Cómo seleccionar un material para la impresión 3D con estereolitografía (SL)
Comparar los termoplásticos moldeados por inyección con los materiales "similares a los termoplásticos" en la estereolitografía
Son muchos los factores que inciden al comparar las propiedades de los materiales termoplásticos utilizados para el moldeo por inyección con los materiales parecidos empleados con tecnologías de impresión 3D como la estereolitografía (SL).
La SL es un proceso de impresión 3D de plásticos en la que se utiliza un líquido termoestable, no un termoplástico, que se va endureciendo por capas mediante radiación UV hasta que se forma la pieza final. Debido a esta diferencia esencial entre los métodos de fabricación, las propiedades de los materiales, como la resistencia a la tracción, la deflexión térmica o el módulo de flexión de las piezas obtenidas mediante estereolitografía pueden ser distintas de las de sus homólogas más convencionales. Además, la SL genera propiedades anisotrópicas cuyos valores en los ejes X, Y Z pueden variar en función de la orientación de fabricación, algo que solo sucede en los procesos de impresión 3D.
Con nuestro servicio de impresión 3D, ofrecemos una completa selección de materiales similares a los termoplásticos para SL. Sin embargo, seguramente lo más impresionante sean la versatilidad y el abanico de posibles aplicaciones de las piezas creadas mediante esta tecnología. En las tablas y los cuadros siguientes, describimos los distintos materiales y sus propiedades y los comparamos entre sí (y con los plásticos moldeados) para que puedas decidir la mejor manera de utilizar la SL.
Materiales similares al policarbonato
El material PC-Like Advanced High Temp (Accura 5530) es idóneo para piezas que requieren resistencia mecánica y rigidez combinadas con resistencia a altas temperaturas, como los componentes eléctricos o aquellos que van instalados bajo el capó de los automóviles. El endurecimiento térmico posterior permite reforzar la deflexión térmica de la pieza, aunque a expensas de su durabilidad. Ten en cuenta que este proceso cambiará el color de la pieza a un tono ligeramente ambarino.
Material blanco similar a la cerámica
El material Ceramic-Like White Advanced High Temp (PerFORM) se suele usar para carcasas de automóviles, cajas eléctricas, piezas para pruebas en túneles de viento y otros componentes que requieren gran tolerancia al calor y resistencia. Combina una tolerancia al calor superior con gran rigidez y resistencia mecánica. Se puede aplicar un proceso de endurecimiento técnico posterior para mejorar las propiedades mecánicas de la pieza y su resistencia al calor, aunque se volverá más quebradiza.
| Método de prueba |
PC-Like Advanced High Temp |
PC Lexan 940 |
Ceramic-Like White (Advanced High Temp PerFORM) |
|
|---|---|---|---|---|
| Absorción de agua | DIN EN 120 62 |
0.55 ± 0.15% (20 ºC, 50 % de humedad relativa) |
24 hr.: 0,15% |
0.35 ± 0.15% |
| Módulo E (plano X-Y) |
DIN EN ISO 527* | 3,400 ± 400 MPa | -- | 10,000 ± 1,000 MPa |
| Resistencia a la tracción (plano X-Y) |
DIN EN ISO 527* | 50 ± 10 MPa |
Límite elástico: 8990 psi/62,0 MPa |
70 ± 10 MPa |
| Alargamiento a la rotura (plano X-Y) |
DIN EN ISO 527* | 3 ± 2% | 90% | 1.5 ± 1% |
Cuadro 1: Comparación de dos materiales similares al PC y un termoplástico de PC moldeado respecto a cuatro categorías de propiedades.
*velocidad de prueba: 10 mm/min.
Materiales similares al ABS
ABS-Like Black (Accura Black 7820) presenta una alta resistencia mecánica y buena estabilidad dimensional, incluso en entornos de humedad elevada. Se trata de un material negro que suele utilizarse en piezas de automóviles, envasado de productos para el consumidor, carcasas eléctricas y juguetes gracias a su resistencia al impacto. Además, resulta fácil aplicarle un acabado secundario para darle un aspecto de calidad de producción.
MicroFine™ es un material exclusivo de Protolabs que permite crear características ultrafinas con microrresolución. MicroFine™ está disponible en verde o gris. Este material permite obtener un grosor de capa de 0,025 mm y características de tan solo 0,07 mm, lo que lo hace idóneo para aplicaciones en piezas de menos de 16 cm cúbicos.
ABS-Like Translucent/Clear (Somos Watershed XC 11122) es un material similar al ABS resistente, duradero y con baja absorción de la humedad. Es casi transparente, a semejanza de un plástico técnico. La gran transparencia de Watershed lo convierte en el material perfecto para el prototipado de lentes, los modelos de visualización de flujo y los microfluidos. Hay que tener en cuenta que se requieren operaciones secundarias para que el material quede funcionalmente transparente. Además, conservará un matiz azulado muy claro.
