Los 5 mejores plásticos FDM de grado industrial para máximo 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 FDM termoplástico se funde dentro de la boquilla de impresión calentada de la máquina FDM y luego se extruye sobre una trayectoria de herramienta establecida, capa por capa, hasta que se forma la pieza. FDM es uno de los procesos de fabricación aditiva más utilizados disponibles hoy en día.

Una idea errónea común es que FDM solo puede usarse para prototipado y modelado 3D. De hecho, FDM se usa a menudo para crear piezas industriales de alta resistencia y alto rendimiento en las industrias aeroespacial, automotriz, robótica y electrónica. Ejemplos comunes incluyen componentes interiores de aviones, piezas de repuesto para coches y utillajes y fijaciones de grado industrial. La fabricación de estas piezas de alto rendimiento no sería posible sin el uso de plásticos de alto rendimiento. Aquí tiene todo lo que necesita saber sobre cinco de los materiales más utilizados en el proceso FDM.

1. ULTEM® PEI

ULTEM®, el nombre de marca para poliéterimida (PEI), ha sido un pilar en la industria de la fabricación 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 ligero, este material FDM puede soportar temperaturas de hasta 217 °C durante períodos prolongados y mantenerse estable en temperaturas fluctuantes. Además, es inherentemente resistente a la llama y produce humo mínimo.

Las especificaciones mecánicas de ULTEM incluyen:

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

Debido a su fuerza y durabilidad, ULTEM® se usa a menudo para aplicaciones industriales de alto rendimiento como placas de circuito y equipos de preparación y esterilización de alimentos. Además, como resiste el agrietamiento al entrar en contacto con grasas, aceites, alcoholes, ácidos y otras soluciones acuosas, ULTEM® es ideal para aplicaciones de automoción y piezas de aviones.

Puede encontrar ULTEM® en componentes de transmisión, bloqueadores de fuego, cubiertas de asientos de avión y más. Por todas sus fortalezas, los equipos de producto deben saber que este material FDM es muy caro y susceptible al agrietamiento en presencia de disolventes clorados polares.

2. Nylon 6

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

El Nylon 6 tiene alta resistencia a altas temperaturas, buena resistencia al impacto a bajas temperaturas y buena resistencia a la fatiga. Además, sus fibras de superficie lisa y vítrea ofrecen una excelente resistencia a la abrasión. Las aplicaciones comunes incluyen cables industriales, moldeados eléctricos, componentes de sistemas de combustible y reemplazos para rodamientos o casquillos metálicos. Las especificaciones mecánicas para Nylon 6 sin refuerzo 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 al impacto. Los ingenieros y los equipos de producto les gusta trabajar con este material porque se mantiene mecánicamente fuerte y estable con el tiempo, sin comprometer la trabajabilidad. El ABS es muy soldable y fácil de procesar usando maquinaria estándar, además de que su baja temperatura de fusión lo hace particularmente adecuado para el procesamiento en una máquina FDM. A los diseñadores les gusta el alto brillo superficial y el excelente aspecto superficial del ABS.

Especificaciones mecánicas para ABS incluyen:

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

Aun así, este material plástico FDM tiene sus inconvenientes. Aunque el ABS es resistente a la abrasión y al impacto, tiene mala resistencia a la intemperie y se raya fácilmente. También tiene mala resistencia a disolventes como cetonas y ésteres. Ciertas grasas harán que el ABS se agriete por tensión. Si puede sortear estos puntos de dolor, sin embargo, se encontrará con un material FDM fuerte para aplicaciones industriales. Usos comunes incluyen accesorios de tuberías, piezas de auto y carcasas electrónicas.

4. Policarbonato (PC)

El policarbonato es una resina termoplástica amorfa de grado de ingeniería y alto rendimiento. Más fuerte que el polimetilmetacrilato (PMMA) y más rígido que el nailon, este plástico FDM es duradero y conocido por mantener su color y fuerza con el tiempo y en condiciones estresantes.

El PC es ligero, resistente a la abrasión, intrínsecamente retardante de llama y térmicamente estable hasta 135 °C. También es resistente a ácidos diluidos, hidrocarburos alifáticos y alcoholes. Sin embargo, vale la pena señalar que el PC es sensible a limpiadores alcalinos abrasivos e hidrocarburos aromáticos y halogenados.

Desde el punto de vista del diseño, el 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 claro tiene un índice de refracción de 1,584. Las láminas 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 amarilleo tras una exposición prolongada a la luz UV. Las aplicaciones comunes para este material FDM incluyen cascos de seguridad, cristal a prueba de balas, lentes de faros de coche, dispositivos médicos y componentes eléctricos.

Especificaciones mecánicas para policarbonato incluyen:

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

5. Polifenilsulfona (PPSF)

Al igual que el policarbonato, la PPSF es un material FDM resistente, transparente e intrínsecamente retardante de llama. Con una temperatura de deflexión por calor de 274 °C y una temperatura de uso continuo de 260 °C, la PPSF es ideal para piezas de plástico de alto rendimiento que se usarán en entornos de alta temperatura como interruptores automáticos e interiores de aviones.

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

Especificaciones mecánicas incluyen:

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

Vale la pena señalar que la PPSF, al igual que ULTEM®, podría ser prohibitivamente cara para que algunos equipos de producto la usen. Además, su baja claridad puede restringir ciertos parámetros de diseño.

Elija los plásticos FDM adecuados para su próximo proyecto

El modelado por deposición fundida es un proceso de fabricación aditiva versátil adecuado para prototipado, modelado y piezas industriales de alto rendimiento. ULTEM® (PEI), nailon, ABS, policarbonato y PPSF son todos materiales de impresión 3D FDM que tienen la fuerza y resistencia al calor para resistir una gama de aplicaciones de alto rendimiento en muchos sectores.

Aun 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 producto 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, incluyendo la impresión 3D FDM. Nuestro equipo de diseñadores, ingenieros y tecnólogos experimentados puede ayudarle a elegir el material plástico FDM que es perfecto para su próximo proyecto y optimizar todo el ciclo de vida del desarrollo del producto. Contáctenos hoy para comenzar.

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

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