Materiales ABS comunes para el modelado por deposición fundida (FDM)

Los plásticos ABS son una familia de resinas termoplásticas comunes caracterizadas por su alta resistencia al impacto, rigidez y resistencia química. Creado mediante la polimerización de un endurecedor similar al caucho con compuestos de estireno y acrilonitrilo, los plásticos ABS son relativamente económicos de producir, fáciles de mecanizar o fresar con CNC y son excelentes para el moldeo por inyección. Los plásticos ABS y los materiales relacionados de acrilato de estireno y acrilonitrilo (ASA) también tienen puntos de fusión bajos, lo que los hace ideales para algunos procesos de fabricación aditiva.

El modelado por deposición fundida (FDM) es un método aditivo que crea piezas mediante la extrusión de material a través de una boquilla calentada, una capa a la vez, hasta que la pieza está completa. Las impresoras FDM pueden fabricar piezas más grandes que muchas otras tecnologías aditivas y permiten a los fabricantes crear prototipos rápidos y económicos y piezas de uso final con una variedad de opciones de acabado.

Sin embargo, se pueden usar diferentes materiales ABS y ASA para crear componentes impresos con FDM con una variedad de características físicas y químicas, por lo que es esencial que los equipos de productos dejen que las necesidades de la aplicación final guíen la selección del material.

Consideraciones de materiales clave para la impresión FDM

Al seleccionar un termoplástico ABS, los ingenieros deben considerar la aplicación, función y apariencia de la pieza final y si los materiales necesitan certificación adicional.

La aplicación de la pieza debe ser el principal impulsor para la selección de materiales. Por ejemplo, intentar usar materiales blandos y flexibles para crear componentes que necesiten alta resistencia y resistencia al impacto solo socavará la eficacia funcional de la pieza.

Por lo tanto, la elección del material debe alinearse con las características requeridas de la pieza. La forma en que se espera que funcione la pieza también limitará el grupo de materiales viables. Las piezas que deben ser ignífugas, resistentes a los rayos UV, flexibles o que proporcionen aislamiento eléctrico generarán cada una un conjunto específico de consideraciones al elegir los materiales.

Algunos plásticos ABS pueden imprimirse mediante FDM en color CMYK completo con alta resolución y acabados estéticos impresionantes, mientras que otros requerirán un pulido adicional o una posproducción. Estos costos adicionales no son necesariamente prohibitivos, pero deben tenerse en cuenta al seleccionar un material de producción.

Finalmente, dependiendo de la aplicación de la pieza, es posible que los materiales deban ser certificados por biocompatibilidad, resistencia química, capacidad de esterilización, toxicidad u otros factores, ya sea por la FDA u otras organizaciones específicas de la industria.

Estos son algunos de los materiales ABS y ASA más comunes utilizados para FDM. Tenga en cuenta que las siguientes métricas se basan en materiales de Stratasys y puede haber pequeñas variaciones entre los proveedores.

PC-ABS

Esta combinación de termoplásticos de policarbonato (PC) y ABS es fuerte, duradera y resistente al calor, al mismo tiempo que ofrece una buena resistencia a la flexión. PC-ABS es extremadamente útil cuando se fabrican equipos industriales y se crean prototipos de herramientas eléctricas. Las siguientes métricas son para el plano XZ, a menos que se indique lo contrario.

• Temperatura de deflexión térmica a 66 psi:257 °F (125 °C)
• Límite elástico:36 MPa (5300 psi)
• Alargamiento @ rendimiento:3,01 %
• Resistencia a la rotura (orientación ZX):34 MPa (5070 psi)
• Alargamiento a rotura:4,7 %
• Módulo de tracción:1,98 GPa (270 ksi)
• Módulo de flexión:1,9 GPa (270 ksi)
• Fuerza de impacto:249 J/m con muescas (655 J/m sin muescas)

ABS-ESD7

Este termoplástico tiene propiedades de disipación de estática que lo hacen ideal para aplicaciones donde la sensibilidad a la descarga estática es una preocupación, incluidas las herramientas utilizadas para ensamblar componentes electrónicos, empaques y gabinetes.