ABS-Like White (Accura Xtreme White 200) ofrece resistencia y durabilidad. Por ello, es ideal para aplicaciones que requieren elementos flexibles de encaje a presión. Cabe destacar que ABS-Like White (Accura Xtreme White 200) presenta el menor valor de deflexión térmica de todos los materiales para SL que ofrecemos en Protolabs.
|
ABS-Like Black |
MicroFine™ | ABS-Like Translucent/Clear (Watershed XC 11122) |
ABS-Like White (Accura Xtreme White 200) |
ABS Bayblend FR 110 (Moldeado) |
|
|---|---|---|---|---|---|
|
Absorción de agua |
0.25 ± 0.15% | 0.85% ± 0.15% (ASTM DS70-98) |
0.35 ± 0.15% | 0.65 ± 0.15% | 0,050 %; 23 ºC |
| Módulo E (plano X-Y) DIN EN ISO 527* |
3,000 ± 400 MPa | -- | 2,900 ± 400 MPa | 3,300 ± 400 MPa | -- |
| Resistencia a la tracción (plano X-Y) DIN EN ISO 527* |
55 ± 10 MPa | 60 ± 10 MPa (ASTM D638M) |
55 ± 10 MPa | 55 ± 10 MPa |
Límite elástico: 60 MPa |
| Alargamiento a la rotura (plano X-Y) DIN EN ISO 527* |
5 ± 3% | 8 ± 4% (ASTM D638M) |
6 ± 3% | 9 ± 5% | >50% |
Cuadro 2: Comparación de cuatro materiales similares al ABS y un termoplástico de ABS moldeado respecto a cuatro categorías de propiedades.
*velocidad de prueba: 10 mm/min.
Material de silicona True Silicone
Se suele utilizar en aplicaciones sanitarias (por ejemplo, en prótesis, tapones para los oídos o dispositivos ponibles) y también en otros sectores, como la automoción o la ingeniería mecánica (por ejemplo, en juntas o fundas). Es un material biocompatible que ha superado las certificaciones ISO DIN EN 10993-05 (Ensayos de
citotoxicidad in vitro) e ISO DIN EN 10993-10 (Ensayos de irritación y sensibilización cutánea). El material muestra alta resistencia a condiciones ambientales extremas, así como a diversos ácidos, bases y disolventes apolares. Las piezas impresas son repelentes al agua, aislantes y sumamente permeables a los gases.
| Elastosill R 3003/30 A/B LSR | Elastosill R 3003/50 A/B LSR | True Silicone A60 | Elastosill 3003/60 A/B Transparente | Elastosill 3003/70 A/B Transparente | ||
| Tecnología | Moldeo por inyección | Moldeo por inyección | Impresión 3DE | Moldeo por inyección | Moldeo por inyección | |
| Color | - | Transparente | Transparente | Traslúcido | Transparente | Transparente |
| Escala de dureza Shore A | - | 30 | 50 | 60 | 60 | 70 |
| Resistencia a la tracción | N/mm3 | 7.5 | 9.9 | 8 | 9.5 | 8.6 |
| Alargamiento a la rotura | % | 620 | 480 | 360 | 340 | 290 |
| Resistencia al desgarro | N/mm | 23 | 29 | 17 | 27 | 20 |
| Resistencia de rebote | % | 61 | 62 | >80 | 67 | 71 |
| Compresión | % | 10 | 13 | <15 | 12 | 12 |
| Densidad | g/cm3 | 1.09 | 1.13 | 1.15 | 1.13 | 1.13 |
Comparación entre True Silicone y la LSR Elastosill respecto a su dureza.
| Propiedad | Método de prueba | Valor | |||
| Color | - | Traslúcido | |||
| Escala de dureza Shore A | ISO 7619-1 | 20 | 35 | 50 | 60 |
| Densidad | ISO 1183-1 A | 1.05 g/cm3 | 1.08 g/cm3 | 1.11 g/cm3 | 1.13g/cm3 |
| Resistencia a la tracción (plano X-Y) |
ISO 37 Type 4 | 4.9 N/mm2 | 5.5 N/mm2 | 7.25 N/mm2 | 8.5 N/mm2 |
| Alargamiento a la rotura (plano X-Y) |
>1000% | 650% | 530% | 360% | |
| Resistencia al desgarro | ASTM D624 Type C | 5.8 N/mm | 10 N/mm | 11 N/mm | 17 N/mm2 |
| Resistencia de rebote | ISO 4662 | >80% | >80% | >80% | >80% |
| Compresión | DIN ISO 815-1 Type B | <25% | <20% | <20% | <20% |
Distintas durezas de True Silicone disponible en Protolabs y comparación entre ellas.
Cuadros comparativos de propiedades de materiales
En los cuadros siguientes se miden las propiedades de varios materiales similares a termoplásticos adecuados para la impresión 3D con estereolitografía: resistencia a la tracción, alargamiento a la rotura, absorción de agua y módulo E.
Resistencia a la tracción
Alargamiento a la rotura
Absorción de agua
Módulo E
Notas finales
A diferencia de los termoplásticos, la exposición a largo plazo a la luz UV y a la humedad alteran el aspecto y las propiedades mecánicas de los materiales para SL cuando no están protegidos mediante chapado o pintura. Con el tiempo, algunas piezas pueden deformarse, amarillear o volverse quebradizas. En muchos casos, las piezas creadas con estereolitografía no son adecuadas para su uso prolongado. Sin embargo, para las fases iniciales del prototipado, puede resultar muy útil conocer las ventajas a corto plazo de disponer de piezas con formas detalladas y que encajen bien.
Recuerda colaborar estrechamente con los expertos en impresión 3D, que te ayudarán a elegir el material adecuado para tu proyecto y a optimizar la orientación de fabricación en función de las aplicaciones de las distintas piezas. Consulta nuestra guía de materiales para impresión 3D si deseas obtener una visión más amplia de los materiales aditivos, tanto plásticos como metales, para todas las tecnologías.
Profundiza en tus conocimientos sobre estereolitografía en protolabs.es. Si tienes preguntas sobre la impresión 3D o cualquiera de nuestros servicios, ponte en contacto con un ingeniero de aplicaciones en [email protected] o en el teléfono +34 932 711 332.
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