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filamento pla

FILAMENTO PLA PARA IMPRESORA 3D

Hoy os vamos a hablar de los filamentos mas usados en las impresoras 3D, el filamento PLA.

Resumen rápido: PLA

Impresora 3D
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  • Nombre técnico: Polylactic Acid. Ácido poliláctio
  • Temperatura de fusión: 190 – 220 ºC
  • Cama caliente: Si, aunque no requiere que sea una impresora cerrada.
  • Temperatura cama: 45 – 60 ºC
    • Cinta Kapton, laca, PEI, Pen adhesivo u otro adhesivo de impresión 3D
  • Necesita ventilador de capa: Si
  • Velocidad recomendada de impresión: 40 – 60 mm/s
  • Flexibilidad: una vez alterado su estado difícilmente vuelve a él.
  • Proporciona a la pieza impresa en 3D:
    • Buena precisión dimensional.
    • Buena vida útil.
  • Inconvenientes:
    • Baja resistencia al calor.
    • Puede supurar y puede necesitar ventiladores de enfriamiento.
    • El filamento puede volverse quebradizo y romperse.
    • No apto para exteriores.

¿Qué es el PLA?

El PLA es uno de los filamentos mas demandados en el mundo 3D del hogar. Es uno de los materiales que se le recomiendan a las personas que empiezan a introducirse en el mundo de la impresión 3D. El PLA es un polímero termoplástico que se deriva de los recursos renovables (maíz / patata / caña de azúcar). El hecho de provenir de recursos renovables tiene ventajas e inconvenientes:

Almidon de Maiz
  • Su procedencia hace que no desprensa el mal olor tan típico del filamento ABS (uno de los filamentos más usados en la impresión 3D).
  • Al ser un material que se deriva de los recursos renovables lo hace un material biodegradable, con lo que con el paso del tiempo empieza a descomponerse de forma natural (“es mucho mas ecológico” si lo comparamos con otros plásticos). Eso si, ponemos “es mucho más ecológico” entre comillas porque su descomposición en abierto puede durar hasta 80 años, así que es un contaminante mas. No es que sea un material completamente seguro, emite un químico benigno y menos peligroso llamado lactida.

Por tanto, su uso es el mas extendido al desprender poco olor, al poder usarse en la mayoría de impresoras 3D económicas del mercado y por tener un bajo precio. 

En Createc 3D solemos recomendar el filamento PLA como uno de los primeros materiales al consumidor para iniciarse en el mundo 3D ya que otros materiales tienen mas problemas de configuración, deformación u obstrucción. Hace igualmente que la impresora 3D tenga un fácil mantenimiento ya que este filamento se seca a 60 – 80 ºC por lo que se reduce la posibilidad de tener una de las «averías» mas típicas, la obstrucción la boquilla de su impresora 3D.

Prueba PLA con tono pastel

A su vez, los primeros resultados, las primeras piezas impresas en 3D, son bastante mejores con este material. Es uno de los plásticos que de manera más sencilla ofrece mejores detalles en las piezas impresas, sobre todo estéticos, esto lo hace ideal para la fabricación de prototipos.


No todo son maravillas, los inconvenientes del PLA se empiezan a notar cuando quieres una pieza que tenga resistencia mecánica o la quieras usar en el exterior. No soporta altas temperaturas, es un material que se deforma. Como anécdota os contaremos que antes, cuando comenzó el mundo DIY (háztelo tú mismo) de impresoras 3D, era mas económico realizar tu impresora con diferentes piezas. Una vez cambiamos en una de nuestras impresoras las partes de ABS por PLA. Al dejar una impresora dentro de un coche nos encontramos un desastre ya que solo con el calor que se había acumulado con un coche estacionado la pieza se había derretido.

Nuestra recomendación: piensa en la finalidad de la pieza que vas a imprimir. Si es una pieza de exposición o que va a “sufrir” poca presión, es tu material. Ten en cuenta que el PLA tiende a deformarse o fundirse cuando se aplica calor, lo que lo hace poco práctico para piezas que requieran resistencia al calor. Tampoco tiene resistencia mecánica, así que no es apto para piezas que van a sufrir presión. También tiene una textura mas rugosa, esto es por ser un material biodegradable. Es más fácil que se rompa bajo estrés, carece de resistencia mecánica.


