No hace mucho preguntaba al responsable en España de una conocida empresa de impresoras y multifunción si tenían previsto entrar en el mundo de las impresoras 3D. La respuesta fue que la impresión 3D, fuera del sector profesional y de investigación para prototipado, no tenía salida. Sólo para gente a la que le gustara “experimentar” en casa o aficionados a las maquetas. Sin embargo, en España ya se han vendido cerca de 3.000 impresoras 3D domésticas (de las de montar) y creciendo. En cuanto a las impresoras comerciales que vienen ya montadas, las previsiones de Garner para nuestro país es que se vendan este año (y eso que ya estamos en noviembre) unas 1.500, lo que supone el 1,5% de las ventas mundiales, estimadas en 108.000. Los repositorios de archivos tridimensionales también crecen, al igual que la gente que maneja CAD y comparte libremente sus diseños. En unos años, con el mejor acceso a los programas de diseño en 3D, el número de personas con capacidad para realizar sus propios diseños abrirá muchas más posibilidades al ámbito doméstico.
Pero, ¿para qué querrías tener una impresora 3D en casa? Esa es la pregunta del millón. ¿De verdad sería útil o sólo un cacharro más para hacer gracietas? En algunos casos, imprimir una pieza en casa puede no salirte mucho más barato que comprarla, si contamos los gastos de electricidad y el tanto del filamento, pero puede suponer un ahorro de tiempo. ¿No te han dicho nunca en el servicio técnico oficial que había que pedir la pieza a Alemania? Disponiendo del diseño podrías tenerla impresa en unas horas. ¿Y los electrodomésticos antiguos? Todos hemos tenido en casa uno que todavía funcionaba perfectamente, pero que le faltaba un tapón, un cabezal o alguna otra cosa que, con el paso del tiempo se había roto o perdido. Cuanto más tiempo pasa, más difícil es encontrar repuestos, incluso en la misma casa. Los modelos viejos se descatalogan y los sustituyen otros nuevos cuyas piezas nunca encajan en los antiguos. ¿Qué tal poder imprimir esa pieza que te falta para que tu humidificador, batidora o exprimidora siga siendo útil durante un tiempo más? Pues ya tienes algunas de las razones por las que podría venirte muy bien tener una impresora 3D en casa.
¿Hasta donde llegan los materiales?
En España existen empresas que llevan tiempo investigando en diversas tecnologías y conocimientos transferibles a otras empresas. Uno de esos ámbitos es el de los nuevos materiales, y una de esas empresas es el Centro Tecnológico Gaiker, en Zamudio. Estuvimos hablando con José Luis Gómez Alonso, uno de los responsables de su centro de filamento, y nos explicó que para los equipos de impresión de sobremesa “se está ampliando continuamente el catálogo de filamentos que pueden utilizarse“. Lo más habitual es que las piezas que se imprimen con este tipo de máquinas son de ABS, PLA o PLA/PHA. Luego hay otros materiales, que veremos en detalle más adelante como filamentos de poliestireno, policarbonato, PVA, poliamida o PET. También hay grados especiales con los que se consigue que las piezas tengan un acabado similar a la madera o la cerámica. Según explica Gómez: “Otros filamentos que despiertan mucho interés son los que permiten la impresión de piezas flexibles, usualmente basados en elastómeros termoplásticos de poliuretano o poliolefinicos. Recientemente han aparecido filamentos que contienen cargas metálicas con los que se obtienen piezas con aspecto de bronce o filamentos diseñados para conseguir piezas con una cierta porosidad“.
Gómez señala que en el caso de los filamentos para equipos profesionales y de producción destinados a los sectores industriales, además de los filamentos de ABS y de PLA, “se cuenta con grados basados en termoplásticos técnicos o de alta prestaciones como pueden ser la Poliamida 12, la poliéter imida (Ultem) o el Polisulfuro de fenileno (PPS)“. El Ultem por ejemplo se caracteriza por ofrecer buen comportamiento frente al fuego, y temperatura de utilización elevadas, además de poseer alta resistencia frente a productos químicos.
En estos momentos, el proceso de desarrollo de materiales para impresión 3D se encuentra en proceso de expansión. “En Europa dentro del programa horizonte 2020 -dice Gómez- se contemplan “topics” específicos de desarrollo de materiales en los que especialmente se fomenta la obtención de materiales con funcionales adicionales como puede ser la conductividad térmica o eléctrica, mediante el empleo de la nanotecnología. Y ya han surgido empresas cuyo objetivo es el desarrollo de materiales de impresión que contengan en su composición sustancias como el grafeno“.
