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Filamento PLA azul

¿Cómo se pigmenta el filamento PLA?

El filamento PLA es uno de los filamentos mas demandados en el mundo de las impresora 3D y por eso despierta tanto interés. Hoy os vamos a hablar de la pigmentación de estos filamentos.

Filamento PLA azul
Clases de pigmentos Azules - Filamentos PLA

La pigmentación del filamento para impresora 3D tiene una finalidad estética. 

El filamento usado en impresoras 3D que no tenga colorante ni color añadido (es decir, que sea natural) superará a los plásticos con color en las pruebas de estrés. Por tanto, los pigmentos colorean el pellet y cambia algo sus características, no de manera significativa pero si vamos a notar que usando un mismo filamento, en las mismas condiciones de humedad y con los mismos parámetros, dependiendo del color, puede dar resultados diferentes. 

Hay dos clases de pigmentos, los orgánicos (usados para colorear plásticos y elastómeros transparentes) y  los inorgánicos (usados para colorear cualquier tipo de termoplásticos). La gran características de los pigmentos inorgánicos es que son menos intensos en su capacidad de coloración y dan una coloración bastante opaca. La resistencia al calor de los pigmentos inorgánico es mucho mayor que la resistencia al calor de cualquier polímero ya que son fruto de reacciones que ocurren durante la calcinación a alta temperatura (de 700 a 900 ºC)  

¿Qué es un termoplástico?

Usamos mucho este término, lo hacemos para referirnos a productos que se pueden calentar hasta que se derriten y se convierten en maleables. Al enfriarse, se endurece y podemos repetir este ciclo de fusión, reformado y enfriamiento. Las impresoras 3D usan un tipo de modelado que aprovecha esto y crea un sistema rápido y económico para fabricar una gran cantidad de piezas. 

Pensando

¿Cómo pigmentar tu pellet de filamento PLA?

La coloración de plástico se realiza generalmente con el llamado masterbatch (conocido también como master o colorante). Estos colorantes son gránulos de pigmentos altamente concentrados que se mantienen unidos principalmente por el mismo polímero o un polímero compatible que está procesando. 

Dependiendo del material que usemos se oscila en la recomendación de agregar entre un 0,5 – 5% del masterbatch a nuestros gránulos normales. 

Por ejemplo, si tenemos una impresora con un extrusor de pellet y queremos imprimir una pieza en PLA que va a pesar 420 gramos el proceso sería:

pesaremos unos 450 gramos de pellet PLA y meteremos un 1% de color, es decir, unos 4,5 gramos de pigmento de color. Es muy importante que lo mezclemos todo muy bien antes de echarlo en la torva.

gif extrusor pellet

No es una técnica fácil al principio, habrá que jugar a ensayo – error con nuestro extrusor de pellet hasta conseguir el resultado esperado. El porcentaje de color que usaremos dependerá del material del pellet a usar (ABS, PETG, ASA, PLA…).

Ventajas de fabricarte tu propio filamento:

  • Vas a ahorrar en costes de materia prima.
  • Vas a conseguir resultados personalizados. Ya que puedes jugar con diferentes pigmentos.
  • Contribuyes al medio ambiente, especializándonos en esta forma de impresión 3D llegará el día en que  podamos cortar nuestros propios desechos de plásticos domésticos y usarlos en nuestras impresoras 3D.

 

Desventajas de fabricarte tu propio filamento: 

  • El resultado del filamento dependerá de la materia prima.
  • El resultado del color en el filamento puede llegar a no ser tan homogéneo como el resultado de un filamento industrial. 

Los fabricantes de filamento para impresoras 3D hacen nuestras delicias y es que de un tono, el azul por ejemplo, pueden llegar a sacar toda la variedad que veis en la foto. Lo consiguen a base de mezclas y juegos con los pigmentos. Por ejemplo, si cogemos un masterbatch azul oscuro y otro masterbatch brillante podemos conseguir el glitter azul (un filamento azul con destellos brillantes que disimula las capas de las piezas).

Además, si tienes una extrusora de pellet siempre puedes animarte y crearte tus propios colores adquiriendo pellet y pigmentos. 

Destacamos los pigmentos:

  • Metálicos: se suelen usar para simular el color de un metal o para dar al color un nuevo efecto que se asemeje al metal. 

  • Perlado o Iridiscente: se trata de pigmentos que aportan a nuestro filamento PLA una apariencia perlada o iridiscente. Son sustancias con un alto índice de refracción de luz que logran el efecto deseado debido a los fenómenos de interferencia óptica. 

  • Nacarados (IRIS): dan la sensación de una efecto perla acompañado de un color iridiscente. 

  • Fluorescentes: estos pigmentos no requieren energía artificial para irradiar los colores y emitir luz fluorescente. Pueden producir colores que pueden parecer hasta tres veces más brillantes que los colores normales. Estos filamentos pueden llegar a tener una resistencia a la luz y estabilidad térmica algo inferior.

