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Comparación de las propiedades de los plásticos de impresión 3D FDM, SLS y resina

Existen tres técnicas principales para la impresión 3D de materiales plásticos. Estos son FDM, SLS y resina Impresión 3d. Las diferencias en estas técnicas se pueden encontrar en los enlaces de arriba. Todas las técnicas tienen sus propias ventajas, materiales compatibles y desventajas. Las diferencias en la elección de materiales para cada técnica de impresión 3D se explican en este artículo. Aprender más acerca de impresión 3D de resina vs filamento en el enlace.

 

comparación de resina de fotopolímero FDM SLS y SLA

Imagen de Formlabs: comparando la impresión 3D FDM, SLS y SLA

 

Diferencia entre FDM (FFF), SLS y plásticos de impresión 3D de resina

Las tres técnicas principales de impresión 3D, FDM, SLS y la impresión 3D de resina utilizan diferentes polímeros. FDM es ampliamente utilizado y compatible con una gama de filamentos termoplásticos. PLA y ABS son los más utilizados y los más fáciles de imprimir. Para el usuario experimentado existe una amplia gama de materiales:

  • –PLA
  • – PETG
  • – TPU
  • - ABDOMINALES
  • - COMO UN
  • – PA – Nailon
  • - PC
  • – PVA
  • - Caderas
  • – MIRADA
  • -PP
  • – P.E.I.
  • - PVC
  • – PVDF

La mayoría de los termoplásticos de grado de ingeniería requieren una máquina más profesional, por ejemplo, con una cámara calentada. Las propiedades de estos materiales son ampliamente conocidas y aceptadas en la industria del moldeo por inyección. Sin embargo, debido a la impresión 3D y su estructura en capas, las propiedades dependen en gran medida de la orientación.

Comparación de propiedades mecánicas de materiales termoplásticos fdm fff

Imagen de Simplificar 3D: Comparación de las propiedades de diferentes materiales termoplásticos para impresión 3D.

En el campo de la impresión 3D SLS, hay algunos materiales disponibles. La razón es que los materiales deben tener un comportamiento de fusión muy específico para que el láser derrita las partículas. Las más populares son las poliamidas. PA11 y PA12. Junto a las poliamidas con fibra de vidrio, PBT , PP y TPE los polvos de polímero están disponibles recientemente para SLS.

Para la impresión 3D FDM y SLS, los polímeros ya se utilizan y son conocidos por la industria del moldeo por inyección. Con la resina es un poco diferente. La resina es un material termoendurecible y cada fabricante de resina hace sus propias formulaciones. A menudo, estos materiales se combinan con materiales termoplásticos como el ABS en algunas de sus propiedades.

 

Propiedades mecánicas de los filamentos de impresión 3D FDM

Como se discutió anteriormente, los materiales utilizados para la impresión 3D FDM ya son ampliamente conocidos y aceptados por muchas industrias. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que con la impresión 3D, a menudo no obtendrá las mismas propiedades en comparación con el moldeo por inyección. El moldeo por inyección proporciona propiedades bastante isotrópicas (propiedades similares en todas las direcciones). Mientras que con FDM hay una fuerte influencia de la adhesión de la capa y las propiedades pueden diferir de la dirección Z a XY. En la imagen de abajo, de un artículo publicado por la Universitat Politècnica de Catalunya, las diferencias son evidentes al imprimir con filamento PLA.

propiedades de FDM comparadas en diferentes orientaciones ABS FFF FDM impreso en 3D en diferentes orientaciones

Imagen de la Universitat Politècnica de Catalunya : Principales efectos de (A) medios y (B) interacciones en el módulo de Young.

Los investigadores discuten: Módulo de Young Como resultado predecible, las muestras orientadas a lo largo de la dirección del eje Z presentan la rigidez más baja de todas, debido a su comportamiento frágil descrito, y por lo tanto se puede definir la orientación como el parámetro más influyente (Figura 10A). El módulo de deformación más alto en el régimen elástico se define por una orientación de las fibras a lo largo de la dirección del eje Y, debido al diferente patrón depositado en esta dirección con respecto a la orientación del eje X”.

