Gestión de Humedad en Filamentos: Guía Completa para Prevenir Fallos de Impresión

¿Sabías que tus filamentos pueden absorber humedad y que esto puede causar todo tipo de problemas? Quizás hayas llegado a este post porque efectivamente estás teniendo problemas repentinos de calidad al imprimir y crees que puede ser por el filamento mojado.

En este artículo repasaré los diferentes filamentos y lo higroscópicos que son, es decir, cuánta humedad absorben y qué tan rápido, qué problemas surgen al imprimir con filamento mojado, y cómo solucionarlos secando el filamento.

¡Sin más preámbulos, empecemos!

¿Qué filamentos absorben humedad?

Todos los filamentos termoplásticos FDM absorben humedad en cierta medida, unos más que otros, pero todos son higroscópicos. Por ejemplo, el PLA se hinchará hasta 40 micras en un periodo de 150 horas de exposición a alta humedad, mientras que el Nylon, mucho más higroscópico, puede alcanzar su punto de saturación tras solo 24 horas de exposición.

Las instrucciones de almacenamiento de filamento deben tomarse en serio porque si el filamento que usas ha absorbido humedad, se notará en tus impresiones. La humedad crea burbujeo en la boquilla de extrusión que resulta en capas irregulares y eventualmente una superficie de impresión que parece la cara de un adolescente lleno de granos.

Esencialmente, no conseguirás las superficies lisas que buscabas si los filamentos que usas están mojados.

Diferentes tipos de filamento absorben humedad a diferentes ritmos, donde algunos absorben mucha humedad mientras otros como HIPS absorben muy poca. Los filamentos que absorben humedad se etiquetan como higroscópicos, y abajo tienes una lista de los diferentes tipos ordenados del más higroscópico al menos.

Filamentos Más Higroscópicos

1. PVA: Este filamento se usa mayormente para imprimir soportes y generalmente con impresoras de doble extrusión; un extrusor crea los soportes de PVA mientras el otro imprime el modelo 3D. El PVA es un gran filamento de soporte ya que es soluble en agua y reduce el tiempo de post-producción.
2. Policarbonato: También conocido como PC, tiene grandes cualidades como resistencia y resistencia al calor, pero como otros filamentos, absorbe humedad y debe tratarse con cuidado y almacenarse correctamente para evitar que se moje.
3. Nylon: A pesar de ser extremadamente resistente al calor e impacto, el Nylon tiene un gran inconveniente: absorbe humedad a un ritmo extremadamente rápido, ya que solo dos horas de exposición pueden hacerlo inutilizable.
4. PLA: Cuando no se usa, el PLA debe guardarse en recipientes herméticos. El filamento es muy popular por su facilidad de uso, pero no imprime tan bien una vez mojado.
5. ABS: El ABS es un copolímero compuesto por tres monómeros: Acrilonitrilo, Butadieno y Estireno. Tiene una tasa de absorción de humedad más lenta que el PLA pero debe almacenarse correctamente en recipiente hermético.
6. PETG: El almacenamiento de filamento PETG es importante ya que es higroscópico. Aunque absorbe humedad, el ritmo es mucho más lento que otros tipos, pero independientemente de esto, la exposición a la humedad debe prevenirse siempre.
7. HIPS: Originalmente creado como material de soporte, se usa cada vez más como filamento principal. De todos los tipos, HIPS es el menos afectado por la humedad y algunos afirman que no es higroscópico.

Problemas de imprimir con filamento mojado

Imprimir con filamento que ha absorbido humedad crea varios problemas:

No solo el filamento puede hincharse al exponerse a la humedad y aumentar su diámetro 20-40 micras lo que puede estropear la impresión, sino que el filamento saturado de humedad causará retrasos en la extrusión, y luego cuando la extrusión se detiene, el filamento seguirá saliendo de la boquilla. También puede causar atascos en el extrusor.

Puede haber rastros de vapor saliendo del extrusor, y el filamento se volverá "stringy" (con hilos), lo que arruinará tu impresión.

