Mejores Filamentos 3D para Engranajes Duraderos y de Alto Rendimiento

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

La mayoría de impresoras 3D vienen con 1 tipo de filamento, así que tendrás que invertir en otros si quieres experimentar con diferentes filamentos para distintos propósitos como imprimir engranajes.

Seleccionar un material adecuado para tus engranajes impresos en 3D no es tan simple como mirar las propiedades mecánicas, ya que hay varios factores más a considerar, incluyendo facilidad de impresión, calidad de acabado y coste.

En este artículo, analizo mis materiales favoritos para engranajes impresos en 3D. He estado experimentando con diferentes materiales para hacer distintos tipos de engranajes y aquí está mi conclusión.

Mejor Material/Filamento de Impresión 3D para Engranajes

Básicamente, cada filamento termoplástico tiene sus pros y contras. El Nylon tiene la mejor resistencia, el PETG el mejor rendimiento a bajas temperaturas, el ABS la mejor resistencia al impacto y el PLA está en medio. Elegir entre ellos es un compromiso según tus necesidades específicas.

En general, el Nylon durará más, el ABS aguantará un poco más que el PLA, que a su vez aguantará un poco más que el PETG.

El Nylon es el mejor filamento para imprimir engranajes por su resistencia, resistencia a altas temperaturas y porque no requiere lubricación para que funcionen correctamente. El PLA es un cercano segundo en resistencia, pero no aguanta altas temperaturas y se deforma a 45°C-50°C. ABS y PETG no se recomiendan para engranajes.

1. Nylon

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

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

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

El filamento de Nylon absorbe humedad del aire, haciendo que el filamento se hinche. Entre 1% y 3% de contenido de agua puede causar fallos al imprimir, y entre 5% y 8% empieza a absorberse en la pieza impresa en 3D.

Esto causa problemas no solo durante la impresión, sino que reduce significativamente la vida útil del producto final y lo hace inadecuado para uso exterior.

Dadas estas fortalezas y defectos, el Nylon sigue siendo un excelente candidato para imprimir engranajes en 3D.

Ahora veamos los tres materiales más usados en impresión 3D: PLA, ABS y PETG.

2. PLA

Para impresión 3D, hay muchas cosas buenas que decir del PLA. Empecemos por su bajo coste, unos $20/kg por bobina, y si sumas el coste de electricidad, ya que no necesitas temperaturas de impresión tan altas como con ABS, el PLA acaba siendo un filamento fantástico en general.

Tiene excelente flexibilidad y mantiene buena resistencia y características de desgaste, por eso lo considero un material mucho mejor para engranajes que ABS y PETG, pero no tan bueno como Nylon.

Sin embargo, el PLA no aguanta altas temperaturas y empezará a deformarse incluso dejado al sol en verano.

Tenlo en cuenta al decidir qué filamento usar: si los engranajes estarán expuestos a altas temperaturas, considera Nylon; si no, ¡el PLA funcionará de maravilla!

3. ABS

Probablemente hayas intentado hacer engranajes con ABS, solo para descubrir que el material en sí no está tan bien adaptado para engranajes.

Por un lado, como necesita imprimirse a temperatura muy alta, con cama caliente y en impresora cerrada (generalmente), puede llevarte unos cuantos intentos hasta que los engranajes salgan bien, ya que el ABS es muy propenso al warping por su alta temperatura de impresión.

No solo eso, sino que si comparas dos engranajes idénticos de PLA y ABS, el de ABS no aguanta las mismas fuerzas que el de PLA.

De hecho, pruébalo tú mismo: imprime un par de engranajes con cada material, y con alicates aplica fuerza. Notarás que el de ABS se aplasta fácilmente, mientras que el de PLA es casi indestructible.

Por último, el ABS produce humos tóxicos al imprimir, otra razón para no usarlo, al menos no para engranajes.

4. PETG

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

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

Tras revisar datos sobre sus propiedades, pongo al PETG al final de mi lista. Aunque es un material dúctil, también es más blando, más flexible y menos resistente a arañazos que ABS o PLA, lo que lo hace peor para engranajes.

El PETG también es higroscópico, como el Nylon, y necesita pre-secado antes de usar para evitar problemas. Otra queja común es que es frágil. Una razón es su menor temperatura de transición vítrea, ya que empieza a ablandarse a 80°C, mientras que ABS tolera hasta ~100°C y Nylon al menos 120°C.

Así que, como no es tan bueno aguantando altas temperaturas y sufre otros problemas, no recomendaría PETG para engranajes sobre Nylon o PLA.

