¡El mejor material/filamento de impresión 3D para Gears!

Hay muchos tipos de filamentos de impresión 3D que se pueden utilizar para fabricar engranajes. Cada filamento tiene sus propias propiedades y comportamientos. Hay diferentes tipos como Nylon, ABS, PLA, PETG y otros.

La mayoría de las impresoras 3D vienen con un tipo de filamento, por lo que tendrás que invertir en otros si quieres experimentar con otros filamentos para diferentes propósitos, como imprimir engranajes.

Seleccionar un material apropiado para sus engranajes impresos en 3D no es tan simple como observar las propiedades mecánicas, ya que hay otros factores a considerar, como la facilidad de impresión, la calidad del acabado y el costo.

En este artículo, miro mis materiales favoritos para engranajes impresos en 3D. He estado experimentando con diferentes materiales de impresión 3D para hacer diferentes tipos de engranajes y esta es mi conclusión.

Mejor material/filamento de impresión 3D para engranajes

Básicamente, todos y cada uno de los filamentos termoplásticos tienen sus pros y sus contras. El nailon tiene la mejor resistencia, el PETG tiene el mejor rendimiento a baja temperatura, el ABS tiene la mejor resistencia al impacto y el PLA se encuentra en algún punto intermedio. Elegir entre esos materiales es una compensación basada en sus necesidades específicas.

En términos generales, el nailon durará más tiempo, el ABS sobrevivirá un poco más que el PLA, que a su vez sobrevivirá un poco más que el PETG.

El nailon es el mejor filamento para imprimir engranajes debido a su fuerza, resistencia a altas temperaturas y porque no requiere lubricación para que los engranajes funcionen correctamente. El PLA ocupa el segundo lugar en términos de resistencia, pero no puede soportar altas temperaturas y se deformará cuando alcance los 45°C-50°C. ABS y PETG no se recomiendan para engranajes.

1. Nailon

Yo diría que si quieres algo que no sea muy frágil y que sea fácil de imprimir, entonces quédate con Nylon. Es un bioplástico hecho de fuentes renovables que parece seda y se siente como seda cuando se imprime con él. Es resbaladizo al tacto, fuerte y flexible.

El bajo coeficiente de fricción, la alta temperatura de fusión y la alta adhesión entre capas del nailon lo convierten en el material ideal para engranajes impresos en 3D.

Sin embargo, la gran afinidad del nailon por el agua puede ser problemática, ya que puede crear resultados inconsistentes. Las impresoras de extrusión aplican el material de manera similar a una pistola de pegamento caliente y el problema es que el nailon absorbe el agua como una esponja, lo que hace que se hinche y cree todo tipo de problemas durante la impresión.

El filamento de nailon absorbe la humedad del aire, lo que hace que el filamento se hinche. Entre el 1 % y el 3 % de contenido de agua puede hacer que el material falle cuando se imprime, y entre el 5 % y el 8 % comienza a absorberse en la parte impresa en 3D.

Esto causa problemas no solo durante el proceso de impresión, sino que reduce significativamente la vida útil del producto terminado y lo hace inadecuado para uso en exteriores.

Dados estos puntos fuertes y defectos, el nailon sigue siendo un excelente candidato para los engranajes de impresión 3D.

Ahora veamos los tres materiales más utilizados en la impresión 3D; PLA, ABS y PETG.

2. PLA

Para la impresión 3D, hay muchas cosas buenas que se pueden decir sobre PLA. Comencemos con el hecho de que tiene un costo bajo, llegando a $ 20/Kg por carrete, y una vez que se tiene en cuenta el costo de la electricidad, dado que no se necesita una temperatura de impresión extremadamente alta como con el ABS, el PLA termina siendo un filamento fantástico en general.

Tiene una excelente flexibilidad y aún mantiene buenas características de resistencia y desgaste, por lo que considero que es un material mucho mejor para engranajes que el ABS y el PETG, pero no tan bueno como el nailon.

Sin embargo, el PLA no puede soportar altas temperaturas y comenzará a deformarse incluso si se deja afuera al sol durante el verano.

