{"id":53343,"date":"2023-08-16T00:02:30","date_gmt":"2023-08-15T22:02:30","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/?p=53343"},"modified":"2023-08-16T10:28:55","modified_gmt":"2023-08-16T08:28:55","slug":"materiales-impresion-3d-composites-290720212","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/materiales-impresion-3d-composites-290720212\/","title":{"rendered":"Descubriendo materiales de impresi\u00f3n 3D: los composites"},"content":{"rendered":"

En los \u00faltimos a\u00f1os, la impresi\u00f3n 3D con materiales compuestos<\/a>, tambi\u00e9n llamados composites, se ha vuelto cada vez m\u00e1s popular. Esta rama de la fabricaci\u00f3n aditiva es utilizada hoy en d\u00eda por muchas empresas de la industria gracias a las interesantes propiedades que ofrece a una amplia variedad de aplicaciones. Tanto es as\u00ed que algunos estudios estiman que el mercado de la impresi\u00f3n 3D de composites alcanzar\u00e1 un valor $1,73 mil millones<\/strong> en 2030. L\u00f3gicamente, este m\u00e9todo de producci\u00f3n hace referencia a las impresoras compatibles, as\u00ed como a los materiales compuestos. Estos \u00faltimos se caracterizan por estar compuestos de dos elementos: un material matriz que mantiene la estructura principal, y otro material de refuerzo que aporta propiedades adicionales. A\u00fan as\u00ed, veremos a continuaci\u00f3n en qu\u00e9 consisten estos materiales y los tipos que existen en la fabricaci\u00f3n aditiva.<\/span><\/p>\n

La mayor\u00eda de las veces, estos materiales se obtienen a partir de un pol\u00edmero combinado con fibras, que pueden ser cortas o largas. Dentro de estas categor\u00edas hay de muchos tipos, pero las m\u00e1s utilizadas en impresi\u00f3n 3D son la fibra de carbono<\/strong>, la fibra de vidrio<\/strong> y el Kevlar<\/strong>. Dependiendo de las necesidades de cada pieza, se optar\u00e1 por fibras cortas o largas. Las cortas est\u00e1n integradas por toda la matriz y ofrecen una mayor resistencia a la pieza final. Las fibras largas, por otro lado, se colocan durante el proceso de impresi\u00f3n en s\u00ed y no se cortan en trozos peque\u00f1os, lo cual permite el refuerzo s\u00f3lo en la zona donde se necesita. Mientras que las primeras son compatibles con una amplia variedad de impresoras 3D, las segundas solo lo son con aquellas que cuentan con capacidades especiales. Gracias al uso de estos materiales, las piezas impresas en 3D obtienen una mejor estabilidad dimensional, mayor ligereza y una menor susceptibilidad a la deformaci\u00f3n. Adem\u00e1s, al combinar las fibras con pl\u00e1sticos<\/a> est\u00e1ndar, las temperaturas de impresi\u00f3n ser\u00e1n ligeramente superiores para crear modelos con precisi\u00f3n y calidad. Analicemos ahora en detalle los tres tipos de materiales compuestos que podemos encontrar.<\/p>\n

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La impresi\u00f3n 3D de materiales compuestos est\u00e1 ganando popularidad en el mercado. (Cr\u00e9ditos: SABIC)<\/p><\/div>\n

Materiales compuestos de fibra de carbono<\/h3>\n

Como hemos mencionado, los refuerzos con fibra de carbono<\/a> son los m\u00e1s utilizados en la fabricaci\u00f3n aditiva de composites. Creada por primera vez en 1860 por el qu\u00edmico Joseph Swan, la fibra de carbono est\u00e1 formada por \u00e1tomos de carbono unidos entre s\u00ed, cuya estructura cristalina est\u00e1 alineada en hebras, lo que las hace incre\u00edblemente resistentes a la tensi\u00f3n. Muchos la consideran la fibra m\u00e1s eficiente ya que tiene una de las mayores relaciones resistencia-peso que existen (dos veces m\u00e1s alta que la del aluminio<\/a>). Esto es realmente interesante a la hora de crear piezas finales que combinan ligereza y resistencia. Adem\u00e1s, los materiales que integran esta fibra tienen alta rigidez, alta resistencia a la tracci\u00f3n y buena resistencia qu\u00edmica.<\/span><\/p>

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A la hora de utilizar la fibra de carbono con la impresi\u00f3n 3D, hay algunos requisitos a tener en cuenta. Entre ello, est\u00e1 la boquilla de impresi\u00f3n, que deber\u00e1 ser de acero endurecido para permitir la creaci\u00f3n de piezas de calidad. A parte de eso, se deber\u00e1n seguir las mismas recomendaciones que el material matriz al que se le est\u00e9 agregando el refuerzo de carbono. Hay matrices como PLA, PETG, nylon, ABS o policarbonato, que de hecho se vuelven m\u00e1s resistentes y ligeras. Adem\u00e1s de ser compatible con termopl\u00e1sticos, la fibra de carbono tambi\u00e9n se puede mezclar con cer\u00e1mica. La creaci\u00f3n de estos materiales compuestos permiti\u00f3 desarrollar nuevas e innovadoras aplicaciones. De hecho, los compuestos a base de fibra de carbono se pueden encontrar en muchos sectores, como el aeroespacial, la automoci\u00f3n, la ingenier\u00eda civil y muchas otras industrias que requieren caracter\u00edsticas espec\u00edficas.<\/span><\/p>\n

