filamento para impresión 3D

El filamento para impresión 3D es la materia prima termoplástica para las impresoras 3D de fabricación por deposición fundida . Existen muchos tipos de filamento disponibles con diferentes propiedades. ^{[ 1 ]}

El filamento viene en una variedad de diámetros y tipos, siendo los más comunes 1,75  mm y 2,85  mm, ^{[ 2 ]} aunque este último suele confundirse con el menos común de 3 mm. Los materiales más comunes son el PLA ( ácido poliláctico ), el PETG y el poliuretano termoplástico (TPU). ^{[ 3 ]}

El filamento consiste en un hilo plástico delgado y continuo enrollado en una bobina. ^{[ 4 ]}

El filamento para impresión 3D se crea mediante un proceso de calentamiento, extrusión y enfriamiento del plástico para transformar los gránulos en el producto final. Sin embargo, a diferencia de una impresora 3D, el filamento se extrae tirando de él en lugar de empujarlo a través de la boquilla. El diámetro del filamento viene determinado por el proceso que tiene lugar después de calentar el plástico, y no por el diámetro de la boquilla del extrusor. Se aplica una fuerza y ​​una velocidad diferentes al filamento al extraerlo del extrusor para definir su anchura, que suele ser de 1,75  mm o 2,85  mm de diámetro. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Filamento producido comercialmente

En la producción comercial, los gránulos de plástico son siempre blancos o transparentes. Se añaden pigmentos u otros aditivos al material antes de fundirlo para crear filamentos de color o filamentos con propiedades especiales, como mayor resistencia o propiedades magnéticas. Antes de la extrusión, los gránulos se calientan a 80  °C para secarlos y reducir su contenido de agua. Es fundamental que los gránulos estén secos, ya que muchos termoplásticos son higroscópicos y la extrusión de plástico húmedo provoca defectos dimensionales (esto también ocurre durante la impresión del filamento terminado [ ^{7 ] )} . A continuación, los gránulos se introducen en una extrusora de un solo husillo, donde se calientan y se extruyen para formar el filamento ^{[ 5 ]} . El diámetro se suele medir con un rayo láser (sin fundirlo) como parte de un mecanismo de control de calidad para garantizar el diámetro correcto del filamento. El filamento pasa entonces por un depósito de agua caliente que lo enfría, dándole su forma redonda. Finalmente, el filamento pasa por un depósito de agua fría para enfriarlo a temperatura ambiente. Luego se enrolla en una bobina para crear el producto terminado. ^{[ 5 ]}

El proceso de transformación del filamento de impresión 3D en un modelo 3D es el siguiente:

1. El filamento se introduce en la impresora 3D FDM.
2. El termoplástico se calienta por encima de su temperatura de transición vítrea dentro del extrusor.
3. El filamento es extruido y depositado por un cabezal de extrusión sobre una plataforma de construcción donde se enfría.
4. El proceso es continuo, construyendo capas para crear el modelo.

Entre los materiales comúnmente utilizados en la fabricación por deposición de filamento fundido (FFF), el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y el ácido poliláctico (PLA) se comparan frecuentemente debido a las diferencias en su rendimiento térmico y mecánico. El ABS se imprime típicamente a temperaturas de extrusión y de base más altas y generalmente se asocia con una mayor resistencia al impacto y una temperatura de deflexión térmica más alta. El PLA, por el contrario, se procesa comúnmente a temperaturas más bajas y se destaca a menudo por su rigidez y facilidad de impresión. Las propiedades mecánicas reportadas para ambos materiales varían según el grado, la orientación de impresión, la estructura de relleno y las condiciones de posprocesamiento, y se evalúan comúnmente utilizando métodos de prueba estandarizados como ASTM D638, ASTM D256 e ISO 527. ^{[ 27 ]}

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  La impresora 3D MELT ( Manufacturación de Tecnología de Capas Experimentales ) de la ESA puede imprimir poliéter éter cetona (PEEK).