Seleccionar el filamento adecuado para prototipado o pieza final requiere conocer el filamento, estudiar la operación normal y condiciones anormales de la pieza, además de considerar las características de impresión y presupuesto, para conjugar todo en la opción ideal.

La impresión 3D ha revolucionado la manera en que creamos y prototipamos objetos, ofreciendo una gran variedad de materiales para adaptarse a diferentes necesidades y aplicaciones. Sin embargo, con tantas opciones disponibles, elegir el filamento adecuado puede ser un desafío. En esta entrada, te contamos como hemos encarado la selección del filamento al momento de prototipar o crear componentes finales como parte de nuestras soluciones, abordando los aspectos clave que se deben considerar para garantizar el mejor resultado posible. De antemano es importante exponer que todos los proyectos son diferentes y es la experiencia en el uso de los filamentos, lo que al final da la posibilidad de decantarse por uno u otro, con mayor certidumbre de éxito.

1. Conoce los Tipos de Filamentos

El primer paso para seleccionar el filamento adecuado es familiarizarte con los diferentes tipos disponibles. En Colombia se consiguen fácilmente los filamentos más comunes como el PLA (Ácido Poliláctico), el ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno), y el PETG (Tereftalato de Polietileno Glicol). Con ellos todos iniciamos nuestra carrera en impresión 3D, pero en temas de ingeniería aplicada y de desarrollo, es muy probable que los anteriores solo sirvan para crear los prototipos preliminares para validar el concepto y tengas que ir al siguiente nivel.

Es por ello que en FKL, estamos familiarizados con materiales como:

PP (Polipropileno)

El PP es conocido por su excelente resistencia química y a la humedad. Es un filamento ligero y flexible, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren durabilidad y resistencia a productos químicos como soluciones ácidas y alcalinas. Su baja densidad también significa que las piezas impresas son ligeras. Sin embargo, el PP puede ser un desafío para imprimir debido a su alta tendencia a deformarse, por lo que una cama caliente y una buena adhesión son esenciales para evitar problemas durante la impresión.

PC (Policarbonato)

El Policarbonato es un material extremadamente robusto y resistente al impacto. Ofrece una gran resistencia a temperaturas elevadas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren soportar condiciones extremas. El PC es ideal para piezas funcionales y componentes industriales, pero su alta temperatura de impresión y la tendencia a la deformación requieren una impresora 3D con una cámara cerrada y una cama caliente para obtener los mejores resultados. Además, el PC puede ser más difícil de imprimir que otros filamentos debido a ser propenso a agrietarse.

Nylon

El Nylon es un filamento muy versátil, conocido por su alta resistencia, durabilidad y flexibilidad. Es ideal para piezas que necesitan soportar cargas pesadas y resistir el desgaste. Su capacidad para absorber humedad puede afectar la calidad de impresión, por lo que es importante almacenar el filamento en un lugar seco y secarlo siempre antes de imprimir. El Nylon requiere temperaturas de impresión elevadas y una cama caliente para evitar la deformación y garantizar una buena adhesión.

ASA (Acrilonitrilo Estireno Acrílico)

El ASA es similar al ABS pero ofrece una mejor resistencia a la intemperie y a los rayos UV, lo que lo hace ideal para aplicaciones exteriores. Tiene una excelente durabilidad y resistencia a condiciones ambientales adversas, como exposición al sol y cambios de temperatura. Al igual que el ABS, el ASA requiere una cama caliente para evitar el warping, pero es más fácil de trabajar en términos de acabado superficial y adherencia.

Ryno (Rynoplast)

El Ryno es un filamento menos conocido pero cada vez más popular, especialmente en aplicaciones que requieren alta resistencia al impacto y flexibilidad. Es ideal para imprimir piezas que necesiten ser robustas pero que también requieran cierta elasticidad, como componentes automotrices o herramientas de uso intensivo. Ryno combina la durabilidad con una buena adherencia a la cama y tiene propiedades de absorción de impactos superiores, aunque puede requerir una impresora con capacidad para manejar temperaturas más altas.

