Impresión 3D: Qué materiales usar y dónde comprarlos

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Impresión 3D

Nuestra cuarta entrega sobre impresión 3D está centrada en los materiales disponibles en el mercado, con una extensa comparativa de precios y calidades, pero también utilizando diversos parámetros de prueba en busca de datos tan importantes como la conductividad, las dimensiones, la calibración…

muestrasABS

Si te perdiste los otros artículos de la serie de cuatro, éstos son los enlaces:

* Capítulo I: La impresión 3D y sus tecnologías

* Capítulo II: Servicios de impresión 3D online

* Capítulo III: Impresoras 3D de consumo

Tras varias semanas en las que hemos dado un repaso a todo lo que implica la impresión 3D, hemos querido terminar esta serie de artículos especiales con uno más práctico, en el que os vamos a hablar de los diferentes materiales disponibles en el mercado para imprimir y, lo más importante, dónde podemos conseguirlos, sus precios y sus calidades, con una serie de pruebas y mediciones sobre los mismos.

Fijando los parámetros de prueba

Para llevar a cabo estas pruebas nos hemos puesto en contacto con varias tiendas, y hemos realizado mediciones e impresiones a los mismos productos que ponen a la venta, por lo que os podemos contar de primera mano nuestras experiencias, tanto con los materiales como con las tiendas.

Pero lo primero que vamos a hacer es establecer los parámetros de prueba que vamos a realizar. Lo primero son las herramientas que vamos a usar. En este caso nos vamos a servir de un pie de rey digital para realizar las mediciones de dimensiones, un multímetro para las de conductividad y una impresora RepRapPro Mendel Tricolor para realizar la impresiones.

Aunque con el filamento normalmente se pueden realizar también pruebas de resistencia mecánica, estas propiedades vienen dadas sobre todo por su composición, algo que en la mayoría de casos apenas varía. Nosotros nos vamos a centrar en sus dimensiones, de las que básicamente a la hora de imprimir nos importan dos, el diámetro y la redondez. Aunque a efectos prácticos, los parámetros más importantes a tener en cuenta son el grado de variabilidad del diámetro y la calibración propia de la impresora, de forma que cuando mandemos comandos de extrusión de material, el material que salga por la cabeza caliente sea realmente el que marcamos.

Esto es importante debido a que una gran variabilidad no sólo puede crear deformaciones y errores en la pieza impresa, sino también problemas graves en la impresora 3D, como atascos del cabezal, cable que se parta en mitad de la impresión, y un sinfín de “horrores” que pueden causar desde pequeños inconvenientes a situaciones catastróficas. Por tanto realizaremos una serie de mediciones a lo largo de las muestras de filamento, obtendremos la media, desviación típica y tolerancias finales.

Además del filamento en sí, también es importante la bobina en la que esté enrollado y como lo esté, así como el empaquetado y sellado de los mismos. Comprobaremos también si hay defectos de almacenamiento, como golpes, exposición excesiva a rayos UV y si realmente, la cantidad de filamentos que dicen tener las bobinas se corresponde con la realidad.

Por último, realizaremos varias pruebas de impresión, incluyendo una en la que imprimiremos la misma pieza con los distintos materiales siguiendo sus valores recomendados de temperatura.Para ello, vamos a buscar un modelo 3D de una pieza en una librería de piezas abierta y la imprimiremos con en todos ellos con la Mendel Tricolor, una impresora también de diseño abierto, mostrando que las soluciones abiertas son tan buenas como las propietarias.

En este caso la pieza escogida ha sido un engranaje perteneciente a esta pieza. La decisión de tomar esta pieza se debe a que en ella tenemos curvas, redondeos, rectas, un agujero pequeño y uno grande, así como una hueco para una tuerca hexagonal, un engranaje y un borde separado del cuerpo central. Se trata de una pieza perfecta para comprobar los diferentes problemas que pueden surgir en la impresión 3D: warping, deformaciones, capas inconsistentes y movidas, curvas y rectas deformadas, variación en las dimensiones, etc…

 

Los distintos filamentos de termoplásticos

Explicado ya lo que vamos a hacer, vamos a hablaros antes muy brevemente de cada uno de los tipos de filamentos que hemos tenido en cuenta y sus propiedades. Hay una gran variedad, aunque el mercado del filamento termoplástico está en continuo desarrollo y surgen materiales nuevos continuamente.