Lubricación de Engranajes Impresos en 3D

La lubricación reduce fricción y desgaste. No tengo una buena forma de medir tasas de desgaste, así que no puedo decir si lubricar piezas plásticas las hace durar más, pero por experiencia te digo que en algunos casos, las piezas plásticas durarán más si se lubrican.

Si usas engranajes plásticos con dientes en lugar de tipo estriado más robustos, la lubricación puede reducir desgaste y ruido y mejorar eficiencia.

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

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

Nylon y ABS son polímeros derivados de petroquímicos, así que irán bien con el lubricante a base de aceite adecuado.

PLA y PET, por otro lado, tienden a tener una composición química más vegetal. Como tales, responden mejor a aceites vegetales menos viscosos. Cambiando el tipo de aceite o grasa, puedes adaptar el rendimiento de tu impresora a tus necesidades.

Litio blanco, PTFE y lubricantes a base de silicona son adecuados para uso general. Son las mejores opciones para longevidad sin reaplicación frecuente.

Sin embargo, el Nylon en general da resultados muy aceptables y no necesitas añadir ningún tipo de lubricación física a los engranajes.

Hice un par de engranajes que llevan funcionando más de 3 meses sin lubricación de ningún tipo sin un solo fallo.

Impresión 3D de Engranajes Más Resistentes

Aunque el factor más importante para la resistencia es el material en sí, hay un par de ajustes de impresión que también pueden ayudarte a lograr una pieza más fuerte.

Asegúrate de que el filamento se ha calentado lo suficiente

En Modelado por Deposición Fundida (FDM), las capas impresas deben fusionarse en una pieza sólida; la primera capa se fusiona con la última, y así sucesivamente, y temperaturas más altas suelen resultar en una mejor "fusión" de las capas, haciéndolas más fuertes.

Aumenta la Superposición del Infill (Infill Overlap)

La superposición del infill es el área del perímetro que se superpone con una capa de infill. La superposición es necesaria para lograr mejor resistencia entre el infill y el perímetro.

Aumentar la altura de capa suele facilitar una buena unión entre una capa de infill y el perímetro. Sin embargo, si eliges hacerlo, debes evitar un aumento exponencial de la altura de capa porque puede provocar curling en piezas pequeñas.

Desactiva o Reduce el Enfriamiento

La adherencia entre capas es extremadamente importante y la clave para lograrla es mantener la temperatura de impresión y la de la capa anterior lo suficientemente altas. Esto es más difícil cuando cada capa se enfría activamente.

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

Por lo que sé, el enfriamiento es importante en impresión 3D. Permite hacer piezas sin defectos, y muchas formas difíciles solo son posibles gracias al enfriamiento. Pero hay un compromiso: calidad superficial a cambio de resistencia.

Si tu objetivo es máxima resistencia, reduce el enfriamiento o desactívalo por completo.

Altura de Capa Óptima

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

Cuanto más ajustada la altura de capa, mejor adherencia entre capas, y por tanto menos espacio para puntos débiles en tu impresión.

¿Qué Infill Debes Usar para Engranajes?

La primera vez que pensé en imprimir engranajes, estaba seguro de que 100% de infill daría el engranaje más fuerte.

Pero no fue así y los engranajes que imprimí con 50% de infill eran igual de fuertes que los de 100%.

En resumen, no hay necesidad de pasar de 50% de infill, al menos no en mi experiencia.

Tabla Comparativa

Filamento	Calidad Engranaje	Temp. Boquilla	Cama Caliente	Riesgo Warping	Facilidad Uso	Coste
PLA	Genial	180°C – 230°C	No requerida	Bajo	Fácil	$10 – $25
ABS	Mala	230°C – 250°C	Aprox. 100°C	Moderado	Intermedio	$15 – $25
PETG	Mala	230°C – 250°C	Aprox. 100°C	Bajo	Fácil	$15 – $20
Nylon	Mejor	230°C – 260°C	80°C – 100°C	Moderado	Intermedio	$50 – $65

Conclusión

El Nylon es la opción obvia por todas las razones mencionadas, pero la mayoría no tenemos Nylon listo para usar.

Sin embargo, el PLA da resultados fantásticos y crea engranajes fuertes y fiables, y por suerte es un material que casi todo maker tiene disponible y listo para imprimir.

Así que, si tienes acceso a Nylon, úsalo. Si no, ¡el PLA irá perfecto!

¡Espero que esta información te haya sido útil!

¡Que tengas un día maravilloso!

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