Directrices para fabricantes: selección óptima de materiales para prototipos

Introducción

Vivimos en un mundo de plástico. Al despertar, lo primero es poner un trozo de plástico en la boca y cepillarnos los dientes. Sacamos comida de bolsas de plástico, la cocinamos con electrodomésticos de plástico, llevamos cosas de plástico al trabajo y conducimos coches que son 30% plástico. El plástico es barato, bien procesable y duradero. ¿Ideal para fabricar? Hay matices.

Existen miles de tipos de plástico para cada ocasión. ¿Cómo elegir el que se adapte a su producto? Puede pasar mucho tiempo buscando la fórmula perfecta. Pero antes, debería considerar plásticos comunes en etapas de prototipado. Encontrarlos es más fácil y las tecnologías de fabricación son más avanzadas para los materiales más extendidos. Aquí una lista de materiales populares para prototipado que le permitirán elegir cualquier fabricante sin buscar lejos ni caro.

Polimetilmetacrilato (PMMA)

Visión general. Puede que no haya oído el nombre PMMA, pero seguro conoce el vidrio acrílico. Se usa en todas partes: faros, ventanas, pantallas, lámparas.

Ventajas. PMMA es transparente y resistente a roturas, mucho más que el vidrio. Esas propiedades junto con resistencia a la corrosión permitieron su entrada en nuestras vidas. Además, es muy fácil de procesar: se puede cortar, fundir o moldear. Es rígido, dimensionalmente estable y funciona hasta 160 °C.

Desventajas. A pesar de ser más duro que el vidrio, sigue siendo frágil comparado con otros plásticos. Débil al agua y algunos hidrocarburos (elementos alquinos). En contacto con agua, el PMMA se hincha y los hidrocarburos lo disuelven.

Usos. Alternativa al vidrio donde su rotura es probable: semáforos, faros de automóviles. También en experimentos y demostraciones (ej. pruebas de canales aeronáuticos). En medicina, muchos dispositivos son de PMMA por ser transparentes y duraderos. Incluso algunas lentes. Si busca transparencia excepcional que se pueda pulir como vidrio o encapsular objetos en recintos transparentes, PMMA es su opción.

Nylon

Visión general. Donde el PMMA era rígido y frágil, el Nylon es flexible y fuerte. Lo interesante es que sus propiedades excepcionales permiten hacer fibras. Así que a veces también lleva ropa de plástico.

Ventajas. Muy flexible y a la vez fuerte, con excepcional resistencia al desgaste. No se rompe. Ligero y resistencia térmica superior a PMMA, hasta 195 °C.

Desventajas. No tan fuerte con químicos y corrosión. Se disuelve con ácidos, álcalis y líquidos fuertes. Peor bajo luz solar: UV debilita su microestructura. Se hincha bajo agua como PMMA. Alta tasa de contracción, malo para moldeo por inyección.

Usos. Lo más extendido son fibras: ropa, mochilas, servilletas, neumáticos. Por su resistencia y desgaste, se usa para piezas que rozan: cojinetes, engranajes.

Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS)

Visión general. ABS se ha vuelto popular con el auge de fabricación aditiva. Por su baja contracción, buenas propiedades de moldeo y bajo coste. Ahora es el plástico principal para prototipado rápido.

Ventajas. Resistente a la mayoría de agentes a los que otros plásticos son débiles: ácidos, álcalis. Muy brillante, ideal si quiere producto brillante. Resistente a impactos.

Desventajas. No muy fuerte comparado con otros. Temperatura de trabajo baja (<90 °C). Ligeramente tóxico, malo para juguetes. Tasa de contracción considerable.

Usos. Barato y bien formado, ideal para impresión 3D: muchas piezas personalizadas o autoimpresas. Por su brillo, algunos electrodomésticos y teléfonos lo usan para carcasas. Si no tiene presupuesto fuerte o no está seguro del diseño, sugiero imprimir o mecanizar prototipo en ABS para no pagar mucho.

Polioximetileno (POM)

Visión general. Este plástico tiene la microestructura más cercana a cristalina, con propiedades similares a metales, manteniendo ligereza.

Ventajas. Alta resistencia y resistencia a fatiga. Buena estabilidad a alta temperatura (hasta 166 °C). Muy rígido, resistente a corrosión, buenas propiedades de fricción. Uno de los pocos plásticos altamente resistentes a la humedad.

Desventajas. Contracción irregular, difícil de predecir, problema al fundir o moldear. Bastante duro por partículas de refuerzo, desafila herramientas al cortar.

Usos. Altas propiedades tensiles, usado para piezas de ingeniería y máquinas: bombas plásticas por sus propiedades de fricción. Piezas que absorben humedad se hacen de POM para que no se hinchen.

Policarbonato (PC)

Visión general. PC compite con vidrio y PMMA. Si hace algo transparente, elegirá entre estos. PC puede teñirse para vidrio coloreado y hay modificaciones opacas.

Ventajas. Mayor resistencia a impactos que PMMA o vidrio. Alta resistencia al calor, funciona above 150 °C.

Desventajas. Peor bajo UV: pierde transparencia con el tiempo. Se raya fácilmente, prototipos claros se cubren con film especial. No usar con alimentos u orgánicos: emite vapores dañinos con el tiempo.

Usos. Cualquier cosa transparente puede ser de PC como PMMA: faros automotrices, vidrio reforzado. Ampliamente usado en prototipado rápido, más que PMMA, por lo que prototipos PC son algo más baratos. Si quiere pieza transparente o teñida de alta resistencia, mire PC.

Aquí estaban los plásticos más extendidos. Recuerde: elija. Rígido o flexible. Considere condiciones de trabajo y temperatura. Haga análisis tensil. Decida si necesita transparencia.

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