ABS: el acrilonitrilo butadieno estireno es uno de los termoplásticos más usados en la impresión 3D. No es biodegradable, pero es muy tenaz, duro y rígido, con resistencia química y la abrasión, pero que sufre con la exposición a rayos UV. Es soluble en acetona y su densidad es de 1,05 g/cm3. Requiere una temperatura de cabezal de unos 240ºC y de bandeja de 110ºC. Para que os lo imaginéis, las piezas de LEGO están hechas de ABS.

PLA: el ácido poliláctico es otro de los filamentos estrella de la impresión 3D. Es biodegradable y normalmente se obtiene de almidón de maíz, por lo que al derretirse huele casi a comida y puede usarse para recipientes de comida. La textura de las piezas no queda tan suave como con el ABS, pero sí más brillantes y las esquinas salen mejor. Su densidad es de entre 1,2 y 1,4 g/cm3. La temperatura necesaria para su impresión es de unos 210ºC con la cama a unos 60ºC.

En ambos casos podemos encontrar, tanto en PLA como en ABS, todo tipo de colores, que van desde el crudo natural, hasta dorados y plateados. Pero además también existen variedades de estos materiales con propiedades especiales. Tenemos por ejemplo colores fosforescentes, que brillan en la oscuridad, o fluorescentes, que brillan al exponerlos a luz UV. También materiales que cambian de color según la temperatura y hasta variedades flexibles o que conducen la electricidad.

HIPS: el poliestireno de alto impacto es un material muy parecido al ABS, y que requiere los mismos perfiles de temperaturas. Suele usarse en combinación con el ABS para hacer piezas con espacios huecos, usando el HIPS como soporte que luego se eliminará con D-Limoneno, con el que es soluble mientras que a él la acetona no le afecta. Al igual que el ABS soporta mal la luz UV y su densidad es de 1,04 g/cm3. Hemos usado las mismas temperaturas que con el ABS.

PET: el tereftalato de polietileno es uno de los materiales más usados para las botellas y otro tipo de envases. Su principal propiedad es su capacidad de cristalización, generando piezas transparentes con efectos sorprendentes. Es muy fuerte y resistente a los impactos. Su densidad cristalina es de 1,45 g/cm3. Hemos usado las mismas temperaturas que con el PLA.

Laywoo-d3: material que requiere condiciones de temperatura similares a las del PLA, con la peculiaridad de que si aumentamos o disminuimos unos grados, el color obtenido es más claro u oscuro. Tras enfriarse tiene textura parecida a la madera y las variaciones de temperatura, ya sean controladas directamente, por fluctuaciones o tipo de enfriamiento, dejarán vetas más o menos oscuras.

Ninjaflex: se trata de un revolucionario elastómero termoplástico (TPE) que permite crear piezas con una flexibilidad sorprendente. En sí el filamento tiene prácticamente la consistencia de una cuerda de goma, y las piezas resultantes puede deformarse ampliamente. La temperatura es muy parecida a la del PLA, con el cabezal a 215ºC y la bandeja a 40ºC.

Nylon: el nylon es quizás uno de los materiales más complejos para la impresión 3D. Su principal problema es la falta de adhesión de la pieza a la bandeja, que causa muchos fallos además de un warping muy difícil de controlar. Además suele coger fácilmente humedad, por lo que previamente a la impresión 3D deberemos secarlo en el horno durante 3 o 4 horas. A cambio de todas estas dificultades, el nylon es un material muy resistente, poco viscoso, muy resistente a la temperatura y con distintas variedades que le aportan flexibilidad, transparencia y otras cualidades.

 

Impresión 3D

Los resultados de las pruebas

Hemos medido 34 muestras diferentes de filamento de 8 proveedores, comprobado 27 bobinas y realizado 20 impresiones de la misma pieza, junto con algunas más de prueba y otras para los filamentos flexibles, y que os hemos resumido en la siguiente tabla resumida por proveedores y con la pieza correspondiente por fila y columna con la imagen de arriba. De cada filamento hemos realizado 15 medidas a lo largo de la muestra, indicando en las medidas la media con tolerancias obtenidas con un intervalo de confianza del 95 %. Las dimensiones de las bobinas son D: diámetro exterior, d1: diámetro del agujero, d2: diámetro interior, G: grosor, todas ellas en milímetros.

