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El modelado por deposición fundida (FDM), o fabricación de filamentos fundidos (FFF), es un método extremadamente popular en la tecnología de impresión 3D.El principio básico de la tecnología consiste en calentar y extruir el filamento de plástico para crear un objeto tridimensional apilándolo capa por capa en una plataforma de impresión. La razón por la que la tecnología FDM puede ser ampliamente utilizada en muchos campos se debe en gran medida a su capacidad para lograr una buena compatibilidad con una variedad de materiales, especialmente termoplásticos. Este artículo tiene como objetivo profundizar en algunas de lasMateriales más comunes utilizados en los procesos de modelado por deposición fundida.
¿Qué materiales se utilizan en el modelado por deposición fundida (FDM)?
La tecnología de impresión FDM se basa principalmente en una variedad de materiales plásticos, desde el ABS y el PLA fuertes hasta el TPE flexible, que son ampliamente utilizados. Además de plásticos, las impresoras FDM también pueden procesar materiales como metales, cerámicas y resinas. En el campo de la construcción, el proceso basado en la tecnología FDM está madurando gradualmente. El hormigón se imprime a través de una extrusora, de modo que todo el edificio se puede completar mediante impresión 3D en muy poco tiempo, como en unos pocos días. Además, las impresoras FDM son capaces de procesar materiales cerosos y pueden imprimir modelos 3D parafundición a la cera perdida de metal. Investigaciones experimentales más avanzadas han explorado la posibilidad de imprimir más materiales, incluidos materiales alimentarios y de tejidos orgánicos, que también se han impreso con éxito utilizando la tecnología de modelado por deposición fundida.
¿Cuáles son los termoplásticos más comunes utilizados en FDM?
En la tecnología de modelado por deposición fundida (FDM), lo siguienteTermoplásticosSon ampliamente utilizados debido a sus propiedades únicas:
PLA (ácido poliláctico)
El PLA es uno de los materiales más utilizados en la impresión 3D FDMy es adecuado para la mayoría de las necesidades de impresión. Se deriva de recursos vegetales naturales, como el almidón de maíz o la caña de azúcar, y, por lo tanto, tiene importantes ventajas ambientales. El PLA tiene una temperatura de impresión más baja y es adecuado para principiantes. La superficie impresa es lisa y el post-procesado es relativamente sencillo. Además, como material biodegradable, el PLA es respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, el PLA tiene poca resistencia al calor y puede deformarse cuando se expone a altas temperaturas durante mucho tiempo, lo que lo hace inadecuado para aplicaciones de alta temperatura o alta carga.
ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)
El ABS es un plástico de ingeniería ampliamente utilizado en la impresión FDMy tiene alta resistencia mecánica y resistencia al calor. A menudo se utiliza para fabricar piezas funcionales y componentes complejos, y es adecuado para productos que requieren alta resistencia y durabilidad. Los materiales ABS pueden soportar altas temperaturas, no se deforman fácilmente, son más económicos que otros materiales de ingeniería y son adecuados para la producción en masa. Sin embargo, el ABS liberará un cierto olor durante el proceso de impresión, por lo que debe usarse en un entorno bien ventilado.
TPU (poliuretano termoplástico)
El TPU es un material flexible con excelente elasticidad y resistencia al desgaste, y se utiliza a menudo para imprimir piezas que requieren flexión, estiramiento o compresión. Es adecuado para la fabricación de piezas flexibles y elásticas, como suelas de zapatos, mangos y carcasas protectoras. El TPU tiene una fuerte resistencia al desgaste y es adecuado para imprimir piezas que necesitan soportar la fricción a largo plazo. También es resistente al aceite y a los productos químicos y es adecuado para imprimir piezas que están expuestas a entornos químicos o al aceite. Sin embargoLos materiales de TPU son relativamente difíciles de imprimiry la configuración de la impresora debe ajustarse para garantizar una impresión fluida.
Nailon
El nailon es un plástico de ingeniería fuerte y duradero ampliamente utilizado en automóviles, aviación, medicina y otros campos. Tiene alta resistencia y buena resistencia al desgaste, y es adecuado para la fabricación de piezas funcionales. El nailon muestra una buena resistencia a la exposición química y también es algo higroscópico, por lo que se debe prestar especial atención a la impermeabilización durante el almacenamiento. La impresión en nailon tiene una amplia gama de aplicaciones y es especialmente adecuada para la fabricación de componentes funcionales como engranajes y rodamientos.