La mayor parte de las impresoras domésticas se basan en la FFF (Fabricación por Filamento Fundido). La boquilla extrusora funde el filamento termoplástico y lo va depositando capa a capa hasta conformar la pieza. Al contacto con el aire, este material se solidifica rápidamente, consolidando la capa. De lo contrario, cualquier intento de impresión acabaría igual que un tranchete recién salido del microondas. Según nos contaba Jesús Fernández, CEO y CTO de León 3D, aunque se sigue trabajando en el desarrollo y mejora en las impresoras, “de momento no hay grandes mejoras en las máquinas“, y lo que quiere saber la gente que ya tiene una, y la que está pensando en comprarse una, es qué pueden llegar a hacer con ellas. Muchos ya las manejan más que bien, pero sus mayores consultas son acerca de los distintos tipos de filamento y sus características. Y eso es lo que te vamos a contar ahora.
Un filamento para cada cosa
Aunque ya hemos hablado en alguna otra ocasión de los filamentos, no viene mal tener una lista algo más completa y actualizada de las bobinas que se pueden encontrar actualmente en el mercado. Lo habitual es que la impresora de extrusión cuente con un sistema para regular la temperatura de fundido del filamento. Así, sólo hay que modificar los parámetros para poder usar uno u otro, según las características que necesitemos para nuestra pieza. Las temperaturas de fusión y cama caliente proporcionadas son las recomendadas para una impresora LION3D.
En todos los casos hay que prestar atención al warping o deformación de las primeras capas. Si estas se mueven o deforman, lo más seguro es que el objeto quede mal impreso. La forma de evitar deformaciones en este momento es mediante un rociado con laca (aunque hay lacas especiales como la 3DLAC, cualquier laca de pelo sirve al efecto) sobre la superficie de impresión para que el plástico se fije y no se produzcan desplazamientos.
ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)
Es un plástico muy resistente a los golpes, por eso es uno de los más usados en ingeniería, industria e impresión 3D de prototipado. Las piezas de Lego están hechas en este tipo de plástico. Aparte de su dureza y rigidez, es resistente a la abrasión y los elementos químicos. Es soluble en acetona, no es biodegradable, pero sí le afecta la exposición a los rayos UV. Así que si te dejas la pieza impresa en el salpicadero del coche en pleno mes de agosto, puede que acabe igual que un vampiro (salvo que sea de Crepúsculo) cuando le da el Sol.
En cuanto a la temperatura de fundido, hay que programar la boquilla a 230 °C y la cama caliente a 85 °C. El ABS es bueno para pintar sobre él y, si eres hábil también permite pegar piezas del mismo material con adhesivos. Colores hay de todos los que puedas imaginar, desde crudo natural a plateados o dorados.
PLA (ácido poliláctico)
También es uno de los más usados, y cuenta con la ventaja de ser biodegradable a causa de su origen natural (se obtiene a partir del almidón de maíz y es apto para imprimir objetos destinados a contener alimentos), especialmente en contacto con agua y óxido de carbono. Huele un poco a caramelo cuando se derrite. Es parecido al PET. La textura final no es tan suave como la del ABS, las piezas impresas se comportan mejor con los ángulos y resultan más brillantes. Tampoco es tan resistente como el ABS, pero si no se necesita que la pieza tenga mucha resistencia como en adornos o similares, es una buena elección.
La temperatura de trabajo de la boquilla es de 220 °C y se puede imprimir en una superficie sin calentar. Sobre los colores, vale decir lo mismo que para los ABS, y entre otras ventajas las impresiones son más rápidas y, a diferencia del ABS, no emite gases nocivos al fundirse (conviene tenerla en un lugar bien aireado y/o que sea cerrada.
PVA (alcohol de polivinilo)
Se trata de un polímero plástico que se disuelve fácilmente en agua caliente y deja la superficie del objeto perfecta, lo que hace mucho más fácil retirarla del soporte. Su uso se suele ocupar en crear estructuras de apoyo para objetos en PLA y ABS, ya que ayuda a que se comben las figuras cuando hay que imprimir alguna parte “en el aire”, pero suele ser caro.
La temperatura de fusión no debe superar los 200 °C, siendo lo óptimo trabajar a 170 °C.
