Ya hemos hecho una recopilación de los distintos materiales ignífugos y retardantes de llama que existen en el mercado de la impresión 3D, tanto filamentos, como resinas y polvos. Estos materiales capaces de retardar o impedir la propagación de las llamas se utilizan en numerosos sectores en los que el riesgo de incendio es elevado, o en los que las normas de seguridad exigen el uso de retardantes del fuego. Actualmente existen en el mercado numerosos materiales ignífugos y cada vez se desarrollan más materiales compatibles con la impresión 3D. En esta ocasión nos centraremos en los plásticos. ¿Cuáles son las características de estos materiales y las ventajas de utilizarlos en combinación con la fabricación aditiva? ¿Cuáles son las posibles aplicaciones? Veámoslo en este análisis en profundidad.
Propiedades de los materiales ignífugos en la impresión 3D
En primer lugar, conviene hacer una distinción entre materiales ignífugos y retardantes de llama. En efecto, aunque sutil, existe una diferencia. Los materiales ignífugos están diseñados para resistir el fuego de forma permanente. Esto se debe a sus propiedades estructurales naturales o al proceso de fabricación. Los materiales ignífugos, en cambio, son materiales que, mediante tratamientos químicos específicos, se hacen capaces de ralentizar la propagación del fuego. Pueden ser autoextinguibles, pero su resistencia depende del recubrimiento químico aplicado. En ambos casos, cuando estos materiales se exponen al fuego, generalmente tienen una baja inflamabilidad, emiten poco humo y gases tóxicos, y tienen una velocidad de combustión controlada o mínima.
ULTEM 9085 es uno de los materiales ignífugos de alto rendimiento muy utilizados en la impresión 3D.
En la fabricación aditiva se utilizan ambos tipos de materiales, ya sea en forma de filamentos, resinas o polvos. Estos se clasifican y certifican como ignífugos mediante pruebas específicas. En concreto, los plásticos se prueban según la normativa UL94, una norma internacional desarrollada por Underwriters Laboratories (UL) para clasificar el comportamiento de los materiales plásticos expuestos a una llama.
En concreto, la norma UL94 consiste en probar un material en función de varias variables, como la combustión horizontal (HB), que comprueba si el material arde lentamente en posición horizontal, y la combustión vertical, que prueba el material en posición vertical. Esta última puede tener tres grados de certificación (V-0, V-1, V-2) en función de cómo respondan los materiales a las pruebas. La certificación V-0 es la mejor, y es la que han obtenido muchos materiales ignífugos o retardantes de llama en la impresión 3D. La principal característica de los materiales con certificación UL94 V0 es que, cuando se exponen a las llamas, dejan de arder en 10 segundos sin gotear.
Además, haciendo un breve inciso para los materiales utilizados específicamente en el sector de la aviación, existe otra certificación expedida por la Administración Federal de Aviación (FAA) estadounidense. Se trata del procedimiento de ensayo de incendio FAR 25.853, que sirve para garantizar que los materiales utilizados en aeronaves cumplen unos criterios de rendimiento específicos cuando se exponen al calor o a las llamas.
3Deus Dynamics ha desarrollado siliconas compuestas para el sector aeroespacial. Pueden soportar temperaturas extremas de hasta 1.200°C, impidiendo la propagación de las llamas durante 15 minutos. (Créditos: 3Deus Dynamics)
Los materiales ignífugos o retardantes de llama pueden utilizarse en la impresión 3D a través de diversas tecnologías, desde FDM hasta fotopolimerización o sinterización de polvo. Utilizados en combinación con la fabricación aditiva, estos materiales hacen posible una amplia gama de aplicaciones. Además, la tecnología permite controlar mejor los materiales y su temperatura, por lo que la propia definición de sus propiedades intrínsecas puede modificarse y adaptarse durante el proceso de impresión. Pensemos, por ejemplo, en la posibilidad de crear materiales compuestos en la fabricación aditiva, una técnica que abre enormes posibilidades y aplicaciones. A esto se añade la conocida ventaja de la impresión 3D, que permite crear piezas con geometrías complejas que de otro modo no serían factibles. Todo ello está impulsando cada vez más el uso de la impresión 3D de estos materiales en diversas industrias.
Aplicaciones más destacadas
Las aplicaciones de los materiales ignífugos y retardantes de llama, como ya se ha mencionado, son muy diversas. Se concentran principalmente en sectores donde el riesgo de incendio es elevado, como el aeroespacial, el de petróleo y gas y el de automoción. Los materiales de alto rendimiento, como el ULTEM 9085 con certificación V-0, se utilizan, por ejemplo, para imprimir en 3D componentes del interior de los aviones, como paneles o piezas de los sistemas de ventilación. Estos materiales, que proporcionan a la vez un alto rendimiento y una barrera contra el fuego, también pueden utilizarse en los sectores de la automoción y el transporte para la fabricación aditiva de piezas interiores de vagones de tren o partes de la carrocería de automóviles.
Piezas para la industria electrónica impresas en 3D con resina Cubicure Evolution FR. (Créditos: Cubicure)
Las resinas también se utilizan en la electrónica para crear piezas pequeñas y detalladas que eviten la propagación de las llamas en caso de cortocircuito. Además, estos materiales también tienen aplicaciones en sectores en los que deben cumplirse normas de seguridad y contra incendios muy estrictas. Pensemos, por ejemplo, en el sector de la construcción, donde es posible imprimir en 3D techos, puertas o revestimientos ignífugos. Incluso en el sector médico, algunos equipos y dispositivos médicos se fabrican con materiales ignífugos para cumplir las estrictas normas de seguridad.
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*Creditos foto de portada: Formlabs