PETG
El filamento PETG es un material con una fuerte resistencia química y transparencia, y es ampliamente utilizado enImpresión 3D de piezasque requieren mayor resistencia y mejor transparencia. Combina las características de facilidad de impresión del PLA con la durabilidad del ABS y es adecuado para una variedad de escenarios de aplicación. El PETG es más estable en entornos de alta temperatura y más fácil de imprimir queABS, lo que lo hace muy popular en el campo industrials.
¿Qué materiales de alto rendimiento están disponibles para FDM?
En la tecnología FDM (modelado por deposición fundida), los materiales de alto rendimiento se utilizan cada vez más. Estos materiales suelen tener excelentes propiedades físicas, químicas y mecánicas y pueden satisfacer las necesidades de aplicaciones de alta gama. Estos son algunos materiales de alto rendimiento disponibles para FDM:
PEEK (polieteretercetona)
- Propiedades:El PEEK es un polímero termoplástico semicristalino con una absorción de humedad extremadamente baja, excelente resistencia al calor, propiedades mecánicas y estabilidad química.
- Aplicaciones:Debido a su combinación única de propiedades,El PEEK es ampliamente utilizado en los campos aeroespacial y médico. En la industria aeroespacial, el PEEK se puede utilizar para fabricar piezas de aeronaves como abrazaderas, mangueras de alta presión y conductos eléctricos para reducir el peso y mejorar el rendimiento. En el campo de la medicina, el PEEK es adecuado para la fabricación de dispositivos médicos e implantes, como prótesis, implantes e instrumentos dentales.
ULTEM (polieterimida)
- Propiedades:Los materiales ULTEM, como ULTEM 9085 y ULTEM 1010, ofrecen alta resistencia, retardancia de llama y excelente resistencia al calor y a los productos químicos. ULTEM 9085 también es un material con certificación FST (llama, humo y toxicidad) que cumple con los estrictos requisitos de transporte.
- Aplicaciones:Los materiales ULTEM son ampliamente utilizados en la industria aeroespacial, automotriz y otros campos que requieren alta resistencia, resistencia al calor y resistencia química. Por ejemplo, la resina ULTEM 9085 se utiliza en muchos productos aeronáuticos y aeroespaciales.
Filamento reforzado con fibra de carbono
- Características: La fibra de carbono se puede incrustar dentro de los filamentos como una capa de fibra continua o una hebra cortada, lo que aumenta significativamente la resistencia y la rigidez de la pieza mientras mantiene un peso bajo.
- Aplicaciones:Los filamentos reforzados con fibra de carbono son ampliamente utilizados en la industria aeroespacial, automotriz, equipos deportivos y otros campos. El uso de fibra de carbono puede mejorar las propiedades mecánicas de las impresiones FDM, permitiéndoles soportar mayores tensiones y cargas.
¿Qué materiales flexibles y especiales se pueden utilizar?
En la tecnología de impresión 3D FDM (modelado por deposición fundida), además de los plásticos de ingeniería comunes como el PLA y el ABS, también se puede utilizar una variedad de materiales flexibles y especiales para satisfacer las diferentes necesidades de la aplicación. Estos son algunos materiales flexibles y especiales disponibles para la impresión FDM:
Material flexible:
1. TPU
- Características: Suave y resistente, flexibilidad similar al caucho, resistente al estiramiento y al impacto.
- Aplicación: La impresión FDM de piezas de caucho, como sellos, suelas de zapatos, fundas de teléfonos inteligentes, etc., también se utiliza para la impresión de ropa.
Materiales especiales
1. CADERAS
- Características: Excelente resistencia al impacto, alta solubilidad, utilizado como material de soporte.
- Aplicación: Impresión de piezas con ángulos superiores a 45 grados, fácil de quitar la estructura de soporte sin dañar el objeto principal.
2. Madera
- Características: Las fibras de madera se mezclan con PLA para crear modelos de madera.
- Aplicación: Impresión de bambú, pino y otros productos de madera, la apariencia, la estructura y la textura son como la madera natural y biodegradables.
3. Material de textura metálica
- Funciones:Polvo metálicose mezcla con PLA/ABS para crear una textura metálica.
- Aplicación: FDM imprime modelos de apariencia metálica, como decoraciones, que muestran bronce, latón y otros efectos.
¿Cómo se comparan los materiales FDM con los SLA y SLS?