Orden Marca Tipo Medidas Formato D-d1-d2-G
(mm)
F1-C3 3DWorldPrinter ABS Natural (chino) 1,74+/-0,01 Bobina 6 160-31-41-88
F2-C1 3DWorldPrinter ABS Natural (español) 1,82+/-0,10 Muestra  
  Fenner Drives NinjaFlex Blanco 1,81+/-0,06 Muestra  
F3-C4 Fenner Drives NinjaFlex Negro 1,79+/-0,06 Bobina 3 202-52-89-54
F4-C3 Form Futura PLA Eco Thermo 1,76+/-0,03 Bobina 2 201-53-100-55
F3-C2 Form Futura PET 1,78+/-0,02 Bobina 2 201-53-100-55
F3-C1 Form Futura PLA Eco Flex Rojo 1,80+/-0,07 Bobina 2 201-53-100-55
F1-C2 LEAPto3D ABS Dorado 1,78+/-0,01 Bobina 1 160-31-50-99
  LEAPto3D Nylon Taulman 618 1,81+/-0,04 Bobina 8 126-19-53-72
  LEAPto3D ABS Thermo Verde   Pieza  
  LEAPto3D ABS Transparente   Pieza  
  LEAPto3D ABS Glow Verde   Pieza  
  Plabs3D Polykothermal Violeta 1,74+/-0,02 Muestra  
  Plabs3D Polykothermal Violeta   Pieza  
F3-C3 Plabs3D Laywoo-d3 1,70+/-0,03 Muestra  
  Plabs3D ABS Glow Azul 1,79+/-0,07 Muestra  
F3-C5 Plabs3D HIPS Rojo 1,76+/-0,02 Muestra  
  Plabs3D Nylon Taulman 645 1,85+/-0,05 Muestra  
F2-C4 Plabs3D PLA Gris 1,81+/-0,04 Bobina 2 201-53-100-55
F4-C5 Plastics3D ABS Negro 1,75+/-0,04 Bobina 9 165-38-60-116
F1-C1 Plastics3D PLA Blanco 1,74+/-0,03 Bobina 9 165-38-60-116
F1-C5 Reprapper ABS Fluo Rojo 1,75+/-0,02 Bobina 1 160-31–50-99
F1-C4 Reprapper ABS Conductivo Negro 1,69+/-0,04 Bobina 1 160-31–50-99
  Reprapper ABS Fluo Verde 1,80+/-0,03 Bobina 1 160-31–50-99
  Reprapper ABS Fluo Azul 1,79+/-0,02 Bobina 1 160-31–50-99
F4-C4 Reprapper ABS Thermo Verde 1,80+/-0,03 Bobina 1 160-31–50-99
  Reprapper ABS Thermo Azul 1,75+/-0,05 Bobina 1 160-31–50-99
  Reprapper ABS Fluo Amarillo 1,74+/-0,02 Bobina 1 160-31–50-99
  Reprapper ABS Thermo Gris 1,74+/-0,02 Bobina 1 160-31–50-99
  Reprapper Nylon 1,77+/-0,03 Bobina 7 200-52–95-54
  Reprapper PLA Fluo Amarillo 1,78+/-0,02 Bobina 1 160-31–50-99
F4-C2 Reprapper PLA Glow Verde 1,81+/-0,03 Bobina 1 160-31–50-99
F4-C1 Reprapper ABS Glow Azul 1,77+/-0,02 Bobina 1 160-31–50-99
  Reprapper ABS Glow Verde 1,75+/-0,03 Bobina 1 160-31–50-99
  Reprapper PLA Fluo Rojo 1,76+/-0,03 Bobina 1 160-31–50-99
F2-C2 Reprapper PLA Fluo Azul 1,75+/-0,04 Bobina 1 160-31–50-99
F2-C5 Thingibox ABS Fluo Verde 1,74+/-0,10 Bobina 5 196-38-86-86
F2-C3 Thingibox PLA Plata 1,74+/-0,07 Bobina 4 196-38-86-80