Así que tenlo en cuenta a la hora de decidir qué filamento usar; Si los engranajes estarán expuestos a altas temperaturas, entonces considere el nailon; si no, ¡el PLA hará maravillas!

3. ABS

Probablemente haya intentado hacer engranajes con ABS, solo para descubrir que el material en sí no es tan adecuado para los engranajes.

Por un lado, como debe imprimirse a una temperatura muy alta, con una cama caliente y en una impresora cerrada (generalmente), puede que te cueste un par de intentos conseguir que tus engranajes impriman correctamente, ya que el ABS es muy propenso a deformarse debido a su alta temperatura de impresión.

No solo eso, sino que si compara dos engranajes idénticos hechos de PLA y ABS, el que está hecho de ABS no puede soportar las mismas fuerzas que el PLA.

De hecho, pruébelo usted mismo:imprima un par de engranajes con cada material y, con unos alicates, aplique fuerza sobre los engranajes. Notarás que el que está hecho de ABS se aplasta fácilmente, mientras que el que está hecho de PLA es casi indestructible.

Por último, el ABS produce humos tóxicos durante la impresión, lo cual es otra razón para no usarlo, al menos no para engranajes.

4. PETG

PETG es generalmente un poco más barato que ABS y un poco más caro que PLA.

Tanto el PLA como el ABS son más baratos, más resistentes y más rígidos que el PETG, que en sí mismo es un buen material para algunas cosas, pero no es la mejor opción para el diseño general de equipos.

Después de revisar los datos sobre las propiedades de sus materiales, pongo al PETG al final de mi lista. Si bien es un material dúctil, también es más suave, más flexible y menos resistente a los arañazos que el ABS o el PLA, lo que lo convierte en una peor opción para los engranajes.

El PETG también es higroscópico, al igual que el nailon, y debe secarse previamente antes de su uso para evitar posibles problemas. Otra queja común sobre PETG es que es frágil. Una de las razones de esto es su temperatura de transición vítrea más baja, ya que comienza a ablandarse a los 80 °C, mientras que el ABS, por ejemplo, puede tolerar temperaturas de hasta ~100 °C, y el nylon hasta al menos 120 °C

Por lo tanto, dado que no es tan bueno para soportar altas temperaturas pero también sufre de un par de otros problemas, no recomendaría PETG para engranajes sobre Nylon o PLA.

Lubricación de engranajes impresos en 3D

La lubricación reduce la fricción y el desgaste. Ahora, no tengo una buena manera de medir las tasas de desgaste, así que no puedo decir si las piezas de plástico lubricantes las hacen durar más o no, pero puedo decirles por experiencia que en algunos casos, las piezas de plástico durarán más si están lubricados.

Si está utilizando engranajes de plástico con dientes en lugar de engranajes estriados más robustos, la lubricación puede reducir el desgaste y el ruido y también mejorar la eficiencia.

Sin embargo, los métodos comúnmente utilizados de "untar" una superficie con grasa o aceite para evitar el desgaste y la fricción son menos que ideales para personas sin experiencia, ya que a menudo usan el tipo de grasa incorrecto para PLA, ABS y PETG.

El primer paso para elegir un lubricante adecuado para engranajes es averiguar con qué tipo de plástico está trabajando. Diferentes tipos de plásticos responden a diferentes tipos de lubricantes. Una regla general es que los filamentos de plástico suelen ser a base de petróleo y serán compatibles con un lubricante a base de petróleo.

El nailon y el ABS son polímeros derivados de productos petroquímicos, por lo que estarán bien con el lubricante a base de aceite adecuado.

PLA y PET, por otro lado, tienden a tener una composición química más basada en plantas. Como tales, tienden a responder mejor a los aceites vegetales menos viscosos. Al cambiar el tipo de aceite o grasa que usa, puede adaptar el rendimiento de su impresora para satisfacer sus necesidades.

Los lubricantes blancos a base de litio, PTFE y silicona son adecuados para uso general. Son las mejores opciones para la longevidad sin necesidad de reaplicaciones frecuentes.

Sin embargo, el nylon, en general, tiene resultados muy aceptables y no es necesario agregar ningún tipo de lubricación física a los engranajes.

