Explicación del filamento de impresión 3D HIPS:materiales, propiedades y usos

HIPS (poliestireno de alto impacto) se fabrica combinando caucho de polibutadieno y poliestireno puro. HIPS es un material termoplástico que posee algunas características únicas que no comparten la mayoría de los filamentos, que incluyen:baja higroscopicidad; solubilidad en d-limoneno (un disolvente químico); y buena resistencia al impacto. HIPS tiene la ventaja de ser rentable, de impresión rápida y duradero. Como beneficio adicional, puede servir como material de soporte para piezas impresas en ABS en 3D.

HIPS fue creado por Johann Eduard Simon, un boticario alemán. Se tomó y sintetizó la resina de un árbol de liquidámbar llamado estoraque. El resultado de la síntesis fue una sustancia aceitosa. Algunos días después, para su sorpresa, la sustancia se espesó y se volvió gelatinosa. A esta sustancia la llamó óxido de estireno. Sin embargo, pasó casi un siglo antes de que el producto se utilizara en aplicaciones industriales.

Actualmente, HIPS se utiliza en una amplia variedad de industrias para producir productos de consumo, incluidos juguetes, componentes electrónicos, remolques de bicicletas y envases de alimentos. Este artículo analizará en detalle el uso de HIPS para la impresión 3D:su composición, propiedades, limitaciones y aplicaciones, así como algunos consejos para una impresión exitosa con filamentos HIPS.

¿Qué es la impresión 3D HIPS?

Si bien el filamento HIPS se puede utilizar solo para imprimir piezas 3D, se utiliza principalmente para imprimir soportes que se retiran fácilmente para estructuras colgantes en piezas impresas con otros plásticos. HIPS suele combinarse con ABS como material de impresión principal. Las estructuras de soporte impresas con HIPS se pueden quitar del componente impreso principal disolviéndolas en d-limoneno sin lijar ni fregar. Esta característica es la razón por la que se utiliza como estructura de soporte con ABS:ABS para la parte impresa principal, y el HIPS de fácil disolución para soportes de impresión temporales.

Para obtener más información, consulte nuestra guía Cómo funcionan las impresoras 3D.

¿Cuál es la composición del filamento HIPS?

HIPS combina los atributos químicos del caucho de polibutadieno y el poliestireno puro. El caucho de polibutadieno es conocido por su elasticidad. El poliestireno puro, en cambio, destaca por su dureza. El resultado de esta combinación es un material sólido que no se rompe fácilmente debido a su resistencia a la tracción relativamente alta. 

Para preparar HIPS, se polimeriza selectivamente butadieno en estireno. Este proceso se logra en presencia de un catalizador químico llamado bis(2-etilhexanol)fosfonato de neodimio/hidruro de diisobutilaluminio/cloruro de dietilaluminio.  La solución de prepolímero debe tener un alto contenido de cis-1,4 y un bajo contenido de estireno del 96,6% y 1,01% respectivamente. La solución química resultante se polimeriza nuevamente con estireno, pero esta vez de forma exhaustiva.

¿Cuáles son las propiedades del filamento HIPS?

Algunas de las propiedades de HIPS incluyen:

1. HIPS es fácilmente moldeable y mecanizable y funciona bien con una variedad de adhesivos.
2. Es duradero y posee buena resistencia al impacto.
3. Es un material de soporte soluble en d-limoneno.
4. HIPS es apto para alimentos y, por lo tanto, puede utilizarse como producto de embalaje en las industrias de alimentos y bebidas.
5. Una de las características beneficiosas de HIPS es su facilidad de almacenamiento. A diferencia de la mayoría de los filamentos, que absorben la humedad cuando se exponen al aire (son higroscópicos), HIPS permanece estable cuando se expone a la humedad.
6. La temperatura de fusión cae en el rango de 220-250 °C.

Comparación de las propiedades del filamento HIPS

La Tabla 1 a continuación compara las propiedades de los filamentos HIPS con otros materiales de filamentos: