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¿Cómo imprimir piezas impermeables?
Las impresoras 3D prometen infinitas aplicaciones. Sin embargo, a veces la realidad se interpone en el camino de esa promesa. Un ejemplo de dónde puede suceder eso es cuando se trata de imprimir algo que necesita retener agua, solo para ver cómo se filtra como un colador. Siga leyendo para averiguar cómo evitar un desperdicio de líquido tan trágico.
Resumen del post
1. ¿Es posible imprimir piezas impermeables y estancas?
2. ¿Cómo se imprimen piezas impermeables?
2.1. Materiales para estampar piezas impermeables
2.2. ¿Qué ajustes usar para imprimir piezas impermeables?
3. Cómo post-procesar una pieza para hacerla impermeable
4. ¿Cuáles son las aplicaciones de las piezas impermeables?
1. ¿Es posible imprimir piezas impermeables y estancas?
Sí, se puede hacer, pero no siempre es fácil. Para obtener los mejores resultados, se debe prestar especial atención tanto al material como a la configuración que utiliza. E incluso entonces, es posible que también se necesite un procesamiento posterior para obtener una pieza que sea verdadera y confiablemente resistente al agua.
También vale la pena hablar de lo que queremos decir cuando decimos impermeable. Cuando se habla de ropa o electrónica, la palabra impermeable se suele utilizar para indicar que un objeto es capaz de mantener el agua fuera . Para cualquier cosa que necesite mantener el agua , como un jarrón, una descripción más apropiada sería hermética. Algunas industrias, como la electrónica, también usan el término resistente al agua para describir algo que puede aguarse, hasta un límite. Como un teléfono que solo es resistente al agua hasta cierta profundidad.
En este artículo, usaremos impermeable como un término general para incluir todo lo anterior. Los pasos que tomé para hacer que una impresión sea impermeable también ayudará a que sea impermeable y resistente al agua. Sin embargo, la mayoría de las piezas no cumplirán con los mismos criterios que su teléfono a prueba de agua, por lo que probablemente sea mejor no bucear en aguas profundas mientras confía en una pieza impresa para proteger algo sensible.
2. ¿Cómo se imprimen piezas impermeables?
Para obtener piezas impermeables, hay tres áreas que son importantes. El material utilizado, la configuración de su rebanadora y el posprocesamiento.
Es posible imprimir piezas impermeables con una variedad de diferentes tecnologías de impresión 3D. Algunas impresoras industriales con etiquetas de precio de seis cifras son incluso capaces de fabricar piezas impermeables extremadamente fiables con materiales resistentes como el metal. Sin embargo, la mayoría de las personas no tienen acceso a esas impresoras, por lo que en este artículo nos centraremos en la tecnología de impresión 3D más común y accesible, la impresión FFF.
2.1. Materiales para estampar piezas impermeables
La mayoría de los filamentos FFF son termoplásticos. Los plásticos generalmente son buenos para ser impermeables, por lo que la mayoría de las botellas de agua están hechas de plástico. Los plásticos normalmente tampoco se degradan ni dañan con el agua, razón por la cual muchas de esas botellas de plástico terminan en el océano y es probable que permanezcan durante mucho tiempo. Sin embargo, hay muchos tipos diferentes de termoplásticos y todos ellos tienen diferentes propiedades que vale la pena conocer antes de intentar imprimir sus piezas impermeables.
Una nota sobre la hinchazón: Muchos materiales de impresión 3D son higroscópicos, lo que significa que absorben agua. Algunos son peores que otros (PETG, Nylon, PLA) y algunos son mejores (ABS, PP) pero la mayoría absorbe agua hasta cierto punto. El resultado es que si dejas una parte en contacto con el agua durante mucho tiempo, puede comenzar a hincharse. La cantidad de hinchazón suele ser pequeña, pero puede deformar su parte e incluso hacer que se parta o se rompa de una manera que impida que sea impermeable o hermético. La hinchazón no continuará indefinidamente ni hará que la pieza se degrade por completo como lo haría con la madera sin tratar. En cambio, es probable que la pieza se hinche hasta cierto punto (dependiendo del material) y luego se detenga. Si alguna vez imprimió una pieza que inicialmente era resistente al agua pero que comenzó a gotear con el tiempo, probablemente sea por eso.
PLA
PLA es uno de los materiales de impresión FFF más baratos y comunes. El PLA se puede usar para crear piezas impermeables, pero tiene algunas desventajas. Como se mencionó anteriormente, el PLA puede ser propenso a absorber agua e hincharse.