Otro estudio por investigadores del Instituto de Metrología e Ingeniería Biomédica de la Universidad Tecnológica de Varsovia encontraron resultados similares. Al comparar ABS impreso en 3D FDM en tres direcciones de impresión diferentes con moldeo por inyección. Las propiedades del ABS moldeado por inyección eran mejores y más isotrópicas.

Imagen de Metrología e Ingeniería Biomédica, Universidad Tecnológica de Varsovia.

Cabe señalar que los resultados podrían ser mejores en una impresora 3D más profesional o con condiciones de superficie más controladas, como una cámara calentada. El último estudio utilizó una impresora 2D de doble boquilla de la serie CTC Bizer 3X PRO de CTC Electronic.

 

¿Qué resina es comparable al filamento PLA impreso en 3D?

La resina de impresión 3D utiliza componentes básicos y químicos diferentes en comparación con el PLA u otros materiales termoplásticos, por lo que es difícil encontrar un reemplazo directo 1 a 1. Sin embargo, algunas propiedades pueden imitarse en la resina. Vea la comparación a continuación con datos obtenidos de Ultimaker materiales de Farnell. los NatureWorks Ingeo Biopolímero 3052D (PLA) fue elegido como referencia para el PLA moldeado por inyección.

Tabla: Comparación de las propiedades del PLA impreso en 3D con las resinas de fotopolímero.

Propiedades PLA (Impreso en 3D) PLA (Moldeado por inyección) Deep Blue Strong-X
Módulo de tracción 2,35 GPa 2,6 GPa 3,1 - 3,4 GPa
Resistencia a la tracción 49,5 MPa 62 MPa 73 MPa 60 - 84 MPa
Alargamiento a la rotura 5,2% 3,5% 5% 3 - 6%
Resistencia al impacto IZOD (con muescas) 16 J / m 22 J / m 17 J / m
Resistencia al impacto IZOD (con muescas) 5,1 kJ/mXNUMX2
Fuerza flexible 103 MPa 108 MPa 82 MPa 134 - 140 MPa
Módulo de flexión 3,15 GPa 3,6 GPa 1,9 GPa 3,3 - 3,5 GPa

 

En la tabla anterior, es evidente que muchas propiedades del PLA impreso en 3D se pueden imitar con resina.

 

¿Qué resina es comparable al filamento ABS impreso en 3D?

Similar a la tabla anterior, propiedades del filamento ABS impreso en 3D en comparación con sus contrapartes de resina. Comparando BASF Delantero AM Ultrafuse ABS filamento a ABS (moldeado por inyección) y Liqcreate Resina de impresión 3D. Es difícil dar una buena comparación ya que hay cientos de grados de ABS moldeados por inyección y la resistencia al impacto de los termoplásticos a menudo se mide en kJ/m.2 mientras que las resinas utilizan J/m. comparar algunas fuentes diferentes da la siguiente comparación.

 

Tabla: Comparación de las propiedades del ABS impreso en 3D con las resinas de fotopolímero.

Propiedades ABS (Impreso en 3D en dirección XY) ABS (Moldeado por inyección) Liqcreate Clear Impact Liqcreate Premium Tough
Módulo de tracción 2,0 GPa 1,4 GPa 1,0 GPa
Resistencia a la tracción 36,3 MPa 36,3 MPa 47 MPa 28 MPa
Alargamiento a la rotura 7,4% 35% 15 - 25% 15 - 25%
Resistencia al impacto IZOD (con muescas) n / a ~200 J / m (fuente diferente) 31 J / m 43 J / m
Resistencia al impacto IZOD (con muescas) 40,0 kJ/mXNUMX2 34 kJ/mXNUMX2
Fuerza flexible 56,6 MPa 58 MPa 58 MPa 38 MPa
Módulo de flexión 1,8 GPa 1,8 GPa 1,7 GPa 1,0 GPa

 

En la tabla anterior, es evidente que muchas propiedades del ABS impreso en 3D se pueden imitar con resina. Cabe señalar que la resistencia al impacto del ABS sigue siendo mucho mayor en comparación con la resina.