En comparación con SLA (estereolitografía) y SLS (sinterización láser de alta precisión), los materiales FDM tienen diferencias obvias en muchos aspectos. Aquí hay una comparación detallada de los materiales utilizados en esta tecnología de impresión 3D transparente:
| Proyecto | FDM | SLA | SLS |
|---|---|---|---|
| Materiales utilizados | Filamentos termoplásticos (por ejemplo, PLA, ABS) | Resina líquida fotosensible | Materiales en polvo (plásticos, metales, cerámicas) |
| Costes de material | Bajar | Superior | De medio a alto |
| Precisión de impresión | Relativamente bajo (espesor de capa de 0,1 mm a 0,4 mm) | Extremadamente alto (espesor de capa tan pequeño como 0,025 mm) | Moderado (espesor de capa de 0,1 mm a 0,2 mm) |
| Superficie | Hay rayas distintivas y un efecto de escalera | Suave y delicado | Depende del tamaño de partícula del polvo y del proceso de sinterización |
| Velocidad de impresión | Medio | Rápido | Relativamente lento |
| eficacia | Adecuado para la producción y la creación de prototipos a pequeña y mediana escala | Es adecuado para la producción de modelos de tamaño pequeño y alta precisión | Adecuado para la producción de personalización en masa |
| Costos de equipo | Bajar | Superior | De medio a alto |
| Post-procesamiento | Es posible que se requieran estructuras de soporte y que los costos de posprocesamiento sean más altos | Es necesario agregar productos químicos y pueden producir un olor acre | Es posible que se requiera un procesamiento posterior para mejorar la calidad de la superficie |
| Campos de aplicación | Educación, Prototipado Rápido, Fabricación | Fabricación de modelos de alta precisión (joyería, medicina, odontología) | Fabricación de piezas estructurales complejas de alta resistencia (automoción, aeroespacial) |
Resumen
La tecnología de modelado por deposición fundida (FDM) es popular por su compatibilidad con una amplia gama de materiales. Desde el PLA respetuoso con el medio ambiente hasta el PEEK de alto rendimiento, desde el TPU flexible hasta el nailon resistente,Materiales de impresión FDMtiene una amplia gama de opciones para satisfacer las necesidades de diferentes campos y aplicaciones. A la hora de seleccionar los materiales de impresión FDM, los usuarios deben tener en cuenta de forma exhaustiva factores como los requisitos de impresión, las propiedades de los materiales, el presupuesto y los escenarios de aplicación para optimizar la experiencia de impresión 3D y obtener los mejores resultados de impresión.
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Preguntas frecuentes
1. ¿Qué tipos de materiales se utilizan principalmente para la impresión FDM?
La impresión FDM utiliza principalmente termoplásticos, y estos materiales se introducen en la impresora en forma de filamentos. Los materiales más comunes incluyen PLA (ácido poliláctico), ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno), TPU (poliuretano termoplástico), nailon y PETG (tereftalato de polietileno-1,4-ciclohexanodimetanol). Además, existen algunos materiales de alto rendimiento como el PEEK (polieteretercetona) y materiales compuestos como los materiales reforzados con fibra de carbono que también se utilizan habitualmente en aplicaciones específicas.
2. ¿Cuáles son las características del material PLA?
El PLA es uno de los materiales más utilizados en la impresión FDM. Se deriva de recursos vegetales naturales como el almidón de maíz o la caña de azúcar, por lo que tiene ventajas ambientales. El PLA es fácil de imprimir, tiene una superficie lisa y casi no tiene olor al imprimir. Sin embargo, tiene poca resistencia al calor y puede deformarse cuando se expone a altas temperaturas durante mucho tiempo, lo que lo hace inadecuado para aplicaciones de alta temperatura o alta carga.
3. ¿Para qué escenarios son adecuados los materiales ABS?
El ABS es un plástico de ingeniería con alta resistencia mecánica y resistencia al calor, y se utiliza a menudo para fabricar piezas funcionales y componentes complejos. Es adecuado para productos que requieren alta resistencia y durabilidad, como piezas de automóviles, carcasas electrónicas, etc. Pero tenga en cuenta que el ABS puede liberar un cierto olor durante el proceso de impresión y requiere un buen ambiente de ventilación.
4. ¿Qué tiene de especial el material TPU?
El TPU es un material flexible con excelente elasticidad y resistencia al desgaste, y se utiliza a menudo para imprimir piezas que requieren flexión, estiramiento o compresión. Es ideal para imprimir artículos flexibles como suelas de zapatos, manijas y fundas protectoras. Sin embargo, la impresión de TPU es relativamente difícil y la configuración de la impresora debe ajustarse para garantizar una impresión fluida.
Recurso
1. Fabricación de filamentos fundidos
3. Alcohol polivinílico reforzado con nanotubos de carbono para el modelado de deposición fundida