El PLA también es biodegradable. Lo que significa que (en las circunstancias adecuadas) se puede compostar. Esto no es un problema si solo se expone a agua perfectamente limpia, pero si dejara una pieza impresa con PLA sumergida durante un período prolongado en un cuerpo de agua que contiene microorganismos, como un estanque, existe la posibilidad de que su pieza pueda empezar a degradarse. Aunque lentamente.
Por último, el PLA tiene una baja resistencia al calor. Lo que significa que si quisiera usar una parte impresa para contener agua caliente, probablemente se deformaría. Esto se puede resolver mediante un tratamiento térmico de la pieza después de la impresión. El tratamiento térmico se explica más adelante en este artículo.
PETG
PETG es otro material FFF común y asequible. PETG es particularmente higroscópico, lo que significa que es propenso a hincharse. Por otro lado, el PETG tiene una alta resistencia al calor, por lo que las piezas impresas se pueden mantener al aire libre bajo la luz solar directa sin problemas, y pueden resistir el agua caliente (aunque no hirviendo).
PP
PP es una de las mejores opciones para imprimir piezas impermeables. Es menos propenso a hincharse que el PLA o el PETG y es resistente a los productos químicos. El PP también se puede utilizar para imprimir piezas flexibles que mantienen su forma y no se rompen después de doblarse repetidamente.
ABS
El ABS es una opción decente para imprimir piezas impermeables. Tiene una alta resistencia al calor y no es tan higroscópico como muchos otros materiales. Sin embargo, la mejor razón para usar ABS es que puede usar acetona para alisar con vapor las piezas impresas en ABS. Se hablará más sobre el suavizado de vapor en la sección de posprocesamiento.
PVB
PolySmooth es un material basado en PVB fabricado por PolyMaker que es fácil de imprimir y tiene propiedades mecánicas similares al PETG. La gran ventaja de PolySmooth para imprimir piezas impermeables es que se puede alisar con vapor utilizando alcohol isopropílico. El proceso es similar a cómo se suaviza el ABS con acetona, pero el alcohol isopropílico es mucho más seguro y más fácil de manejar que la acetona.
2.2. ¿Qué ajustes usar para imprimir piezas impermeables?
Tan importante como el material que elija, es la configuración que utilice. La impresión FFF funciona apilando capas de material una encima de la otra, una a la vez. El problema con eso es que cada capa tiene la posibilidad de dejar un pequeño espacio entre ella y la capa de abajo. Las siguientes configuraciones están destinadas principalmente a evitar esas brechas o mitigar su efecto:
Recuento de líneas de pared
El conteo de líneas de pared es la configuración que determina cuántas capas tiene el grosor de la pared exterior de su impresión. En general, más líneas de pared aumentarán las posibilidades de que su parte sea impermeable. La razón es que redujeron la posibilidad de que el agua tuviera un camino directo a través de todas las paredes presentes. Si la extrusión o algún otro problema ha causado un pequeño espacio en una pared, la siguiente pared actúa como respaldo para tapar ese espacio.
Un conteo de línea de pared de 3 es normalmente un buen lugar para comenzar. Vale la pena señalar que aumentar el recuento de líneas de pared para piezas delgadas no tendrá ningún efecto. También hay una situación en la que una sola pared es la mejor opción, y es cuando se usa el modo jarrón.
Espiralizar el contorno exterior (modo florero)
El contorno exterior en espiral (también conocido como modo florero) es una configuración que permite una impresión fluida de objetos con un solo grosor de pared. Convierte la impresión en una ruta de impresión continua, lo que significa que no hay retracciones entre capas y, por lo tanto, no hay costura en Z.
Ese es el mayor beneficio del modo florero. La costura en Z es una de las áreas más comunes en las que se producen espacios en la pieza impresa. Quitar esa costura hace que las piezas incluso con una sola pared puedan ser impermeables. Sin embargo, esta configuración no es adecuada para la mayoría de las piezas, ya que requiere una geometría muy específica. Los jarrones, tazas y tazones son los tipos de impresiones que se pueden imprimir con el modo jarrón.
La temperatura
Pueden aparecer espacios cuando una capa no está correctamente adherida a la capa inferior. Una temperatura de impresión más alta es una forma de aumentar la adhesión de la capa. Por lo general, es mejor imprimir a una temperatura tan alta como lo permita el material. Tenga en cuenta que cuando imprime a una temperatura demasiado alta, el material puede hervir a medida que sale de la boquilla, lo que genera más problemas y posibles lagunas.