Nos hemos encontrado con 9 tipos de bobinas diferentes, que aparecen también en la tabla y con todo tipo de dimensiones, por lo que si vuestra impresora utiliza un soporte especial para bobinas o usáis el vuestro propio, y requerís que la bobina no sobrepase un tamaño determinado, deberéis tener en cuenta los tipos de bobinas que usan las tiendas para saber si serán compatibles. En todos los casos las bobinas estaban en perfecto estado y la cantidad de filamento era la adecuada, pero aún así os recomendamos que si pensáis hacer un gran pedido de muchas bobinas, pidáis siempre una muestra para saber si cumple con lo que necesitáis.

Tras las medidas, hemos realizado las piezas, comprobando que, aunque en algunos casos las variaciones y valor medio del diámetro de filamento son diferentes a las nominales, con valores que teóricamente podrían ofrecer problemas a la hora de imprimir, con la calibración adecuada todo esto se minimiza y hace apto prácticamente todo tipo de filamento. Hemos usado, como hemos dicho anteriormente, una impresora 3D Mendel Tricolor de RepRapPro y el software Cura. La altura de capa ha sido 0,3 mm, el espesor de las paredes de 1 mm y las capas de abajo y arriba de 0,6 mm con una densidad del 20 %. La velocidad de impresión ha sido de 40 mm/s y la de los movimientos de 120 mm/s.

Realizamos con éxito piezas en todos los materiales, y para ello probamos distintas combinaciones de superficies de apoyo, ya sea con cristal desnudo, cinta Kapton, cinta de carrocero, cartón y uso de laca. El mejor resultado con PLA lo obtuvimos con Kapton, mientras que con ABS fue con laca (proporcionada por Thingibox y siguiendo sus consejos) facilitando su impresión enormemente. Los únicos materiales con los que fue imposible imprimir han sido los nylons, tanto Taulman como chino, que no conseguimos que se pegaran a ningún material ni temperatura.

En la galería tenéis las piezas en los diferentes materiales, incluyendo muestras de las propiedades termocrómicas, fosforescentes y fluorescentes, en ese último caso hay que decir que el rojo es de los que menos se notan. Sobre el Laywoo-D3 hay que decir que su textura sorprende bastante, además de la propiedad de dejar diferentes tonalidades según la temperatura de extrusión, y la pieza en PET transparente tiene un aspecto espectacular.

En cuanto a los materiales con las propiedades más útiles, el ABS conductivo, aunque no puede usarse para imprimir circuitos tiene muchísimos usos para hacer sensores, apantallamientos, etc… Eso sí, su resistencia cambia mucho con la temperatura y en nuestro caso, a 17ºC ambientales, hemos obtenido unos valores de resistencia de 15.550 +/- 943 ohmios/cm, lejos de los 10.000 nominales. Este valor lo obtuvimos haciendo medidas en diferentes tramos con las mismas condiciones ambientales. Para comprobar la variación con la temperatura medimos una muestra de 10 cm a diferentes temperaturas, para luego obtener la fórmula correspondiente mediante una regresión lineal de dichos valores, lo que nos dio la fórmula R = 470·T + 8.266 estando la temperatura (T) en ºC.

Mención especial tienen los dos materiales flexibles que hemos probado, el EcoPLA Flex de FormFutura y el NinjaFlex. El precio es muy similar, 34,95€/0,5kg del primero frente a 36,95€/0,5kg del segundo, pero las propiedades elásticas del NinjaFlex son muchísimo mayores, tanto que llega sorprender. Además hemos comprobado que con ambos se pueden hacer a la perfección piezas “complicadas” como fuelles con opción de Z en espiral y paredes de 0,5 mm de espesor.

Una vez conocida una variedad importante de los materiales que tenemos a nuestra disposición, es hora de saber donde podemos obtenerlos. Vamos a indicaros 4 tiendas españolas, con la enorme ventaja de menores gasto de envío y mayor rapidez de entrega que tienen, y luego algunas tiendas internacionales con materiales poco comunes.