Filamento PLA referencia por colores fabricante Sakata

¿Por qué hablamos y usamos a menudo el filamento PLA en nuestra Impresora 3D?

El filamento PLA es fácil de imprimir y casi todas las impresoras 3D del mercado puede imprimir este material ya que solo necesita 190 ºC para fundirse (depende del fabricante). E incluso puedes llevar a imprimirlo sin base calefactable, es decir, sin calentar la cama de tu impresora 3D.

Las ventajas del filamento PLA en impresoras 3D:

  • Está hecho de materias primas renovables.
  • No emite olores. 
  • Emite menos humos tóxicos.
  • Es un material compostable.
  • Punto de fusión mas bajo que muchos plásticos de origen fósil.
  • Es apto para el contacto con alimentos (depende del fabricante).
  • Puede tener un uso biomédico.

 

Desventajas del filamento PLA para impresoras 3D:

  • No tiene mucha resistencia mecánica. No es un plástico duro o resistente para darle este tipo de aplicaciones.
  • El precio PLA es mas caro que el de los filamentos de origen fósil. 
  • No es apto para aplicaciones que requieran altas temperaturas, puede ablandarse o deformarse en días calurosos, sobre todo si está al sol.
  • Absorbe la humedad. 

Recomendaciones para imprimir con filamento PLA en tu impresora 3D

Cada maestrillo tiene su librillo y como hemos dicho en este post, el fabricante y el color o pigmento puede influir.

  • Temperatura: Empieza a imprimir a la temperatura recomendada por el fabricante y ve subiendo o bajándola de 5 en 5 grados hasta conseguir la fluidez deseada. Hay colores como el PLA negro que nosotros necesitamos imprimirlo unos grados por encima de otros tonos. Además nosotros calentamos la cama caliente un poco para conseguir que se quede bien pegada la pieza (prueba si quieres a unos 60 grados). 
  • Hilitos: estos dichosos compañeros se forman por los restos de filamento que echa la boquilla al desplazarse. Cuida la retracción y la temperatura para tener los menos hilitos posibles. 
  • Si ves que las capas no se están quedando pegadas, aumenta la temperatura. Si no se pegan de forma correcta las capas tu pieza puede tener desperfectos o romperse fácilmente. 

 

Mantén tu filamento PLA bien guardado o bien en una bolsa sellada o bien en un tupper o fiambrera. La razón principal es que absorbe la humedad y esto hace que las futuras piezas e impresiones puedan ser defectuosas o las piezas que saques ser débiles debido a la perdida de propiedades del plástico.

Si quieres saber más: Sobre el filamento PLA

La razón principal es que es fácil imprimir con filamento PLA y, además,  emite pocos olores. Además su uso está en aumento por ser un poliéster termoplástico derivado de fuentes 100% renovables como el maíz. Que el filamento PLA sea «una fuente 100% compostable y su ciclo de vida reduzca potencialmente el nivel de dióxido de carbono en la tierra» se tiene muy en cuenta a la hora de su elección. (Fuente: NatureWorks)

No solo el polímero PLA es famoso en el mundo de las impresoras 3D. Su uso lleva años extendiéndose en la industria textil (en la creación de telas para tapicerías, toldos y cubiertas) y en la industria médica.

Pero… ¿Cómo puede salir del maíz este plástico? Natureworks, uno de los fabricantes mas importantes de PLA nos cuenta como realizan ellos el proceso. 

Proceso creacion PLA
Proceso creación PLA (Fuente: Natureworks)

«Los bloques de construcción del polímero PLA son dióxido de carbono y agua. Ambos componentes se forman en azúcares a través de la fotosíntesis impulsada por la energía solar y, esto ocurre dentro de las plantas en crecimiento. Hay un 30% de masa vegetal desarrollándose como azúcares almacenados como almidón en los granos de la mazorca. Después de la cosecha, el maíz se transporta a un molino húmedo de maiz donde se separa el almidón de los demás componentes del grano (proteína, grasa, fibras, azúcares y agua) y convertido por hidrólisis enzimática en dextrosa. Cargill Dow fermenta la dextrosa en ácido láctico a un pH casi neutro. A travéz de la acidulación y una serie de pasos de purificación, el lactato. Luego, el caldo de fermentación de sal se puridica para producir ácido láctico.  Cargill Dow utiliza la polimerización por apertura de anillo mediante el intermedio de lactida. En el primer paso del proceso, el agua se elimina en condiciones suaves para producir un prepolímero de bajo peso molecular. Luego, este prepolímero se despolimeriza catalíticamente para formar undímero intermedio cíclico, denominado lactida, que luego se purifica a grado de polímero utilizando destilación. La lactida purificada se polimeriza en una polimerización de apertura de anillo sin disolvente y se procesa en PLA gránulos. Controlando la pureza de la lactida es posible producir una amplia gama de pesos moleculares.» (Fuente: Natureworks)

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