Esencialmente, imprimir con filamento mojado hará que las impresiones salgan con calidad inconsistente.

Cómo saber si un filamento ha absorbido humedad

El filamento saturado de humedad será más frágil en la bobina y tendrá menos flexibilidad. Oirás crujidos y chasquidos cuando el filamento se calienta en el extrusor e incluso podrás notar un poco de vapor y burbujas a veces.

El filamento tomará una textura extraña que se nota con "blobs" y "stringing" al salir de la boquilla, resultando en capas irregulares. Estas son las señales comunes de problemas de humedad, y si se detectan, es aconsejable parar la impresión y secar bien el filamento antes de continuar.

¿Cuánto tarda el filamento en absorber humedad?

El tiempo que tarda el filamento en absorber humedad hasta su punto de saturación varía entre tipos, ya que PLA y Nylon, por ejemplo, absorben a ritmos drásticamente distintos. El PLA se hinchará hasta 40 micras en 150 horas de exposición, mientras que el Nylon, mucho más higroscópico, puede alcanzar saturación tras solo 24 horas.

En una prueba donde se mezcló PLA con compuesto de caucho (RS), los resultados muestran la descomposición y debilidad continua del PLA con absorción controlada de humedad.

El test indicó un debilitamiento gradual de la resistencia a la tracción de la pieza de prueba. La pieza también se puso bajo condiciones de descomposición enzimática, y las propiedades de tracción del compuesto PLA/RS disminuyeron rápidamente.

¿Qué filamentos NO absorben humedad?

Todos los filamentos termoplásticos absorben humedad pero a ritmos distintos, dependiendo de los aditivos usados. Se dice que HIPS es el filamento que muestra más resistencia a la absorción de humedad. Algunos afirman que no es higroscópico porque no se han registrado oficialmente signos de la degradación habitual relacionada con absorción de humedad.

HIPS es un plástico muy fuerte y duradero y es similar en muchos aspectos a ABS, pero se califica como no higroscópico. HIPS se usa comúnmente en juguetes y cajas de CDs, sin embargo, el uso más común de HIPS es como material de soporte para otros filamentos como ABS, ya que se disuelve fácilmente en d-Limoneno o aceite de naranja.

Cómo mantener el filamento seco

Todos los filamentos deben guardarse en bolsas de vacío o en recipientes herméticos con paquetes de gel de sílice para absorber cualquier humedad, ya que esta es la única forma de asegurar que el filamento se mantenga seco. Además, guardar el filamento justo después de imprimir reducirá la exposición a la humedad y aumentará su vida útil.

El filamento se puede secar, sin embargo, pero mantenerlo en un ambiente libre de humedad desde el principio es tu apuesta más segura.

Cómo secar filamento mojado

El filamento mojado se puede secar usando un dispositivo especializado llamado secador de filamento, o incluso un deshidratador de alimentos normal. Sin embargo, para la mayoría, la forma más simple y efectiva es poner la bobina en el horno al menos 4 horas, y máximo 8 horas, a una temperatura 10°C-20°C por debajo de la temperatura de transición vítrea del filamento (40°C-50°C para PLA).

Aquí tienes los métodos en detalle:

Con Secador de Filamento

Esta es la mejor opción a considerar ya que ofrece un ambiente controlado libre de humedad que asegura que tu filamento estará siempre seco y listo para imprimir.

Un sistema de secado de filamento es fácil de operar y relativamente asequible. No solo seca el filamento sino que también sirve como almacenamiento seguro.

Un ejemplo de ahorro de tiempo en secado es la Sunlu Dryer BOX, una de las secadoras más asequibles y mejor valoradas; por supuesto estos dispositivos funcionan genial, pero no creo que sean necesarios en la mayoría de casos ya que son un poco excesivos.

En el Horno

Este es uno de los métodos más usados por aficionados a la impresión 3D por el simple hecho de que todos tenemos horno, y funciona hasta cierto punto.

Sin embargo, hay cosas a considerar, principalmente que el filamento no debe exponerse a temperaturas cercanas a su temperatura de transición vítrea, y el proceso generalmente tardará entre 4 y 8 horas en secar una bobina de PLA o Nylon en horno eléctrico.