HIPS (poliestireno de alto impacto)
Se parece al ABS, incluso en lo mal que soporta la exposición a los rayos UV, y los perfiles de temperatura son los mismos. Por eso se usa en combinación con ese filamento como soporte desechable en los espacios huecos de las piezas impresas en ABS o para evitar deformaciones en estructuras voladizas, ya que se elimina fácilmente con D-Limoneno.
HDPE / PEAD (polietileno de alta densidad)
Es un polímero emparentado con el polipropileno, ya que es de la misma familia que los polímeros olefínicos o de los polietilenos. Se usa fundamentalmente para fabricar envases plásticos desechables.
PET (tereftalato de polietileno)
Muy usado para botellas y otros envases. Su principal ventaja es la transparencia, además de ser resistente a los impactos y bastante fuerte. Las temperaturas de fusión son similares a las del PLA.
PC (policarbonato)
Material plástico de gran resistencia y durabilidad. Su claridad óptica es muy alta, por eso se usa para fabricar CDs y DVDs. Las pruebas para impresión de bajo coste con este material comenzaron en 2012, y no es fácil de encontrar, porque los fabricantes de este filamento son escasos todavía y resulta caro.
Las temperaturas de fusión son altas, oscilando entre los 270 °C y los 300 °C.
NYLON
Es una buen alternativa a ABS y PLA, aunque más resistente y flexible, natural, resistente al agua y reutilizable. A pesar de sus ventajas tiene una serie de problemas que aún hacen que sea muy complejo de trabajar en impresión 3D, ya que no se adhiere bien a la bandeja. Además, coge humedad fácilmente, y hay que secarlo en el horno tres o cuatro horas antes de imprimir. Por eso los fallos a la hora de trabajar con este material aún son importantes, y se hace complicado controlar las deformaciones de las piezas. Salvando estas cuestiones, como material es altamente resistente, incluso a la temperatura, poco viscoso y con diversas variedades más o menos flexibles y transparentes.
LAYBRICK
Mezcla de yeso y plástico que genera texturas visualmente similares a la piedra en lugar de al plástico. Puede tener acabados lisos o rugosos, parecidos a la cerámica, y se pinta bien sobre él.
LAYWOOD
Este material mezcla plástico y viruta de madera, por lo que los objetos impresos con él muestran un aspecto muy natural, incluso con los anillos propios de la madera y su olor.
SOFT PLA
Se trata de un PLA fexible, bastante elástico que sirve para imprimir piezas que necesiten ser flexibles y no romperse al doblarse.
BENDLAY
Flexible como el Soft PLA pero transparente. Sus propiedades lo hacen apto para recipientes de alimentación como botellas, cuencos, jarras o vasos.
FILAFLEX
Es un elastómero desarrollado en España con una capacidad de estiramiento antes de romperse de un 700% respecto al tamaño original. Esa propiedad lo hace idóneo para fabricar topes, junturas, plantillas de calzado, zapatillas, ruedas neumáticas, pulseras de relojes y, en definitiva, todo lo que pueda precisar doblarse mucho sin romperse. Este material se vende en bobinas de 250 y de 500 gramos.
TCP FLEX (Co-Poliester Termoplástico)
También es flexible, pero su mayor ventaja está en la fuerza estructural y en su memoria flexible. Básicamente imprime piezas que vuelven a su forma original por mucho que se arrugue, doble, apriete o golpee. Su resistencia térmica, química y a los rayos UVA también es excelente y resulta bastante fácil imprimir con él. Se vende con distintos grados de elasticidad y en bobinas de 500 gramos.
NINJAFLEX
Las características de este elastómero termoplástico fabricado en EE.UU. son similares a las del FILAFLEX, pero con un nivel de estiramiento más bajo. A pesar de lo cual también imprime piezas de gran flexibilidad. Su consistencia es como la de una cuerda de goma y soporta muy bien las deformaciones. Se vende en bobinas de 500 gramos.
Las temperatura de fusión se parecen a las del PLA: 215 °C en el cabezal y 40 °C en la bandeja.
PELLETS
Es un sistema de impresión mediante fragmentos plásticos, o pellets, que se funden en la máquina, de manera que se extruye el plástico sin tener que usar bobinas de filamento. Con este material se pueden usar extrusoras como la Filastruder para generar filamentos de 0,3 o 1,75 mm.
