En los proyectos de impresión 3D, el material que elijas puede hacer o deshacer todo el trabajo. Una elección equivocada no sólo significa desperdiciar dinero material. También puede provocar retrasos, repetición de la producción, mayores costos generales y, en ocasiones, incluso pérdida de oportunidades comerciales.
Prototipos cosméticos
Patrones de fundición de joyería.
Muestras de presentación
Sin embargo, la impresión en metal es significativamente más cara que la impresión en polímeros. La tensión residual, el posmecanizado, la eliminación de soportes y el tratamiento térmico también pueden aumentar el tiempo de entrega y el costo de producción.
Algunos proyectos realmente requieren impresión en metal. En otros, el nailon reforzado puede cumplir los mismos requisitos a un coste mucho menor.
Armé esta mesa. Le brinda una idea rápida de cómo las diferentes propiedades de los materiales pueden afectar su proyecto.
Material | Fortaleza | Acabado superficial | Resistencia al calor | Aplicaciones típicas |
PLA | Bajo | Moderado | Bajo | Partes visuales |
ABS | Medio | Moderado | Medio | Piezas funcionales, piezas de encaje |
PETG | Medio | Moderado | Medio | Piezas mecánicas, resistencia química. |
Resina estándar | Bajo | Alto | Bajo | Modelos visuales, figuritas. |
Resina de alta precisión | Bajo-Medio | muy alto | Bajo | Modelos pintados a mano, joyas. |
Resina de ingeniería | Medio-alto | Alto | Medio | Piezas funcionales, pruebas mecánicas. |
Nailon (PA12) | Alto | Bajo-Medio | Medio | Piezas portantes, piezas de automóviles. |
Nailon relleno de vidrio | muy alto | Bajo | Medio-alto | Piezas funcionales, piezas estructurales. |
Acero Inoxidable / Aluminio | muy alto | Medio | Alto | Piezas funcionales, piezas mecánicas, piezas resistentes al calor. |
La creación rápida de prototipos es un paso clave para que los diseñadores e ingenieros industriales verifiquen el diseño. Sin embargo, elegir un material sólo porque es barato o fácil de imprimir a menudo resulta contraproducente.
Una empresa de electrónica utilizó resina SLA estándar para imprimir un prototipo de carcasa de ajuste rápido para pruebas de ensamblaje.
El acabado superficial tenía un aspecto excelente. Sin embargo, durante el montaje, varios clips internos se agrietaron alrededor de los puntos de montaje. Inicialmente, el equipo de ingeniería pensó que el diseño del recinto era defectuoso.
Después de dos semanas de revisiones de rediseño y pruebas físicas, descubrieron que el verdadero problema era que la resina estándar era demasiado frágil para realizar repetidas pruebas de ajuste a presión.
Reimprimir el gabinete con resina de grado de ingeniería agregó menos de $300 en costo de material.
La mayor pérdida se debió al retraso en la validación del diseño, las repetidas revisiones de ingeniería y el aplazamiento de los cronogramas de herramientas. El equipo pasó casi dos semanas antes de identificar el problema real.
Para las nuevas empresas de hardware y los proveedores OEM, perder una ventana de lanzamiento del minorista o retrasar la aprobación de las herramientas puede costar mucho más que la impresión en sí.
Muchas empresas recurren a la impresión 3D para producciones de bajo volumen, atraídas por la idea de evitar costes de herramientas y reducir los plazos de desarrollo. El problema es que una mala elección de materiales no sólo afecta su presupuesto. Se lo traga entero y lo hace rápido.
No hace mucho, un proveedor de automóviles necesitaba 100 soportes de admisión personalizados e imprimió todo el lote en nailon PA12 estándar.
Fuera de la caja, las piezas se veían bien y pasaron una inspección entrante de rutina. Pero cuando subieron a la plataforma de vibración, comenzaron a extenderse pequeñas grietas alrededor de los orificios de montaje después de aproximadamente 20 horas de funcionamiento continuo.
El objetivo de resistencia era de más de 200 horas. Todos los grupos de ese lote fueron descalificados en la prueba. No hay supervivientes.
El coste del material del lote fallido fue inferior a 1.000 dólares.
Las pérdidas reales provinieron de:
pruebas repetidas
retrasos en la producción
procedimientos de recalificación
reimpresión de emergencia
interrupción de la cadena de suministro
Después de cambiar a nailon relleno de vidrio, las piezas pasaron la prueba. Pero la pérdida total del proyecto superó los 5.000 dólares y retrasó la entrega más de seis semanas.
En el caso de figurillas, objetos coleccionables y patrones de joyería, la calidad de la superficie y la reproducción de detalles finos afectan directamente la percepción del cliente.
Elegir una resina de menor costo a menudo aumenta la mano de obra de posprocesamiento en lugar de reducir el costo.
Vimos a un estudio de figuras pasar por esto con un lote de modelos de personajes con alto detalle. Los utilizaron con una resina estándar económica y las impresiones sin pintar parecían bastante aceptables.
Luego continuó la cartilla. La textura de la superficie saltó de una manera que nadie esperaba, los detalles faciales se volvieron turbios y los párpados y labios perdieron su definición. Las arrugas en la ropa, las texturas de las telas, los bordes afilados de los accesorios, todo se volvió suave y plano.
Cada modelo tuvo que ser lijado, rellenado y reescrito para recuperar la nitidez que debería haber estado ahí desde el principio. Los costos laborales en ese lote se duplicaron con respecto a lo que habían previsto originalmente.
