Selección de materiales ABS para impresión 3D FDM de alta calidad

Los plásticos ABS son una familia de resinas termoplásticas comunes caracterizadas por su alta resistencia al impacto, rigidez y resistencia química. Creados 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 por CNC o fresar por CNC, y excelentes para el moldeo por inyección. Los plásticos ABS y los materiales relacionados de Acrilonitrilo Estireno Acrilato (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 extruyendo material a través de una boquilla calentada capa por capa 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, diferentes materiales ABS y ASA pueden usarse para crear componentes impresos en FDM con una variedad de características físicas y químicas, por lo que es esencial que los equipos de producto dejen que las necesidades de la aplicación final guíen la selección del material.

Consideraciones clave de materiales para impresión FDM

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

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

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

Algunos plásticos ABS se pueden imprimir en FDM en color CMYK completo con alta resolución y acabados cosméticos impresionantes, mientras que otros requerirán pulido adicional o post-producción. 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, los materiales pueden necesitar ser certificados para biocompatibilidad, resistencia química, capacidad de esterilización, toxicidad u otros factores, ya sea por la FDA u otras organizaciones específicas de la industria.

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

PC-ABS

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

• Temperatura de deflexión por calor @ 66 psi: 257 °F (125 °C)
• Límite elástico: 36 MPa (5.300 psi)
• Alargamiento @ límite elástico: 3,01 %
• Resistencia @ rotura (orientación ZX): 34 MPa (5.070 psi)
• Alargamiento @ rotura: 4,7 %
• Módulo de tracción: 1,98 GPa (270 ksi)
• Módulo de flexión: 1,9 GPa (270 ksi)
• Resistencia al impacto: 249 J/m con entalla (655 J/m sin entalla)

ABS-ESD7

Este termoplástico tiene propiedades disipativas de estática que lo hacen ideal para aplicaciones donde la sensibilidad a la descarga electrostática es una preocupación, incluyendo utillajes utilizados para ensamblar electrónica, embalajes y envolventes.

• Temperatura de deflexión por calor @ 66 psi: 221 °F (105 °C)
• Límite elástico: 35 MPa (5.130 psi)
• Alargamiento @ límite elástico: 2,06 %
• Resistencia @ rotura (orientación ZX): 35 MPa (4.920 psi)
• Alargamiento @ rotura: 3,4 %
• Módulo de tracción: 2,7 GPa (390 ksi)
• Módulo de flexión: 2,4 GPa (350 ksi)
• Resistencia al impacto: 35 J/m con entalla (200 J/m sin entalla)

ABS-M30

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

• Temperatura de deflexión por calor @ 66 psi: 220 °F (104 °C)
• Límite elástico: 30 MPa (4.470 psi)
• Alargamiento @ límite elástico: 8,06 %
• Resistencia @ rotura (orientación ZX): 35 MPa (4.920 psi)
• Alargamiento @ rotura: 3,4 %
• Módulo de tracción: 2,4 GPa (320 ksi)
• Módulo de flexión: 2,22 GPa (320 ksi)
• Resistencia al impacto: 100 J/m con entalla (290 J/m sin entalla)

ABS-M30i

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

• Temperatura de deflexión por calor @ 66 psi: 204 °F (96 °C)
• Límite elástico: 331 MPa (48.007 psi)
• Alargamiento @ rotura: 4 %
• Resistencia a la tracción: 36 MPa (4.650 psi)
• Módulo de tracción: 2.400 MPa (350.000 psi)
• Resistencia a la flexión: 61 MPa (8.800 psi)
• Módulo de flexión: 2.300 MPa (336.000 psi)
• Resistencia al impacto: 139 J/m con entalla (283 J/m sin entalla)

ASA

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

• Temperatura de deflexión por calor @ 66 psi: 216 °F (102 °C)
• Límite elástico: 33 MPa (4.750 psi)
• Alargamiento @ límite elástico: 2,52 %
• Resistencia @ rotura (orientación ZX): 30 MPa (4.630 psi)
• Alargamiento @ rotura: 5,9 %
• Módulo de tracción: 2,14 GPa (310 ksi)
• Módulo de flexión: 1,97 GPa (285 ksi)
• Resistencia al impacto: 45 J/m con entalla (285 J/m sin entalla)

¿Por qué ABS/ASA?

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

Cabe destacar que se sabe que las resinas ABS se vuelven frágiles tras una larga exposición a la luz solar. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, los plásticos ASA proporcionan una resistencia UV y a la intemperie mucho mejor.

Comienza 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. Dado que la familia ABS ofrece una gama de diferentes propiedades físicas y químicas, elegir el material más adecuado para una aplicación dada es clave para garantizar el éxito y la eficacia de la pieza.

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