Además, usar horno de gas puede funcionar, pero es mucho más difícil controlar la temperatura y pueden tener puntos mucho más calientes que otros, lo que puede acabar arruinando tu bobina.

Deshidratador de Alimentos

Usar un deshidratador de alimentos es una opción más segura que un horno convencional porque opera a temperatura más baja, pero aún así no es la opción ideal debido al tiempo extra requerido para secar el filamento correctamente.

¿Mejorará la calidad de impresión secar el filamento?

El filamento que ha absorbido humedad y se ha secado correctamente después funcionará igual de bien que filamento nuevo y completamente seco. La humedad en sí afecta la calidad de impresión, pero una vez eliminada del filamento, funcionará como si nunca hubiera estado expuesto a humedad.

¿Cómo afectará la humedad a las piezas impresas en 3D?

Una impresión 3D terminada seguirá afectada al exponerse a humedad o sumergirse bajo agua.

Se realizó un experimento usando PLA normal con 20% de Carburo de Silicio (SiC), y la impresión sumergida en agua destilada a 50°C se degradó en 58 días.

El ejercicio se repitió con mayor tasa de SiC y la impresión duró 140 días bajo las mismas condiciones. La estabilidad y resistencia a la tracción aumentaron inicialmente añadiendo SiC pero empezaron a disminuir con cantidades mayores.

El ABS no se vio afectado inmediatamente y mantuvo su resistencia a la tracción; sin embargo, la rigidez de la impresión disminuyó durante el envejecimiento mientras la deformación a rotura aumentó. Esto indicaba que la pieza se ablandó por exposición continua al agua.

Ahora, dejando el estudio aparte, cuando lees lo que dicen otros makers, parecen tener opiniones y experiencias muy distintas; algunos dicen que su PLA se vuelve frágil bajo agua en semanas, mientras otros experimentan lo contrario, donde sus piezas se sentían nuevas incluso tras 3 años bajo agua.

Por mi experiencia, hay muchas condiciones que deben cumplirse para que las impresiones se vuelvan frágiles en agua, como temperatura del agua lo bastante alta, exposición directa al sol (probablemente el mayor culpable), etc.

Escribí un post sobre cómo el agua afecta a piezas impresas en 3D, principalmente PLA, así que échale un vistazo.

¿Cuál es la vida media de una bobina de filamento 3D?

De media, el filamento 3D tiene una vida de 2-3 años en su empaque original, que suele ser al vacío, y si se guarda en las condiciones adecuadas. PLA o ABS pueden durar más de un año en condiciones óptimas (baja humedad, lejos de la luz solar y guardados a temperaturas razonablemente bajas). El almacenamiento ideal debería tener humedad de 10-13%.

Si quieres saber más sobre la vida media de bobinas de filamento 3D y cuánto duran realmente para imprimir, echa un vistazo a este artículo que escribí.

Conclusión

La humedad puede y afectará tanto al filamento como a las piezas impresas en 3D, por eso es tan importante guardar el filamento correctamente en bolsas al vacío o en recipientes herméticos con paquetes de gel de sílice.

Si olvidaste guardar tu filamento y se expuso a mucha humedad, ¡no te preocupes! Aún se puede secar y reutilizar sin problemas, pero deberías intentar mantenerlo lejos de la humedad todo lo posible ya que meter la bobina en el horno 4-8 horas no es tan divertido.

¡Espero que esta información te haya sido útil!

¡Que tengas un día maravilloso!

¿El filamento PLA absorbe humedad?

La naturaleza higroscópica del PLA significa que absorberá humedad si se deja expuesto largos periodos sin guardarse correctamente en recipiente sellado con cuentas de sílice o paquetes de gel de sílice. Una vez que el PLA ha absorbido humedad se volverá frágil y se romperá más fácil, e imprimir con él será más difícil. Sin embargo, hay formas de eliminar la humedad de una bobina que la restaurarán a su estado original.

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