Hice un par de engranajes que han estado funcionando durante más de 3 meses sin lubricación de ningún tipo sin fallar un solo engranaje.

Impresión 3D de engranajes más resistentes

Si bien el factor más importante en términos de resistencia es el material en sí, hay un par de configuraciones de impresión que también pueden ayudarlo a lograr una pieza más resistente.

Asegúrese de que el filamento se haya calentado lo suficiente

En el modelado por deposición fundida (FDM), las capas impresas deben unirse para formar una pieza sólida; La primera capa se fusiona con la última capa, y así sucesivamente, y las temperaturas más altas generalmente resultan en una mejor "fusión" de las capas haciéndolas más fuertes.

Aumentar la superposición de relleno

La superposición de relleno es el área del perímetro que se superpone con una capa de relleno. El solape es necesario para conseguir una mejor resistencia entre el relleno y el perímetro.

Por lo general, aumentar la altura de la capa hará que sea más fácil lograr una buena unión entre una capa de relleno y el perímetro. Sin embargo, si elige hacerlo, debe evitar un aumento exponencial en la altura de la capa, ya que puede provocar que se curven las partes más pequeñas.

Deshabilitar o reducir el enfriamiento

La adhesión de la capa es extremadamente importante y la clave para lograrla es mantener la temperatura de impresión y la temperatura de la capa anterior lo suficientemente alta. Esto es más difícil de lograr cuando cada capa se enfría activamente.

El enfriamiento es un tema controvertido en la impresión 3D y las opiniones al respecto van desde "el enfriamiento es esencial para obtener impresiones de alta calidad" hasta "el enfriamiento no mejora la calidad de impresión en absoluto".

Hasta donde yo sé, la refrigeración es un gran problema para la impresión 3D. Permite fabricar piezas sin defectos, y muchas formas difíciles solo son posibles gracias al enfriamiento. Pero hay una compensación asociada con el enfriamiento, que es la calidad de la superficie a cambio de la resistencia.

Si su objetivo es lograr la máxima fuerza, reduzca el enfriamiento o desactívelo por completo.

Altura de capa óptima

Una de las "reglas" más importantes de las velocidades de impresión 3D es que al aumentar la altura de la capa, la velocidad aumenta, mientras que la fuerza y ​​la calidad de las impresiones 3D disminuyen.

Cuanto más estrecha sea la altura de la capa, mejor será la adhesión de la capa y, por lo tanto, menos espacio abierto para que se formen puntos débiles en la impresión.

¿Qué relleno debería usar para Gears?

La primera vez que pensé en imprimir engranajes, estaba seguro de que el 100 % de relleno produciría el engranaje más resistente en general.

Pero ese no fue el caso y los engranajes que imprimí con un 50 % de relleno eran tan fuertes como los que imprimí con un 100 %.

En resumen, no hay necesidad de superar el 50 % de relleno, al menos no según mi propia experiencia.

Tabla de comparación

Filamento	Calidad del equipo	Temperatura de la boquilla	Cama caliente	Riesgo de deformación	Facilidad de uso	Coste
PLA	Genial	180 °C – 230 °C	No requerido	Bajo	Fácil	$10 – $25
ABS	Pobre	230 °C – 250 °C	Aprox. 100°C	Moderado	Intermedio	$15 – $25
PETG	Pobre	230 °C – 250 °C	Aprox. 100°C	Bajo	Fácil	$15 – $20
Nailon	Mejor	230 °C – 260 °C	80 °C – 100 °C	Moderado	Intermedio	$50 – $65

Conclusión

El nailon es la opción obvia por todas las razones que mencioné, pero la mayoría de nosotros no tenemos el nailon listo para usar.

Sin embargo, PLA produce resultados fantásticos y crea engranajes fuertes y confiables y, afortunadamente, es un material que todos los fabricantes tienden a tener disponible y listo para imprimir.

Entonces, si tiene acceso a Nylon, use ese. De lo contrario, ¡PLA funcionará bien!

¡Espero que esta información haya sido útil!

¡Que tengas un día maravilloso!

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