Comparación de las propiedades de material sinterizado e inyectado

La mayoría de las empresas de inyección de plásticos, están centradas en la fabricación de unos productos con un nivel de exigencia muy elevado. Es por ello que para competir y ganar cuotas de mercado ante la concurrencia de empresas de otros países necesitan ser capaces de incorporar nuevas técnicas de prototipado y desarrollo de nuevos productos.

Las actuales tecnologías de prototipado rápido, como el sinterizado selectivo por láser (SLS) permiten obtener piezas prototipo en plazos realmente cortos (1 día), con distintos materiales. Entre ellos, los materiales de poliamida (nylon) con o sin carga de fibra de vidrio se encuentran entre los más utilizados por sus excelentes propiedades mecánicas y de resistencia: no sufren rotura frente a impacto, no se deterioran en condiciones extremas de esfuerzo, temperatura y humedad, son estancos (se pueden utilizar como depósitos de líquidos), etc.
Para comprobar la validez de los prototipos funcionales obtenidos mediante SLS se ha realizado un estudio en AIJU de los materiales utilizados en esta tecnología de prototipado, y se ha comparado su comportamiento con material de poliamida comercial inyectada. Dicha comparación se ha realizado con el fin de validar las piezas obtenidas mediante SLS frente a las producidas comercialmente mediante inyección. Se ha empleado para ello un equipo de Sinterizado Selectivo por Láser Sinterstation 2500 System.

Se han empleado una poliamida 12 (PA 12) comercial, Rilsan A, sin carga, y conteniendo un 30 % de fibra de vidrio, y una PA 12 sinterizada.
Se han obtenido probetas normalizadas para la realización de los ensayos mecánicos, y se han caracterizado las propiedades térmicas y mecánicas de los materiales.
En la Tabla 1 se incluyen los resultados obtenidos con los materiales de PA sin carga. Se observa que la densidad de la PA sinterizada es algo inferior, pero la dureza es similar. Las temperaturas de fusión son iguales pues se trata del mismo material, PA 12.
La PA sinterizada aguanta mejor la temperatura como se deduce de los mayores valores obtenidos en los ensayos de temperatura Vicat y temperatura de reblandecimiento. También el material sinterizado es más rígido pues el módulo de Young y la resistencia a la fluencia son mayores. Sin embargo, la resistencia al impacto y el alargamiento rotura son menores, aunque la resistencia a la rotura es similar.

Los resultados obtenidos con la poliamida con fibra de vidrio se incluyen en la Tabla 2. La densidad del material sinterizado es algo superior pues según el resultado obtenido mediante análisis termogravimétrico, este material contiene un 50 % de fibra de vidrio, sin embargo la dureza es similar. También la temperatura de fusión es la misma, pues se trata de PA 12, así como la temperatura Vicat y de reblandecimiento mediante análisis termomecánico.
La PA con fibra de vidrio sinterizada es menos rígida pues el módulo de Young obtenido es menor. Y las propiedades mecánicas resultan inferiores tal como se obtiene de los valores de resistencia al impacto, resistencia a la tracción y el alargamiento en el punto de rotura.
Por tanto, se observa que las piezas obtenidas mediante sinterizado presentan buenas propiedades en general, comparándolas con las obtenidas mediante inyección, destacando su mayor resistencia térmica y su comportamiento inferior en cuanto a resistencia al impacto. En el caso de la PA con fibra de vidrio las propiedades mecánicas son algo inferiores a las obtenidas mediante inyección, sin embargo, los valores presentados son de gran utilidad para la selección de uno u otro material a la hora de obtener un prototipo funcional, destinado a un uso determinado.

Tabla 1. Propiedades de los materiales de PA sin carga

Tabla 2. Propiedades de los materiales de PA con 30% de fibra de vidrio