Tasa de flujo
La subextrusión es una de las principales causas de las brechas en su pieza. Incluso los perfiles de impresión bien ajustados pueden sufrir una subextrusión en ocasiones, ya que normalmente dan prioridad a la alta precisión dimensional, la resistencia estructural o la fidelidad visual sobre otras consideraciones. Un ligero aumento en el caudal debería ser suficiente para ver una mejora. Comience con 105% y aumente hasta que vea rendimientos decrecientes.
3. Cómo post-procesar una pieza para hacerla impermeable
Idealmente, debería poder sacar una parte impresa de la placa de construcción y hacer que sea completamente resistente al agua. Sin embargo, a veces se necesita un poco de procesamiento posterior para apuntalar una parte casi impermeable. Estos son algunos de los principales métodos que puede utilizar:
Aplicar una capa impermeable
Esta es la forma más fácil y sencilla de impermeabilizar una pieza que, de otro modo, tendría fugas. La aplicación de un aerosol impermeabilizante, una capa transparente o incluso pintura resistente al agua puede ayudar a tapar cualquier pequeño espacio en su pieza. Es posible que se necesiten varias capas según la pieza y el revestimiento utilizado.
Suavizado de vapor
El alisado con vapor usando acetona para ABS o isopropanol para PVB es una excelente manera de hacer que una pieza sea más impermeable. El alisado con vapor es el proceso de usar un producto químico para derretir la superficie exterior de una pieza impresa lo suficiente como para suavizar la pieza y eliminar las líneas de capa que son sinónimo de piezas impresas FFF. El suavizado con vapor normalmente se realiza para que una pieza se vea mejor, pero dado que fusiona las capas de una pieza impresa, también es una excelente manera de llenar los huecos y hacer que la pieza sea más resistente al agua.
Tratamiento de temperatura
El tratamiento térmico se puede realizar de dos formas y con dos objetivos muy diferentes. El primero es aplicar calor al exterior de una impresión (generalmente con una pistola de calor) para que la superficie exterior se derrita lo suficiente como para fusionar las capas y eliminar las líneas de las capas. Esto funciona de la misma manera que el alisado con vapor y ayuda a eliminar los espacios en la superficie de una pieza y, por lo tanto, la hace más impermeable.
El segundo consiste en remojar en caliente una pieza durante un período prolongado en un horno u otra cámara caliente. Este proceso se llama recocido. El recocido de una pieza permite que las capas de toda la pieza (incluso el interior) se unan con más fuerza. Esto aumenta la resistencia de la pieza y la hace más resistente a la temperatura en el futuro. Esto puede resultar en piezas de PLA que tienen una resistencia a la temperatura igual o superior a la de las piezas de ABS o PETG.
4. ¿Cuáles son las aplicaciones de las piezas impermeables?
Una vez que haya perfeccionado la impresión de piezas impermeables, hay todo un mundo de posibles aplicaciones. Un área obvia son las impresiones relacionadas con alimentos y bebidas, como tazones, tazas o botellas de agua. Si bien todas estas impresiones son posibles, le desaconsejamos, ya que las impresiones FFF a menudo no son seguras para los alimentos y el proceso para garantizar que lo sean está más allá del alcance de este artículo.
Sin embargo, hay muchas otras aplicaciones para piezas impermeables. Algunos ejemplos son:
Investigación científica
Las piezas impresas en 3D pueden ser perfectas para ayudar en la investigación científica relacionada con la dinámica de fluidos y la microfluídica. Un ejemplo de esto en la práctica son los investigadores de la Universidad de Cardiff que utilizan piezas impresas en 3D para estudiar microfluidos de una manera más económica y flexible que las alternativas tradicionales.
Jardinería
Las macetas, los contenedores de compostaje y la hidroponía son solo algunas de las áreas que están listas para la impresión 3D para ayudar con la jardinería. Tenga en cuenta que si está utilizando una pieza impresa en el exterior, debe asegurarse de que el material que utiliza sea adecuado para el clima y las condiciones ambientales. Materiales más robustos como PETG y ABS podrían ser una mejor opción que PLA, por ejemplo.
Las características del agua
Las características de agua impresas en 3D pueden ser perfectas para su estanque o pecera. Y con la total libertad creativa que brinda la impresión 3D, no hay motivo para que no pueda crear una fuente épica al estilo Rube Goldberg que llene toda su casa con el relajante sonido del agua que fluye suavemente.
Esperamos que haya disfrutado aprendiendo sobre cómo imprimir piezas impermeables. Si estos consejos le parecieron valiosos, es posible que le interese saber que se aplican muchas de las mismas técnicas al intentar imprimir piezas transparentes. Para obtener más información, consulte la publicación de blog que hicimos sobre el tema.
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