• Temperatura de deflexión térmica a 66 psi:221 °F (105 °C)
• Límite elástico:35 MPa (5130 psi)
• Alargamiento @ rendimiento:2,06 %
• Resistencia a la rotura (orientación ZX):35 MPa (4920 psi)
• Alargamiento a rotura:3,4 %
• Módulo de tracción:2,7 GPa (390 ksi)
• Módulo de flexión:2,4 GPa (350 ksi)
• Fuerza de impacto:35 J/m con muescas (200 J/m sin muescas)

ABS-M30

ABS-M30 ofrece una unión de capas más fuerte que el ABS estándar, lo que le da a este material una resistencia significativamente mayor. Es un material excelente para prototipos funcionales, herramientas y piezas de uso final.

• Temperatura de deflexión térmica a 66 psi:220 °F (104 °C)
• Límite elástico:30 MPa (4470 psi)
• Alargamiento @ rendimiento:8,06 %
• Resistencia a la rotura (orientación ZX):35 MPa (4920 psi)
• Alargamiento a rotura:3,4 %
• Módulo de tracción:2,4 GPa (320 ksi)
• Módulo de flexión:2,22 GPa (320 ksi)
• Fuerza de impacto:100 J/m con muescas (290 J/m sin muescas)

ABS-M30i

Este material de alta resistencia es similar al ABS M30, con el beneficio adicional de ser biocompatible. El material también se puede esterilizar, lo que lo hace ideal para componentes impresos con FDM que entran en contacto con alimentos, medicamentos o la piel.

• Temperatura de deflexión térmica a 66 psi:204 °F (96 °C)
• Límite elástico:331 MPa (48 007 psi)
• Alargamiento @ rotura:4 %
• Resistencia a la tracción:36 MPa (4650 psi)
• Módulo de tracción:2400 MPa (350 000 psi)
• Resistencia a la flexión:61 MPa (8800 psi)
• Módulo de flexión:2300 MPa (336 000 psi)
• Fuerza de impacto:139 J/m con muescas (283 J/m sin muescas)

ASA

ASA es similar al ABS, pero ofrece una resistencia superior a los rayos UV, por lo que se usa comúnmente para piezas expuestas a la intemperie y para aplicaciones de infraestructura.

• Temperatura de deflexión térmica a 66 psi:216 °F (102 °C)
• Límite elástico:33 MPa (4750 psi)
• Alargamiento @ rendimiento:2,52 %
• Resistencia a rotura (orientación ZX):30 MPa (4630 psi)
• Alargamiento a rotura:5,9 %
• Módulo de tracción:2,14 GPa (310 ksi)
• Módulo de flexión:1,97 GPa (285 ksi)
• Fuerza de impacto:45 J/m con muescas (285 J/m sin muescas)

¿Por qué ABS/ASA?

Las resinas ABS y ASA son fuertes, duraderas y resistentes a la abrasión, lo que las hace ideales para una amplia gama de aplicaciones de piezas, como carcasas protectoras, bienes de consumo empaquetados y otros objetos que deben resistir el desgaste. Los plásticos ABS también demuestran un buen aislamiento eléctrico y una alta estabilidad dimensional, lo que significa que no se degradan mecánicamente con el tiempo. Además, las resinas ABA y ASA son rentables de fabricar, lo que las hace ampliamente accesibles para los equipos de productos con presupuestos de todos los tamaños.

Vale la pena señalar que se sabe que las resinas ABS se vuelven quebradizas después de una exposición prolongada a la luz solar. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, los plásticos ASA brindan una mejor resistencia a los rayos UV y a la intemperie.

Primeros pasos con ABS/ASA

Las resinas ABS y ASA son un grupo versátil de materiales termoplásticos conocidos por su alta resistencia, rigidez y resistencia al impacto, características que los hacen ideales para muchas aplicaciones que requieren durabilidad. Debido a que la familia ABS ofrece una variedad de diferentes propiedades físicas y químicas, elegir el material más adecuado para una aplicación determinada es clave para garantizar el éxito y la eficacia de la pieza.

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