PLA contra Filamentos ABS para impresión 3D: ¿Cuál es la diferencia?

FDM, o Modelado por Deposición Fundida, es una técnica de impresión 3D que ha pasado con éxito del espacio de impresión 3D comercial al de consumo. La mayoría de las impresoras 3D FDM domésticas pueden fundir y extruir una amplia variedad de polímeros termoplásticos en piezas funcionales y cosméticas. Sin embargo, la gran mayoría de los entusiastas de la impresión 3D apuestan por los polímeros PLA y ABS, que se venden en cómodas bobinas de filamento.

Pero, ¿qué hace que estos filamentos de impresión 3D sean populares y cuál de ellos es la mejor opción para usted?

Responder a esta pregunta matizada implica comprender las propiedades físicas de estos materiales y cómo se relacionan con las piezas impresas en 3D. Desmitifiquemos estos filamentos populares para descubrir cuál se adapta mejor a sus necesidades de impresión 3D.

¿Qué es ABS y por qué es difícil de imprimir?

El ABS, o acrilonitrilo butadieno estireno, es uno de los primeros materiales utilizados como filamentos de impresión 3D. El nombre proviene de los tres productos químicos principales utilizados en la fabricación del polímero termoplástico. La composición de estos componentes químicos se puede variar para producir una variedad de mezclas de ABS que se adapten a las diferentes necesidades de ingeniería.

El ABS se usa ampliamente en la industria del moldeo por inyección para fabricar productos de consumo comunes, que van desde teclas y ladrillos LEGO hasta componentes de automóviles y accesorios para tuberías. El bajo costo y la disponibilidad inmediata de gránulos de ABS en bruto, combinados con la familiaridad de la industria manufacturera con el material, aseguraron su adopción por parte de la industria de la impresión 3D comercial.

La parte comercial es importante porque el ABS tiene tendencia a encogerse a medida que el material se enfría. Esto hace que las impresoras 3D comerciales equipadas con cámaras de impresión calentadas sean obligatorias para imprimir ABS. El mantenimiento de temperaturas elevadas en la cámara evita que las piezas de ABS se enfríen a mitad de la impresión y se deformen debido a la contracción resultante. De lo contrario, es difícil imprimir ABS de manera confiable sin encerrar la impresora 3D en una cámara de construcción calentada.

Durante mucho tiempo, el pionero de la impresión 3D, Stratasys, tuvo la patente de las cámaras de impresión calentadas y cerradas. Eso dejó a las impresoras 3D de consumo incapaces de imprimir ABS. Sin embargo, los entusiastas de la impresión 3D de bricolaje tenían la libertad de construir impresoras con cámaras de construcción calentadas sin ser emboscados por el ejército de abogados de Stratasys. Eso dejó a la industria de la impresión 3D de consumo sin medios viables para llegar a las masas.

Como era de esperar, la industria finalmente ideó un nuevo filamento que podría funcionar bien con impresoras baratas y sin cubierta.

PLA: impresión 3D con ruedas de entrenamiento

El PLA, o ácido poliláctico, es un termoplástico “biodegradable” fabricado mediante el procesamiento de materiales naturales como la caña de azúcar y el almidón de maíz. Aunque puede no cumplir con sus afirmaciones de ser biodegradable, el PLA lo compensa con su facilidad de impresión. Mientras que ABS necesita una impresora 3D equipada con una cama calentada capaz de alcanzar al menos 200 °F, PLA es perfectamente imprimible incluso en superficies de construcción sin calefacción.

La mayoría de los filamentos PLA requieren una temperatura de la boquilla tan baja como 350 °F, pero el ABS necesita al menos 450 °F para un flujo de filamento constante y una fuerte adhesión entre capas. Las temperaturas de impresión más bajas solo refuerzan la naturaleza libre de deformaciones inherente del PLA, lo que facilita la impresión de piezas grandes de PLA sin deformaciones ni delaminación. Esto permite que el material se imprima sin un recinto, gracias a su resistencia innata a las corrientes de aire y los cambios de temperatura. Sin embargo, la impresión de piezas grandes de ABS corre el riesgo de deformación y delaminación, incluso en impresoras cerradas, a menos que la temperatura de la cámara se mantenga por encima de los 140 °F.

La facilidad de uso de PLA se extiende aún más a su capacidad para manejar voladizos mucho más pronunciados que cualquier otro filamento de impresión 3D. Esto permite que incluso las impresoras 3D más económicas impriman modelos 3D desafiantes sin riesgo de deformación. Las temperaturas más bajas de la boquilla también permiten que el PLA se una con facilidad, lo que reduce la dependencia de los soportes, lo que permite que incluso los principiantes impriman modelos 3D complicados con relativa facilidad.

La naturaleza extremadamente indulgente de los filamentos PLA los hace indispensables como ruedas de entrenamiento para principiantes. La impresión con el material reduce significativamente la frustración asociada con la impresión 3D, lo que anima a los principiantes a perseverar y aprender técnicas avanzadas de impresión 3D a su propio ritmo. Mientras tanto, estos Trucos de impresión 3D podría ayudar a acelerar las cosas un poco más.