Tipos de filamento PLA:

Filamento PLA Pastel

Dada la gran demanda de este material muchos de los fabricantes han decidido crear tonos pasteles para el mercado.

Filamento PLA Glitter

PLA Glitter

Es un tipo de PLA con aspecto metalizado, ligeramente modificado con efecto brillo y purpurina. Si configuramos nuestras piezas con una altura de capa baja conseguiremos que mas brillo en las paredes de nuestra pieza 3D.

El PLA Glitter o con efecto metalizado tiene poco olor, baja deformación y da un aspecto y mejor sensación de acabado a las piezas impresas en 3D.

Filamento PLA Madera

PLA Madera

El filamento PLA de madera o también conocido como filamento wood es un tipo de filamento que contiene un % de madera. Depende del fabricante este % variará, notándolo en la textura e incluso en el olor al fundir el plástico.

Recomendamos: usar boquillas (o nozzle) de 0,6 y una altura de capa no inferior a 0,3 para evitar atascos que puedas crear las partículas de madera.

Es importante que cuando usemos este material luego nos aseguremos de limpiar bien la boquilla e incluso que usemos un filamento limpiador para garantizar un buen mantenimiento de la impresora.

Filamento PLA Brilla en la ocuridad

PLA glow

Los filamentos para impresoras 3D que brillan en la oscuridad suelen estar hechos con materiales PLA y ABS. Debido a las facilidades de impresión que nos da el PLA, nos encontramos gran variedad de marcas que nos ofrecen este tipo de filamento hecho de PLA. Con el PLA que brilla en la oscuridad (o buscado también como, Glow in the dark) conseguiremos que la pieza sea vista en una habitación oscura gracias a las partículas luminiscente que tiene. Este PLA absorbe la luz ultravioleta y luego la reemiten (brilla después de ser cargado con luz).

Recomendamos que configures tu pieza 3D con paredes gruesas, para conseguir mayor luminosidad del material.

El PLA que brilla en la oscuridad se imprime igual que un PLA nomal (salvo que el fabricante realice otra consideración). Si es cierto que son un poco mas abrasivos con las boquillas (nozzle) de latón (esto es, las estándar que usamos para el hotend v6 de E3D).

Filamento PLA 850

Uno de los fabricantes de pellet mas demandados y con el que se fabrica gran cantidad del PLA 850 define esta alteración de PLA asi:

«Ingeo ™ 3D850 (..) exhibe velocidades de cristalización más rápidas y es capaz de desarrollar una mejor resistencia al calor en Piezas impresas en 3D. (…) Tiene unas excelentes características de impresión como precisión detalle, buena adherencia para construir placas, menos alabeo o rizado y poco olor. El polímero Ingeo 3D850 está disponible en forma de pellet. Post-recocido en el rango de 176-266 ° F (80-130 ° C) se puede utilizar para promover la cristalización y mejorar la temperatura de deflexión térmica de la pieza impresa en 3D.»

NatureWorks

Filamento PLA 870

Al igual que el 850, NatureWorks ha desarrollado esta línea de pellet PLA especialmente para las impresoras 3D:

«Ingeo 3D870 está diseñado para ofrecer una mejor resistencia al calor y alta resistencia al impacto de las piezas impresas en 3D, este grado formulado logra propiedades térmicas y mecánicas similares al ABS al mismo tiempo que ofrece una alternativa a los materiales a base de estireno. Los monofilamentos fabricados con Ingeo 3D870 proporcionan una excelente impresión 3D características tales como detalles precisos, buena adherencia a las placas de construcción, menos deformaciones o rizos y poco olor. Ingeo 3D870 está disponible en forma de gránulos.» «El secado antes del procesamiento es esencial. (..). El post-recocido en el rango de 176-266 ° F (80-130 ° C) se puede utilizar para promover la cristalización y mejorar la temperatura de deflexión del calor de la pieza impresa en 3D. Se recomienda un contenido de humedad inferior al 0,025% (250 ppm) para evitar la degradación de la viscosidad. Mantenga el paquete sellado hasta que esté listo para usar y vuelva a sellar rápidamente cualquier material no utilizado. Recocido de piezas impresas Ingeo 3D870 está formulado para cristalizar después de la impresión recocido. La cristalización es una vía sencilla y eficaz para mejorar el rendimiento térmico y mejorar aún más las propiedades de impacto de Ingeo 3D870. La temperatura de recocido recomendada es en el rango de 110 °C – 120 °C. El recocido se puede realizar en un horno o en algún otro medio de transferencia de calor, como un baño de agua caliente.»

