En el ámbito de los materiales plásticos, las principales tecnologías y los tipos de materiales aptos para la impresión 3D incluyen termoplásticos (amorfos y semicristalinos), materiales plásticos termoestables, elastómeros termoestables y elastómeros termoplásticos (TPE)

Materiales poliméricos y tecnologías para la fabricación aditiva

Redacción Interempresas23/09/2021

El estado del arte de las tecnologías de impresión 3D con materiales poliméricos y las propiedades y características de los materiales plásticos impresos con esta tecnología han evolucionado mucho en los últimos años, suponiendo una gran revolución en la manera de entender la fabricación actual. El Grupo de Trabajo de Manufactura Avanzada del Clúster MAV (Clúster de Materiales Avanzados de Catalunya), formado por un conjunto de empresas vinculadas a diferentes tipos de materiales, tiene el objetivo de transferir conocimiento sobre las tecnologías, los materiales utilizados y las propiedades de los productos finales vinculados a la tecnología de fabricación aditiva y la impresión 3D para avanzar en el desarrollo y uso de nuevos materiales para la impresión.

“Los polímeros termoestables, como el poliuretano (PU), fueron los primeros en utilizarse para la fabricación aditiva mediante la técnica de la fotopolimerización, como la Stereo Lithography (SLA) o el Direct Light Processing (DLP)”, explica Magí Galindo, director de IAM 3DHUB y jefe de Innovación y Tecnología de Manufactura Aditiva de Leitat.

En ambos casos, el proceso se basa en la curación selectiva de un polímero líquido mediante radiación lumínica. Para este tipo de materiales, también se puede utilizar la tecnología de Proyección de Material (Material Jetting), en la que se deposita el material de manera selectiva en forma de gotas, o bien la tecnología de Extrusión de Material (Fabricación por Filamento Fundido o FFF), en la que el material se dispensa selectivamente a través de un agujero o boquilla.

Aparte de la tecnología de Extrusión de Material, que también puede utilizarse para polímeros y elastómeros termoplásticos (TPE) —como, por ejemplo, el PU, PS, PP, ABS, PC, TPU, TPC, TPA— para este tipo de materiales, la tecnología más utilizada es la de la Fusión en Cama de Polvo (PBF), proceso en el que una fuente de energía térmica funde selectivamente las áreas de interés de una cama de polvo del material TPE. Multi Jet Fusion o Selective Llay Sintering son las tecnologías más conocidas que utilizan este proceso.

Formulaciones de ABS con tecnología FFF para la impresión 3D

El ABS (el acrilonitrilo butadieno estireno) es un termoplástico muy resistente al impacto y que soporta altas temperaturas, ampliamente utilizado en impresión 3D para aplicaciones que requieren resistencia, una ágil procesabilidad y la opción de integrar procesos de acabado superficial. Elix Polymers formula y fabrica diferentes tipos de ABS en formato granulometría para la tecnología de Extrusión de Material FFF.

Premiados como el proveedor de ABS mejor valorado de Europa, Elix Polymers dispone de un amplio portafolio de ABS, cada uno de ellos formulado para un sector específico. “Tenemos, por ejemplo: el ELIX ABS-3D FC, un material biocompatible que puede ser utilizado en prótesis o guías quirúrgicas, el Elix-ABS 3D HI, con propiedades de alto impacto diseñado para aplicaciones de automoción, o el ABS-3D PC, que cubre necesidades de impresión de uso industrial y con el que se están fabricando piezas como tuercas o tornillos ”, explica Luca Chiochia, responsable de Desarrollo de Negocio en Elix Polymers, sobre sus formulaciones de ABS para impresión 3D.

Piezas hechas con ABS de ElixPolymers. Izquierda: Carcasa de faros de automóvil impresa con el material Elixr-ABS 3D HI. Derecha: Tornillo impreso con ABS-3D PC, la formulación más reciente de Elix Polymers para cubrir necesidades de impresión para aplicaciones industriales.

Aplicaciones del poliuretano termoplástico en impresión 3D

El TPU (Poliuretano Termoplástico) es un material polimérico de la familia de los elastómeros termoplásticos que puede usarse para la impresión 3D gracias a su alta flexibilidad y durabilidad. La fabricación aditiva de este tipo de material abre muchas posibilidades industriales en diferentes mercados, como el médico, con la creación de mascarillas protectoras reutilizables y de fácil esterilización, o piezas prostáticas; el del calzado, con la fabricación de suelas elásticas; o el de la automoción, con piezas ligeras y resistentes al impacto y a temperaturas hasta 200 °C.

En Lubrizol comercializan diferentes tipos de TPU en polvo, entre los que se encuentra su TPU comercial Estane 3D TPU M95A. Este material destaca por su alta resistencia a la abrasión, resistencia a las bajas temperaturas, buena elongación y dispone de la certificación para estar en contacto con la piel (ISO 10993-5 e ISO 10993-10), entre otros.

Aplicaciones del Estane 3D TPU M95A de Lubrizol. Izquierda: Suelas de zapato customizadas (Fuente: Podotech3D). Centro: Casco de protección para la resistencia al impacto (Fuente: OrthoSolid). Derecha: Piezas de dron con diseño complejos (Fuente: RE3DTECH).

El Estane 3D TPU M95A, tal como afirma el responsable comercial y Marketing de Impresión 3D de Lubrizol David Pascual, es el único TPU comercial validado para utilizar con la tecnología de impresión 3D HP Multi Jet Fusion 4200 series desarrollada por HP, la tecnología más extendida y consolidada para utilizar con el material Poliamida 12 (PA 12).

“Además de aportar los materiales para la impresión, actualmente estamos intentando apoyar a toda la cadena de valor, desde el diseño hasta los procesos posteriores de la impresión de las piezas para obtener las mejores características y funcionalidades posibles”, puntualiza Pascual.