Las tiendas en España

A pesar de que la impresión 3D es relativamente nueva, en nuestro país existen ya varias tiendas dedicadas a la venta de impresoras, piezas, electrónica y filamentos para la impresión. Vamos a mostraros un resumen de las más importantes en diferentes regiones de España:

LeapTo3D

LEAPto3D es una tienda de Madrid que dispone de todo lo necesario para la impresión 3D: Kits de impresoras 3D Prusa I3 y Air 2, partes sueltas mecánicas y electrónicas para reparar, mejorar o montar por vuestra cuenta como queráis vuestra impresora y, por supuesto, filamento. Se centran en PLA y ABS, tanto de 3mm y 1,75mm, cuyo precio es de 22€/kg, costando los especiales (brillo en la oscuridad, fosforescente y transparente) 24 €/kg. Disponen también de nylon Taulman 618 de 3 y 1,75 mm a 25€/0,45kg. Además de vender, también ofrecen talleres y cursos para montar tu propia impresora 3D, por lo que si vivís en Madrid y queréis aprender, allí os informarán muy bien.

plabs

Plabs3D tiene sede en San Sebastián y está especializada en todo tipo de filamentos. No sólo dispone de los típicos ABS y PLA, tanto en colores normales como en fluorescente, polikothermal y brillo en la oscuridad, sino también otros menos comunes como el PVA, nylon, flexible, Laywoo-D3, Laybrick, PET, HIPS, TPE, PS, conductivo, PET, etc… Son la tienda con mayor variedad, aunque actualmente la página está en construcción. Podéis contactar a través de plabs3d@gmail.com Al tener tanta variedad de materiales, su precio es muy variable, además de que hacen descuentos especiales que llegan hasta el 20% según el pedido.

 

thingibox

Thingibox está ubicada en Barcelona, cuenta con una página web muy cuidada y ofrece alguna partes de impresora 3D y filamento ABS, PLA y HIPS en 3 y 1,75 con un precio de 20,51€/kg Destaca el que está regentada por ingenieros que dan detalles muy concretos de los filamentos, así como consejos muy útiles. Tienen además productos de apoyo a la impresión y acabado, como lacas, cintas y pinturas metalizadas. Sus bobinas y empaquetados son posiblemente los mejores que hemos comprobado.

3dworldprinter

3DWorldPrinter es otra tienda de Valencia, que acaba de abrir, y aunque todavía no tienen todos sus productos en la web, hablando con ellos nos han asegurado que tendrán en breve PLA y ABS, tanto en 1,75 mm como en 3 mm con una amplia gama de 15 colores. El precio de la bobina de 1kg es de 18 €, pero en este caso además de éstas también producirán sus propias bobinas, siendo de los poquísimos fabricantes de filamento español que hay en el mercado y cuyo precio será de 20€/kg. Sus gastos de envío mínimos son de 7,5 € hasta 5 kg, con envío en 24-48 horas, mientras que para Canarias tarda una semana y los gastos son de 18 € por 5 kg.

 

Las alternativas extranjeras

Aunque quizás hace unos años tenía más sentido acudir a tiendas extrajeras para conseguir filamento de calidad y barato, como vimos en el apartado anterior ya no es necesario, ya que en España no sólo se vende, sino que también se empieza a producir.

Pero el desarrollo de nuevos materiales experimentales o con propiedades especiales es continuo, y a veces es complicado obtenerlos directamente en nuestro país, existiendo muy pocas tiendas que los traigan. Ante esta situación, y cuando queramos buscar materiales más allá de los típicos PLA o ABS, es necesario muchas veces acudir al extranjero.

Muchas veces el problema de comprar en el extranjero no es tanto el precio, que puede ser similar o incluso a veces menor que en España, sino el tiempo que tardan en llegar y los gastos de envío, aunque sobre todo en el caso de acudir a tiendas fuera de Europa, tener que lidiar con el sistema aduanero español, que curiosamente cuando los paquetes se envían por Correos y no por un servicio privado de mensajería, estará controlado queramos o no y a pesar de ser un servicios público, por una empresa privada llamada ADTPostales, que nos obligará a pagarles siempre como mínimo unos 14 euros por la “gestión” del DUA, un papel muy simple, aunque en sí el IVA o aranceles que tengamos que pagar sea mucho menor.