La resina más barata sólo redujo el costo del material en aproximadamente $5 por pieza. Al principio, eso parecía un buen ahorro. Pero el trabajo de acabado de cada figura aumentó de 30 minutos a 75 minutos después de la impresión.
Para 200 figuras de modelos subcontratados, el costo laboral adicional terminó excediendo los $2,500.
La resina “más barata” finalmente se convirtió en la opción más cara.
Los modelos médicos, guías quirúrgicas y moldes dentales utilizados en entornos clínicos deben ser resistentes y, a menudo, biocompatibles. Una elección de material incorrecta añade costes y pone en peligro la salud y la seguridad del paciente.
Una empresa de dispositivos médicos produjo guías de perforación quirúrgicas utilizando resina de uso general.
Durante la esterilización en autoclave a 134°C, las guías se deformaron y ya no coincidían con los requisitos de posicionamiento quirúrgico.
La empresa requirió urgentemente guías de repuesto fabricadas con resina resistente al calor de grado médico, lo que retrasó varios procedimientos planificados.
Las impresiones fallidas cuestan menos de 100 dólares.
El impacto real incluyó:
retrasos en la programación de la cirugía
tarifas urgentes del proveedor
validación de esterilización repetida
exposición potencial a responsabilidad
En la fabricación médica, la certificación de materiales es tan importante como la calidad de impresión.
Después de ver cientos de fracasos en proyectos relacionados con materiales, hemos elaborado un método práctico para elegir materiales de impresión 3D, para que usted no cometa los mismos errores.
Pregúntese: ¿Esta pieza es para apariencia, pruebas funcionales, resistencia al calor o carga mecánica?
Responder a esta pregunta elimina inmediatamente el 80% de los materiales inadecuados.
Material | Resistencia a la tracción (MPa) | Elongación de rotura (%) | Resistencia a la flexión (MPa) | Temperatura de deflexión del calor (°C) |
PLA (FDM) | 50-70 | 3-10 | 60-100 | 55-60 |
ABS (FDM) | 35-50 | 10-30 | 65-100 | 95-105 |
PETG (FDM) | 40-55 | 10-25 | 65-95 | 75-85 |
Resina SLA estándar | 50-65 | 4-6 | 80-100 | 50-55 |
Resina SLA de alta precisión | 45-60 | 4-7 | 70-90 | 50-60 |
Resina SLA de ingeniería | 70-85 | 8-12 | 110-130 | 80-100 |
Nailon PA12 (SLS) | 48-60 | 15-40 | 70-80 | 90-100 |
Nailon relleno de vidrio PA12 (SLS) | 70-85 | 2-5 | 90-110 | 100-120 |
Acero inoxidable (DMLS/SLM) | 500-650 | 10-15 | 550-700 | 140-150 |
Aleación de aluminio (DMLS/SLM) | 300-400 | 8-12 | 310-380 | 120-130 |
El costo inicial de los materiales de alto rendimiento es mayor. Pero hay que sopesar el coste del fracaso: una reimpresión o un envío retrasado suele ser mayor que la prima del material.
Para piezas funcionales o que soportan carga, gastar un 30% más en material es mucho más barato que lidiar con fallas más adelante.
Antes de la producción en masa, primero puede pedir una o dos piezas de prueba. Pruebe el ensamblaje, la resistencia y la calidad de la superficie. Una impresión de prueba de 50 dólares puede evitar un error de producción de 5000 dólares.
En Xunjie Technology Co., Ltd., nos especializamos en brindar servicios de impresión 3D de proceso completo y moldeado de silicona para diseñadores de productos, equipos de ingeniería y empresas de importación.
Proporcionamos:
Deje de perder dinero por elegir el material de impresión incorrecto. No dude en contactarnos para consultas gratuitas y recomendaciones de materiales.
1. ¿El nailon reforzado es siempre mejor que el nailon estándar?
No siempre. El nailon relleno de vidrio y de fibra de carbono le brinda mayor rigidez y estabilidad dimensional, aunque puede perder flexibilidad. Algunas piezas acaban siendo más quebradizas en determinadas aplicaciones.
2. ¿Los factores ambientales afectarán los materiales de impresión 3D?
La temperatura, la humedad y la radiación ultravioleta pueden hacer que ciertas resinas y materiales de nailon se deformen, se decoloren o se vuelvan quebradizos. Considere siempre el entorno real de almacenamiento y funcionamiento antes de elegir un material.
3. ¿Por qué se rompió mi pieza funcional de PLA?
El PLA es frágil y tiene un alargamiento de rotura muy bajo. Es bueno para estudios de apariencia, pero no para piezas que necesitan soportar cargas o doblarse. Para mayor durabilidad, puede considerar materiales tipo nailon reforzado o TPU.
4. ¿Cómo sé si un material de impresión 3D es adecuado para pruebas mecánicas repetidas?
Observe su resistencia a la fatiga y su alargamiento en los números de rotura. Los materiales con poca resistencia a la fatiga pueden funcionar bien al principio, pero pueden fallar después de unos pocos ciclos de prueba.
5. ¿El uso de un material incorrecto afectará la posterior fabricación o fundición del molde?
Sí, definitivamente. Demasiada contracción o deformación en la resina, y la precisión del molde se pierde de inmediato. Las piezas fundidas acaban con defectos. A veces todo el proceso de replicación simplemente falla.
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