 

Propiedades mecánicas de los polvos termoplásticos de impresión 3D SLS

Los principales polvos termoplásticos utilizados para la impresión 3D de piezas SLS son Nylon 11 (PA11) y Nylon 12 (PA12). Comparación de las propiedades de SLS impreso en 3D PA 12 de Formlabs a PA12 moldeado por inyección (GRILAMID L 25 NATURAL 6112) y su contraparte de resina.

Tabla: Comparación de las propiedades del PA3 impreso en 12D con las resinas de fotopolímero.

Propiedades PA12 (Impreso en 3D en dirección XY) PA12 (Moldeado por inyección) Liqcreate Clear Impact
Módulo de tracción 1,85 GPa 1,1 1,4 GPa
Resistencia a la tracción 50 MPa 50 MPa 47 MPa
Alargamiento a la rotura 6 - 11% > 50% 15 - 25%
Resistencia al impacto IZOD (con muescas) 32 J / m ~144 J / m (fuente diferente) 31 J / m
Fuerza flexible 66 MPa 58 MPa 58 MPa
Módulo de flexión 1,6 GPa 1,8 GPa 1,7 GPa

 

Casi todas las propiedades mecánicas del PA3 impreso en 12D se pueden imitar con Liqcreate Clear Impact resina, como se muestra en la tabla anterior. Nuevamente, debe tenerse en cuenta que la resistencia al impacto del PA12 moldeado por inyección es mucho mayor en comparación con el polvo o la resina de PA3 impreso en 12D SLS.

Sculpteo investigó en detalle esta diferencia entre el PA12 moldeado por inyección y el PA3 impreso en 12D SLS en este artículo. Ellos encontraron que “El gráfico que se muestra a continuación compara las propiedades de tracción del PA12 fabricado a través de SLS frente a las piezas fabricadas con moldeo por inyección. Los datos que representan la muestra impresa en la dirección X se muestran en rojo, la muestra impresa en la dirección Z se muestra en verde y la muestra moldeada por inyección en azul”.

Sculpteo comparando SLS y moldeado por inyección extruido PA12 Nylon12 Poliamida 12

Imagen de esculpir: diferencia en las propiedades del PA12 moldeado por inyección frente al sinterizado por láser

Los investigadores de Sculpteo continúan: "Ambas orientaciones de impresión SLS demostraron una mayor tensión que la pieza moldeada por inyección, pero, al igual que la pieza FDM, se rompieron con tensiones mucho menores".

 

Propiedades mecánicas de los fotopolímeros de resina para impresión 3D

A primera vista, parecía que los materiales SLS y FDM basados ​​en polímeros conocidos tenían propiedades similares, pero al final algunas propiedades difieren debido a la técnica de procesamiento en comparación con el moldeo por inyección. Como se dijo antes, a los fabricantes de resina les gusta Liqcreate hacen sus propias formulaciones y bloques de construcción que son diferentes de los materiales termoplásticos. A menudo, se puede imitar un conjunto de propiedades a estas propiedades termoplásticas bien conocidas, pero a menudo no todas. La mayoría de las resinas se pueden clasificar en 4 grupos:

Las propiedades y diferencias se explican en los enlaces de arriba.

 

Isotropía en piezas impresas en resina en 3D

La impresión 3D de resina es bien conocida por sus propiedades isotrópicas. Lo que significa que las propiedades mecánicas no se desvían tanto para diferentes orientaciones. En la siguiente imagen, 3D-systems con su resina de fotopolímero Figure 4 Tough 65C Black demuestra que las propiedades son bastante isotrópicas. se debe notar que Liqcreate siempre documenta la orientación ZY.

3DSYSTEMS Tough black 65c propiedades en diferentes orientaciones

Imagen de sistemas 3D: Propiedades isotrópicas en su resina de fotopolímero Figure 4 Tough 65C Black.

 

Esperamos que haya sido una lectura interesante y educativa. Si tiene alguna pregunta o comentario, no dude en enviarnos un correo electrónico a info@liqcreate.com

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