5 de los plásticos FDM industriales de mayor rendimiento

El modelado por deposición fundida (FDM) es una tecnología de impresión 3D simple y versátil que utiliza material termoplástico fundido para crear una pieza terminada. Durante este proceso, el material termoplástico FDM se funde dentro de la boquilla de impresión calentada de la máquina FDM y luego se extruye en una trayectoria establecida, capa por capa, hasta que se forma la pieza. FDM es uno de los procesos de fabricación aditiva más utilizados en la actualidad.

Un concepto erróneo común es que FDM solo se puede usar para la creación de prototipos y el modelado en 3D. De hecho, FDM se usa a menudo para crear piezas de alto rendimiento y resistencia industrial en las industrias aeroespacial, automotriz, robótica y electrónica. Los ejemplos comunes incluyen componentes interiores de aeronaves, piezas de repuesto para automóviles y plantillas y accesorios de grado industrial. La fabricación de estas piezas de alto rendimiento no sería posible sin el uso de plásticos de alto rendimiento. Aquí encontrará todo lo que necesita saber sobre cinco de los materiales de mayor rendimiento utilizados en el proceso FDM.

1. ULTEM® PEI

ULTEM®, el nombre comercial de la polieterimida (PEI), ha sido un elemento básico en la industria manufacturera durante más de 30 años y sigue siendo una de las pocas resinas termoplásticas amorfas disponibles comercialmente que están especialmente diseñadas para soportar condiciones extremas. Estable y liviano, este material plástico FDM puede soportar temperaturas superiores a 217 °C durante períodos prolongados y permanecer estable en temperaturas fluctuantes. Además, es intrínsecamente resistente a las llamas y produce un humo mínimo.

Las especificaciones mecánicas de ULTEM incluyen:

• Resistencia a la tracción en la rotura (73 °F):15 200 psi
• Resistencia a la flexión (73 °F):22 000 psi
• Alargamiento a la rotura (73 °F):60 %
• Punto de fusión:426 °F

Debido a su resistencia y durabilidad, ULTEM® se usa a menudo para aplicaciones industriales de alto rendimiento, como tableros de circuitos y equipos de preparación y esterilización de alimentos. Además, dado que resiste el agrietamiento cuando entra en contacto con grasas, aceites, alcoholes, ácidos y otras soluciones acuosas, ULTEM® es ideal para aplicaciones automotrices y piezas de aeronaves.

Puede encontrar ULTEM® en componentes de transmisión, bloqueadores de incendios, fundas para asientos de aviones y más. A pesar de todas sus fortalezas, los equipos de productos deben saber que este material FDM es muy costoso y susceptible de agrietarse en presencia de solventes clorados polares.

2. Nailon 6

Los nylons son una familia de termoplásticos de ingeniería de alto rendimiento conocidos por ofrecer una excelente resistencia y rigidez sin comprometer el rendimiento de impacto. Este material FDM se puede combinar con una amplia gama de diferentes aditivos para lograr ciertas propiedades químicas y mecánicas, lo que lo hace extremadamente versátil y aplicable a muchos casos de uso diferentes. El nailon 6, un filamento procesable y muy elástico, es especialmente adecuado para aplicaciones industriales FDM.

Nylon 6 tiene alta resistencia a altas temperaturas, buena resistencia al impacto a bajas temperaturas y buena resistencia a la fatiga. Además, sus suaves fibras superficiales similares al vidrio ofrecen una excelente resistencia a la abrasión. Las aplicaciones comunes incluyen cables industriales, molduras eléctricas, componentes del sistema de combustible y reemplazos de casquillos o cojinetes metálicos. Las especificaciones mecánicas para Nylon 6 no reforzado incluyen:

• Resistencia a la tracción:76 MPa
• Resistencia a la flexión:110 MPa
• Dureza:116, Rockwell R
• Temperatura de fusión:428 °F (220 °C)

3. Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS)

El ABS es un termoplástico de ingeniería de alto rendimiento fuerte, rígido y resistente a los impactos. A los ingenieros y equipos de productos les gusta trabajar con este material porque se mantiene mecánicamente fuerte y estable a lo largo del tiempo, sin comprometer la trabajabilidad. El ABS es muy soldable y fácil de procesar con maquinaria estándar, además su baja temperatura de fusión lo hace particularmente adecuado para el procesamiento en una máquina FDM. A los diseñadores les gusta el alto brillo de la superficie y el excelente aspecto de la superficie del ABS.