PLA contra ABS: Comparación de propiedades físicas

No existe tal cosa como un almuerzo gratis. El adagio también es válido en el mundo de la impresión 3D. A pesar de su facilidad de impresión, el PLA palidece en comparación con el ABS cuando se trata de aplicaciones prácticas de ingeniería. Para empezar, es significativamente más duro que el ABS, pero eso también lo hace mucho más frágil. Deje caer una pieza impresa en PLA y es muy probable que se rompa en pedazos.

Mientras tanto, el ABS exhibe una mayor resistencia a la flexión y a la fluencia, lo que lo hace mucho más resistente. Esto le permite absorber vibraciones e impactos, así como fuerzas de cizallamiento y tracción, mejor que el PLA. Curiosamente, el ABS logra todo esto siendo más liviano que el PLA para las mismas piezas impresas con una densidad volumétrica similar. Esto convierte al ABS en el filamento elegido para aplicaciones de ingeniería donde la resistencia y la durabilidad son primordiales.

Si bien las temperaturas de impresión más altas requeridas por el ABS dificultan la impresión, también ofrece una resistencia superior a la temperatura. Las piezas impresas en el filamento PLA se distorsionan cuando se exponen a un calor superior a 120 °F, mientras que las piezas ABS pueden soportar 200 °F antes de perder su integridad estructural. Esto hace que el ABS sea indispensable para las piezas funcionales que se utilizan en el interior de los automóviles y en los compartimentos del motor. La mayoría de las piezas de las impresoras 3D también se imprimen con ABS, especialmente cuando se instalan cerca de fuentes de calor.

Sin embargo, la mayor desventaja de usar PLA para cualquier propósito funcional es su extraña tendencia a arrastrarse. Eso se refiere a la deformación plástica del PLA bajo cargas constantes de compresión y tracción. Apriete un tornillo en una pieza de PLA y la fuerza de compresión hará que el material se aplaste con el tiempo. Como resultado, tendrás que volver a apretar el tornillo periódicamente hasta que la pieza finalmente falle. El mismo fenómeno también hace que las piezas de PLA que soportan carga se caigan gradualmente con el tiempo. Esto restringe el material a los componentes cosméticos y lo convierte en una mala elección para aplicaciones funcionales y de ingeniería.

¿Por qué el ABS sigue siendo relevante en la impresión 3D?

Aunque el ABS tradicional puede ser difícil de imprimir, muchas variaciones de mezclas de ABS fáciles de imprimir (como el ABS+ de eSun) se imprimen con éxito incluso en impresoras económicas encerradas en simples cajas de cartón. ¿Necesitas más rigidez en tus piezas? Los filamentos ABS reforzados con fibra de carbono no solo ofrecen una mejor rigidez y resistencia a la tracción, sino que también reducen significativamente la deformación y mejoran la capacidad de impresión. Mientras tanto, los filamentos ABS reforzados con fibra de vidrio mejoran la rigidez y la capacidad de impresión sin sacrificar la dureza.

Si bien tanto el PLA como el ABS pueden pintarse con facilidad, este último es mejor para el posprocesamiento avanzado. El ABS se puede lijar más fácilmente que el PLA para empezar, lo que hace que la superficie sea más fácil de preparar para imprimar y pintar. Sin embargo, la propensión del ABS a disolverse en acetona añade una dimensión completamente nueva a las técnicas de posprocesamiento. Unir piezas de ABS es muy sencillo con la soldadura con acetona, que simplemente implica exponer las superficies de contacto a la acetona. La técnica de suavizado con vapor de acetona es un método bastante simple y accesible para eliminar completamente las líneas de capa de las piezas de ABS para lograr un acabado suave.

El ABS también es bastante resistente a la absorción de humedad, suele ser la opción de filamento más barata y hace todo eso mientras conserva la capacidad de imprimirse extremadamente rápido. De hecho, la gama Voron de impresoras CoreXY (puede obtener más información en nuestra Guía para principiantes de Voron) son máquinas cerradas relativamente baratas que están diseñadas específicamente para imprimir ABS a velocidades extremadamente rápidas. Para poner esto en perspectiva, la impresora Voron 0.1 que construimos recientemente puede imprimir ABS a velocidades asombrosas de 200 mm/s mientras mantiene una excelente calidad de impresión.

PLA contra ABS: ¿Cuál elegir?

Si bien el PLA muestra niveles comparables de resistencia a la humedad, rentabilidad y velocidad de impresión, aún no es adecuado para aplicaciones de ingeniería. Sin embargo, sigue siendo significativamente más seguro que el ABS, que tiende a liberar gases dañinos VOC (compuestos orgánicos volátiles) durante la impresión.

Como tal, PLA es indispensable para que los principiantes aprendan rápidamente las reglas de la impresión 3D sin mucha frustración. También es una opción viable para impresoras no cerradas y para quienes solo imprimen piezas cosméticas. Sin embargo, una vez que haya comenzado con PLA, vale la pena explorar filamentos intermedios como PETG. que imprimen fácilmente en impresoras no cerradas al tiempo que ofrecen una mejor fuerza y ​​resistencia al calor en comparación con EPL.

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