Específicamente en FKL hemos trabajado con:

• Dahltram C-250CF (Modified PC / Carbon Fiber)
• Markforged Onyx (Nylon con fibras de carbono)
• BASF Ultrafuse® PC/ABS FR (Flame resistant)
• Polymaker PA6-GF (nylon con fibra de vidrio)
• MatterHacker Ryno
• Polymaker ASA
• Bambu ASA y PLA low weight (para piezas ligeras en drones)

2. Considerar las propiedades del filamento

Cada tipo de filamento tiene características únicas que pueden influir en la elección. Algunas propiedades clave a considerar son:

• Resistencia y Flexibilidad
• Resistencia a la humedad y a la intemperie
• Resistencia térmica
• Resistencia a fricción
• Facilidad de Impresión
• Estabilidad dimensional y condiciones de impresión

3. Conocer el comportamiento esperado de la pieza y el tiempo de operación en condicion normal

Antes de seleccionar un filamento para tu impresión 3D, es crucial conocer cómo debe comportarse la pieza final en su aplicación prevista. Cada tipo de filamento tiene propiedades específicas que afectan la resistencia, flexibilidad y durabilidad de las piezas impresas. Por ejemplo, el Nylon ofrece alta flexibilidad y resistencia a impactos, mientras que el PC proporciona robustez en condiciones extremas. Evaluar si la pieza necesita ser flexible, rígida, resistente a temperaturas altas o expuesta a elementos externos te ayudará a determinar cuál material es el más adecuado para cumplir con los requisitos funcionales de tu proyecto. Por ejemplo, es posible imprimir un ala de un drone casi con cualquier filamento, pero en este caso, deseamos reducir al máximo el peso; si el drone solo volará unas contadas misiones, es posible hacerlo con PLA LW, pero si lo deseamos para volar un largo tiempo, es posible que las condiciones ambientales deterioren el PLA, sobre todo los rayos UV y la humedad, por lo que seleccionar el ASA LW será mejor opción aunque un sacrificando algo de peso y a mayor costo.

4. Analizar las condiciones de operación a someter la pieza en condiciones atipicas

Otro aspecto fundamental es analizar las condiciones a las que estará sometida la pieza una vez impresa. Considera factores como temperatura, humedad, exposición a químicos y estrés mecánico en condiciones normales, PERO, SOBRE TODO, ANORMALES casos extremos, una buena gestión de riesgos siempre es tu mejor aliado para una pieza confiable. Por ejemplo, El ASA es ideal para aplicaciones exteriores debido a su resistencia a los rayos UV y a las condiciones meteorológicas adversas, mientras que el PP es más adecuado para entornos químicos o el PC/ABS FR es ideal para soportes o carcasas en entornos con cambios bruscos de temperatura o de elevada temperatura de operación a pesar que el comportamiento no demande grandes esfuerzos, resistencia o movimientos. Evaluar estas condiciones garantizará que el filamento seleccionado pueda soportar el uso previsto sin comprometer la integridad o funcionalidad de la pieza, asegurando así una mayor confiabilidad y rendimiento en condiciones reales de operación y en situaciones atípicas que podrían presentarse.

4. Presupuesto

El costo del filamento puede variar según el tipo y la calidad. El PLA suele ser más económico, mientras que los filamentos especializados como el ONYX o el Dahltram C-250CF pueden tener un precio más alto. Evaluar las necesidades y presupuesto antes de decantarse por uno u otro. A veces es factible realizar las validaciones de concepto en PLA y luego realizar un prototipo alpha o preliminar en el material deseado y configurando muy bien el slicing para reducir costos innecesarios (y tiempo).

6. Pruebas y Experimentación

En FKL siempre hacemos pruebas de concepto en escala 1:1 o 1:2 del sistema o mecanismo que estamos diseñando, de tal forma que las pruebas en el material final seleccionado son sometidos a pruebas para verificar el rendimiento previa la impresión de entrega. Muchas veces el material puede comportarse de manera distinta, y la práctica te ayudará a entender mejor las características de cada uno. Realizar pruebas te permitirá conocer cómo se comportan los diferentes filamentos tanto durante la impresión como en el mecanismo. El slice se convierte en algo tan importante como el mismo diseño CAD. Optimizar el diseño CAD no significa una mejor impresión, de hecho, robustecer el diseño puede beneficiar el slicing con un costo reducido en material de impresión, ganando resistencia y mejor acabado.

Seleccionar el filamento adecuado para tu impresión 3D es crucial para obtener resultados óptimos. Considera el tipo de filamento, sus propiedades, la función esperada, los contratiempos proyectados (gestión de riesgos), el entorno y tiempo de operación y el presupuesto.

En FKL puede encontrar múltiples filamentos para desarrollar tus prototipos, así como un equipo de trabajo dispuesto a ayudar en el diseño, métodos de fabricación, prototipado e inclusive en la producción de pequeños baches, ¡para que tu idea tome vuelo de forma pragmática!

Andrés Lobo, Msc.