NatureWorks

NatureWorks recomienda los siguientes pasos para recocer nuestra pieza impresa con un PLA elaborado con pellet Ingeo 870 para darle mas dureza:

  1. Precaliente el horno a un rango de temperatura de recocido de (110 ° C-120 ° C).
  2. Mida la temperatura en varios lugares del horno para asegurarse de que no haya puntos fríos o calientes. El calentamiento desigual puede provocar a deformaciones inesperadas y mal rendimiento en la pieza.
  3. Coloque la parte impresa en el horno y encienda el temporizador. El tiempo típico para recocer piezas con un espesor de pared de 3,18 mm es unos 20 minutos, pero este tiempo depende del grosor de la pared.
  4. Para piezas de grandes dimensiones es común utilizar accesorios de soporte.
  5. Una vez sacada del horno, deje que la pieza se enfríe en condiciones ambientales. Minimice la manipulación, ya que el interior de la pieza puede mantener una temperatura alta.
  6. Si se usa un baño de agua para templar es posible que la pieza tenga que estar un tiempo un poco más largo para cristalizar (ya que el baño de agua no puede estar a 110 ° C – 120 ° C).
  7. Mida las dimensiones de la pieza antes del recocido y nuevamente después, para determinar la contracción.

Filamento EP

Smart Materials ha creado un filamento que nace que la modificación del PLA con el fin de conseguir acabados lisos.

Sigue teniendo las propiedades del filamento PLA, es decir, es sencillo de utilizar, con bajas temperaturas de impresión, sin warping. Además de ser biodegradable, reciclable y apto para el contacto con alimentos.

Para poder conseguir los acabados lisos que se busca en este material debemos usar un papel de lija al agua. Después de usarlo podremos ver acabados cerámicos. Podremos pintarlo casi con cualquier pintura.

Se recomienda para usos como maquetas de arquitectura, odontología, imitaciones de esculturas, etc…

Filamento PLA Antibacteriano

El fabricante español Smartfil ha creado un PLA Antibacteriano, compuesto de PLA y nanopartículas de plata que aportan propiedades antibacterianas al material. Este material evita que en las piezas impresas crezca mohos, hongos y todas las bacterias que causan malos olores, decoloración, manchas, deterioros y corrosión.

«La efectividad antibacteriana de este filamento ha sido probada y certificada en un laboratorio externo bajo la norma ISO 22196. El ensayo se ha realizado sobre dos cepas bacterianas: Stapylococcus aureus y Escherichia coli. Los resultados obtenidos indican una reducción de la actividad bacteriana en un 99.99% una vez pasadas 24 horas.»

Es esterilizable mediante los siguientes métodos: UCV (UV), Ozono, EthOx, lejía y desinfectantes.

Smart Materials

Consejos para imprimir con PLA:

  • Lo primero es ver la temperatura de impresión que recomienda el fabricante.
  • El PLA tiene una gran facilidad para pigmentarse, lo que nos hace encontrar una gran variedad de tonos en el mercado. Esta ventaja genera un problema la temperatura de extrusión. Algunos tonos o mezclas van a necesitar una temperatura precisa.
  • La temperatura de un filamento PLA con diámetro 1,75 m será menor que con un PLA con diámetro 2,85mm.
  • No se debe usar una altura de capa mayor al diámetro de la boquilla.
  • La cama caliente no es necesaria para imprimir PLA pero se recomienda para ayudar a la adhesión del filamento.
  • Mantener en un lugar seco. El PLA absorbe la humedad del ambiente y hará que se creen burbujas al imprimir que intercedan y dificulten la impresión 3D.
  • Recomendamos configurar el ventilador al 100% durante toda la impresión excepto en las primeras capas. Mantenga bien configurado el ventilador de refrigeración. El plástico recién extruido debe enfriarse lo mas rápido posible.

Problemas imprimiendo PLA:

A) Encordado

Unos de los problemas mas comunes son los pelitos, conocidos también como hilos o stringing o encordado, cada uno lo llama de forma diferente pero es lo mismo. Se tratan de hilos de material que salen de la boquilla y no forman parte de la pieza impresa 3D. Dado que el PLA se derrite con relativa facilidad, tiende a seguir saliendo mientras la impresora realiza desplazamientos. Esto es lo que crea los dichosos hilos o pelos.