Las especificaciones mecánicas del ABS incluyen:

• Alargamiento a la rotura:10 – 50 %
• Resistencia a la tracción a la rotura:29,8 – 43 MPa
• Resistencia a la tracción en el rendimiento:29,6 – 48 MPa
• Módulo de flexión:1,6 – 2,4 GPa

Aún así, este material plástico FDM tiene sus inconvenientes. Aunque el ABS es resistente a la abrasión y al impacto, tiene poca resistencia a la intemperie y se raya con facilidad. También tiene poca resistencia a los disolventes de cetonas y ésteres. Ciertas grasas harán que el ABS se agriete por tensión. Sin embargo, si puede solucionar estos puntos débiles, se encontrará con un material FDM fuerte para aplicaciones industriales. Los usos comunes incluyen accesorios para tuberías, autopartes y carcasas electrónicas.

4. Policarbonato (PC)

El policarbonato es una resina termoplástica amorfa de grado de ingeniería de alto rendimiento. Más fuerte que el metacrilato de polimetilo (PMMA) y más rígido que el nailon, este plástico FDM es duradero y conocido por mantener su coloración y resistencia a lo largo del tiempo y en condiciones de estrés.

El PC es liviano, resistente a la abrasión, intrínsecamente ignífugo y térmicamente estable hasta 135 °C. También es resistente a ácidos diluidos, hidrocarburos alifáticos y alcoholes. Sin embargo, vale la pena señalar que la PC es sensible a los limpiadores alcalinos abrasivos y a los hidrocarburos aromáticos y halogenados.

Desde el punto de vista del diseño, la PC también ofrece a los diseñadores mucha flexibilidad. Este material es altamente transparente, puede transmitir el 90% de la luz tan bien como el vidrio, y el policarbonato transparente tiene un índice de refracción de 1.584. Las hojas de PC también están disponibles en una variedad de tonos diferentes que se adaptarán a cualquier estética. Para mantener el material transparente FDM cristalino, los diseñadores deben estar atentos al amarillamiento después de una exposición prolongada a la luz ultravioleta. Las aplicaciones comunes de este material FDM incluyen cascos de seguridad, vidrios a prueba de balas, lentes de faros de automóviles, dispositivos médicos y componentes eléctricos.

Las especificaciones mecánicas del policarbonato incluyen:

• Resistencia a la tracción:9500 psi
• Módulo de flexión:345 000 psi
• Temperatura de deflexión térmica a 264 psi:270 °F
• Coeficiente de expansión térmica lineal:3,8 in/in/°Fx10-5

5. Polifenilsulfona (PPSF)

Al igual que el policarbonato, el PPSF es un material FDM resistente, transparente e intrínsecamente ignífugo. Con una temperatura de deflexión térmica de 274 °C y una temperatura de uso continuo de 260 °C, el PPSF es ideal para piezas de plástico de alto rendimiento que se utilizarán en entornos de alta temperatura como interruptores automáticos e interiores de aeronaves.

PPSF también tiene buenas propiedades dieléctricas y de aislamiento eléctrico, alta resistencia a los rayos gamma y una muy baja tasa de absorción de agua. Este material también es fisiológicamente inerte, por lo que es apto para el contacto con alimentos.

Las especificaciones mecánicas incluyen:

• Resistencia a la tracción a la rotura:75,8 – 76 MPa
• Alargamiento a la rotura:30 – 90 %
• Módulo de flexión:2,38 – 2,41 GPa
• Rigidez dieléctrica:14,2 - 20 kV/mm

Vale la pena señalar que PPSF, como ULTEM®, puede ser prohibitivamente costoso para algunos equipos de productos. Además, su baja claridad puede restringir ciertos parámetros de diseño.

Elegir los plásticos FDM adecuados para su próximo proyecto

El modelado por deposición fundida es un proceso de fabricación aditivo versátil muy adecuado para la creación de prototipos, el modelado y piezas de alto rendimiento de grado industrial. ULTEM® (PEI), nailon, ABS, policarbonato y PPSF son todos materiales de impresión 3D FDM que tienen la fuerza y ​​la resistencia al calor para soportar una variedad de aplicaciones de alto rendimiento en muchos sectores.

Aún así, estos cinco materiales de impresión FDM son solo la punta del iceberg. Hay muchos otros plásticos de alto rendimiento para elegir y es fácil que los equipos de productos se sientan abrumados por un mar de opciones. Trabajar con un socio de fabricación experimentado hace que la selección de materiales FDM sea mucho más fácil.

El equipo de Fast Radius tiene años de experiencia con tecnologías de impresión 3D, incluida la impresión 3D FDM. Nuestro equipo de diseñadores, ingenieros y tecnólogos experimentados puede ayudarlo a elegir el material plástico FDM perfecto para su próximo proyecto y ayudarlo a optimizar el ciclo de vida completo del desarrollo del producto. Contáctenos hoy para comenzar.

Para obtener más información sobre cuándo usar FDM y otras tecnologías de fabricación aditiva, visite el centro de recursos de Fast Radius.

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