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Cr\u00e9ditos: Anisoprint<\/p><\/div>\n

Composites a base de fibra de vidrio<\/h3>\n

Patentada en 1930, la fibra de vidrio se utiliza para reforzar muchos pol\u00edmeros termopl\u00e1sticos. Este material permite producir piezas diez veces m\u00e1s fuertes que con el ABS si se aplica en el material base adecuado. A diferencia de los materiales que integran carbono, los composites de fibra de vidrio son menos r\u00edgidos, pero menos quebradizos. Es principalmente por estas razones que los compuestos de vidrio son por lo general m\u00e1s baratos. La fibra de vidrio tambi\u00e9n ofrece buenas propiedades mec\u00e1nicas; se considera un buen aislante el\u00e9ctrico y de baja conductividad t\u00e9rmica. Adem\u00e1s de estar disponible en m\u00faltiples colores, este material cuenta con una baja contracci\u00f3n, lo que reduce las posibilidades de generar el efecto warping. Al igual que con la fibra de carbono, un filamento reforzado con fibra de vidrio es abrasivo. Por ello, se recomienda imprimirlo con boquilla adaptada a estos materiales.<\/span><\/p>\n

Los filamentos de impresi\u00f3n 3D reforzados con fibra de vidrio son ideales para prototipos de ingenier\u00eda y piezas de uso final que requieren una resistencia mec\u00e1nica y t\u00e9rmica \u00f3ptima. Ya sea en el sector de la construcci\u00f3n, mar\u00edtimo o incluso deportivo, este material compuesto est\u00e1 hoy en d\u00eda muy extendido. Por ejemplo, en colaboraci\u00f3n con Autodesk, Catmarine, Micad y Owens Corning, la empresa Moi Composites cre\u00f3 el barco MAMBO<\/a> mediante impresi\u00f3n 3D con fibra de vidrio. Tambi\u00e9n nos acordamos de la empresa holandesa MX3D que utiliz\u00f3 este material para crear un puente reforzado<\/a> gracias a la impresi\u00f3n 3D.<\/span><\/p>\n

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Prototipo de una pieza para un puente impreso en 3D a partir de fibra de vidrio. (Cr\u00e9ditos: CEAM)<\/p><\/div>\n

Materiales compuestos de Kevlar<\/h3>\n

Kevlar es una marca registrada de DuPont de Nemours, comercializada por primera vez en 1971 e inventada por Stephanie Kwolek. Forma parte de la familia de fibras de aramida y es uno de los materiales m\u00e1s resistentes al desgaste. Este tipo de materiales se obtienen mediante polimerizaci\u00f3n, es decir que se construyen uniendo largas cadenas de mol\u00e9culas. Las de Kevlar est\u00e1n dispuestas en l\u00edneas paralelas regulares muy juntas, y de ah\u00ed le vienen sus propiedades de resistencia. Al igual que con las otras fibras, el Kevlar se suele encontrar mezclado con varios tipos de pl\u00e1stico para obtener materiales compuestos. Cuenta con buenas propiedades mec\u00e1nicas en t\u00e9rminos de tracci\u00f3n y fatiga, y se utiliza principalmente para fabricar piezas expuestas a fuertes vibraciones y que deben resistir la abrasi\u00f3n. Adem\u00e1s de ser cinco veces m\u00e1s fuerte y ligero que el acero, tambi\u00e9n tiene una fuerte resistencia al calor. De hecho, es capaz de soportar temperaturas de hasta 400\u00b0C.<\/span><\/p>\n

Entre otras caracter\u00edsticas, este material tiene baja densidad, una gran versatilidad en t\u00e9rminos de aplicaciones y una estructura molecular larga y regular, que se traduce en la impresi\u00f3n 3D de piezas muy suaves y de calidad. Muchas son las industrias que utilizan la fabricaci\u00f3n aditiva con Kevlar. En la industria automotriz, por ejemplo,\u00a0 es interesante para la creaci\u00f3n de pr\u00e1cticamente cualquier pieza. Ya vimos c\u00f3mo la empresa estadounidense Aptera Motors<\/a> imprimi\u00f3 en 3D parte de un autom\u00f3vil con este material compuesto. Esto muestra las posibilidades de los materiales avanzados y reforzados en la actualidad.<\/span><\/p>\n

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Impresi\u00f3n 3D de un material compuesto de kevlar. (Cr\u00e9ditos: Markforged)<\/p><\/div>\n

\u00bfQu\u00e9 piensas de los diferentes composites que hay en el mercado de la impresi\u00f3n 3D? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook<\/a>, Twitter<\/a>, Youtube<\/a>\u00a0y\u00a0RSS<\/a>.\u00a0Sigue toda la informaci\u00f3n sobre impresi\u00f3n 3D en nuestra\u00a0Newsletter semanal<\/a>.<\/p>\n

*Cr\u00e9ditos foto de portada: Anisoprint<\/em><\/p>\n

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