La mejor solución es configurar la retracción de la impresora 3D:

a. Ajustando la distancia de la retracción o determinar la cantidad de plástico que extrae de la boquilla. En general, cuanto más plástico retrae de la boquilla, es menos pobable que se creen hilos. Vaya probando cambiando la distancia de retracción en 1mm.

b. Velocidad de retracción. Esto determina lo rápido que retrae el filamento de la boquilla. Si retrae demasiado lento, el plástico se derramará lentamente y puede comenzar a gotear antes de que la extrusora termine de moverse. Si se retrae demasiado rápido, el plástico fundido dentro de la boquilla o nozzle puede triturar el filamento.
Si la pieza ya está hecha puede probar con otra solución que explicamos en el post procesado, la pistola de calor.

B) Excedentes de material

Otro problema es que tengamos configurada una temperatura alta que nos crean excedentes de material en la superficie de la pieza. Si la temperatura es demasiado alta, el plástico de la boquilla se volverá mas líquido, menos espeso y saldrá con mas facilidad pudiendo crear “pegotes” o depositar gran cantidad de plástico en un punto ya que éste se ha podido acumular en la boquilla. (Si es demasiado baja la temperatura el plástico tendrá dificultades para salir). Si se tiene problemas y la retracción es correcta, aconsejamos disminuir la temperatura de la extrusora entre 5 y 10 grados hasta encontrar que no se dan la aparición de estas imperfecciones.
La temperatura de extrusión la podemos seleccionar en el software de laminado o en la misma pantalla de muchas impresoras 3D que dejan configurar este parámetro mientras extruye (o derrite el filamento y lo deposita).

C) Velocidad de movimiento

La mayoría de impresoras 3D domésticas son cartesianas, poseen tres ejes (X, Y, Z). Los ejes X/Y representan la velocidad de lado a lado, esto es lo que lo relaciona directamente con el tiempo que la parte de la extrusora va a estar moviéndose al aire libre. Por tanto, si aumenta la velocidad de su impresora 3D, si ésta se lo permite, podrá reducir el encorvamiento de sus piezas.


Post- procesamiento PLA

Lija al agua

A) Lijado, es uno de los métodos mas populares, con él conseguimos suavizar la primera capa, la más superficial de la impresión o pieza en 3D.
La mejor técnica es lijar a mano. Comenzar con un papel de lija gruesa y pasar a otra mas fina. El lijado debe realizarse con movimientos circulares opuestos al grano de las líneas de capas. Enjuaga tu pieza impresa a menudo para retirar las partículas que se crean durante el proceso de lijado.


AEROSOL RUSTOLEUM

B) Masilla o imprimación, estos materiales nos van a ayudar a cubrir cualquier grieta y ayudará a la pintura a asentarse mejor. La pintura más recomendable para estas piezas es la acrílica.
Hay pinturas de imprimación (como Rustoleum) que se aplican mediante aerosol, se van aplicando sobre la pieza y ésta se va lijando. Este proceso se repite hasta rellenar todas las imperfecciones.


C) Recubrimiento transparente, como por ejemplo el que conseguimos usando Poxiglass. es un producto formado por dos líquidos. Echamos en un recipiente 2 partes de A (resina) + 1 parte de B (endurecedor), se mezcla muy bien y se aplica con un pincel. Esta técnica alisa las imperfecciones y da un toque brillante a la pieza. Para un mejor resultado se puede volver a lijar y volver a aplicar.

ESTACIÓN DESOLDADORA

D) Aplicar pistola de calor. ¿Tus piezas tienen mucha retracción y mil pelitos? Nosotros usamos nuestra desoldadora, aplicamos directamente el aire caliente que expulsa en las piezas impresas 3D. Si lijas antes los resultados son mas limpios y efectivos.



Horno

E) Aumentar la dureza. Las propiedades y características de la pieza impresa mejor tras someterla a un recocido en un horno. Esto solo lo podemos realizar con el PLA tipo 850 y PLA 870. La temperatura a la que debe poner el horno es de 60 a 110 grados, de 4 a 20 minutos. El tiempo lo dependerá el tamaño y grosor de la pieza impresa en 3D. El horneado de la pieza aumentará la dureza y la resistencia al impacto pero mermará su flexibilidad.


Fuentes:

Createc 3D

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