Supuestamente podríamos entregar nosotros mismos directamente dicho DUA de forma telemática y gratuita a la Agencia Tributaria, pero debido a una normativa de Correos para “facilitar” los trámites, todos los paquetes internacionales con un valor inferior a 22 € no tendrían que pasar por aduanas, y hasta 145 € serán gestionados por ADTPostales sin nuestro consentimiento.

Ninjaflex

Aclarado el punto de las aduanas, lo mejor es acudir si es posible a tienda europeas, en nuestro caso hemos decidido probar dos que trabajan con materiales muy curiosos. Por un lado Fenner Drives, de Reino Unido, que aunque son conocidos sobre todo por fabricar sistemas de transmisión como correas dentadas, poleas, etc… han desarrollado el espectacular NinjaFlex que vimos antes, a la venta por 36,95 € en 1,75 mm y 0,5 kg, o 44,36 € en 3 mm y 0,75 kg.

 

formfutura

Luego Tenemos a FormFutura y su PLA ecológico, disponible en multitud de variedades y que nosotros hemos probado como visteis en termocromático 49,95 €/kg y flexible 34,95 €/0,5kg, junto con el repaso que le hicimos a su filamento de PET 36,95 €/0,5kg. Aparte trabajan PLA y ABS normal a 26,95 €/kg y otros como nylon, Laybrick, bendlay, Laywoo-d3, HIPS y smartABS, todos en 3 y 1,75 mm.

 

reprapper

Por último tenemos una de las tiendas internacionales más conocidas del mundo, la empresa china RepRapper, que además de vender impresoras 3D de todo tipo, piezas y electrónica, cuenta con una amplísima variedad de filamentos PLA y ABS que ya pudimos ver antes, tanto en colores normales como fluorescentes, con brillo en la oscuridad y termocromáticos. Pero además poco a poco están incluyendo nuevos materiales, como PLA conductivo, HIPS y nylon.

Como habéis visto, a pesar de que el filamento chino no tiene buena fama en Internet, lo cierto es que en nuestras pruebas se comportó igual de bien que el resto, habiendo notado que los proveedores europeos trabajan también en muchos casos con filamento chino. En el caso de RepRaper los precios de su filamento en PLA 3mm de 31 $ y en 1,75 mm de 32 $, aumentando entre 4 y 7 $ más cuando son especiales. En cuanto a su filamento en ABS, el precio del básico en 3 mm es 30 $ y en 1,75 es 31 $, encontrándonos los termocromáticos y conductivos por 42 dólares.

Tienen un sistema de cálculo de gastos de envío para saber cuanto puede costarte a cualquier parte del mundo, siendo los envíos a España con Fedex, con un gasto de 13,32 $ y 1 tardando una semana. Pero como ya os hemos dicho, tenéis que tener en cuenta también los gastos aduaneros.

Sabiendo ya todas las alternativas a vuestro alcance, depende de vosotros escoger cual se ajusta mejor a lo que estáis buscando. Pero como ya habéis visto, sea cual sea vuestra opción podéis estar tranquilos sabiendo que todas las tiendas que os hemos mostrado las hemos comprobado y cumplen los requisitos de calidad para que podáis comprarles con toda confianza y aseguraos impresiones con filamento de calidad. Espero que toda esta información sobre impresión 3D os haya sido útil y os anime para adentraros en este fascinante mundo en el que vuestra imaginación es el único límite a o que podéis llegar a crear.

Impresoras 3D - filamentos

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Resumen de muestras
Todas las impresiones que hemos realizado, el detalle de cuál es cual viene en la tabla del artículo.

***En esta cuarta y finalmente última entrega especial sobre la impresión 3D, hemos llevado a la práctica todo lo que hemos vista hasta ahora y realizado una serie de impresiones con todo tipo de materiales. En la primera entrega hicimos un resumen sobre la impresión 3D y sus tecnologías. En la segunda vimos los servicios de impresión 3D online, por lo que no hace falta poseer una impresora 3D propia. La tercera nos sirvió para ver varias de las impresoras 3D que hay en el mercado para consumidores finales.

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