamente, asegúrate de imprimir a velocidades lentas con fibra de carbono si deseas un buen resultado final. La impresión a estas velocidades proporciona cualidades de impresión más consistentes y disminuye el riesgo de complicaciones por obstrucción.
Conclusión
Los estudios, calificaciones de resistencia y resultados de pruebas destacados en este artículo muestran que los filamentos de policarbonato son los más fuertes de todos los filamentos 3D. No solo son ideales para aplicaciones de alto rendimiento, sino que también tienen una excelente relación peso-resistencia.
Las mejores alternativas al policarbonato son los filamentos de ABS, Nylon y fibra de carbono porque, al igual que el PC, también tienen niveles de resistencia muy altos.
Dicho esto, todos los filamentos en esta lista son filamentos 3D de alta calidad que te permitirán producir algunas de las partes impresas en 3D más resistentes. La impresión 3D ha avanzado mucho y también lo han hecho las piezas y accesorios necesarios para una experiencia general agradable y exitosa. Así que con suerte, ahora sabes dónde reside la resistencia.
