La impresión 3D de objetos resistentes puede resultar un desafío. Los tipos de filamentos más resistentes cuestan más, requieren boquillas endurecidas y se benefician de cosas que quizás no tengas, como un calentador de cámara. Entonces, ¿qué pasaría si se pudiera obtener una mayor resistencia al calor y a la resistencia al calor de filamentos básicos como PLA y PETG?
Resulta que puedes y el proceso es sencillo, pero hay algunas cosas que debes saber de antemano.
“Recocido” tus impresiones 3D en un horno
El recocido es un tratamiento térmico que se asocia más comúnmente con la metalurgia (y también se usa para el vidrio). El proceso implica calentar un artículo a una temperatura determinada, mantenerlo allí y luego dejarlo enfriar a un ritmo lento para mejorar su resistencia general.
El término «recocido» normalmente no se asocia con los plásticos, pero ha entrado en el vocabulario de muchos entusiastas de la impresión 3D. Al calentar objetos impresos en 3D hasta un punto en el que la estructura molecular pueda cambiar, los plásticos se pueden “recocer” de manera similar al metal o al vidrio, reformándolos de manera estable con menos tensión interna.
Esto implica acercar el filamento a su temperatura de transición vítrea (donde el objeto se vuelve maleable), pero no tan alta como para que se derrita. Uno de los mejores estudios sobre este comportamiento provino de Prusa Research en 2019, donde se descubrió que tanto el PLA como el PETG pueden beneficiarse enormemente del tratamiento térmico. El mismo conjunto de experimentos sugirió que el ASA y el ABS no son adecuados.
Hay algunas cosas que debes saber antes de intentar esto de verdad. Para empezar, los objetos recocidos a menudo mostrarán una contracción a lo largo de los ejes X e Y, e incluso pueden crecer a lo largo del eje Z. Esto puede ser un problema para las impresiones que necesitan ser dimensionalmente precisas, aunque con un poco de experimentación cuidadosa, puedes solucionar esto cambiando el tamaño de tu modelo en consecuencia.
Además, no todos los filamentos son iguales. Los diferentes filamentos tienen diferentes temperaturas de transición vítrea y de fusión. Es posible que deba realizar sus propias pruebas para encontrar el punto óptimo que equilibre los cambios dimensionales con el resultado deseado de mayor resistencia y resistencia al calor.
En la investigación de Prusa, los mejores resultados arrojaron una mejora de alrededor del 20 % en la carga de peso del PLA y de alrededor del 70 % en la deflexión del calor. En términos de resistencia al impacto, PETG midió una mejora de alrededor del 200%.
Así es como puedes probarlo por ti mismo
Para garantizar una aplicación uniforme de calor a todo el objeto y ayudar a mitigar los cambios dimensionales, el recocido en arena o sal se ha convertido en el método preferido. Existen otros métodos, incluido el recocido en yeso, como lo cubre el canal de YouTube CNC Kitchen, pero es complicado y requiere mucho tiempo.
La parte más difícil de este proceso es elegir la temperatura a utilizar. Algunos recomiendan comenzar con una temperatura baja, de alrededor de 60 °C, por debajo de la temperatura de transición vítrea (que suele ser de 65 °C para el PLA). La investigación de Prusa reveló que temperaturas de alrededor de 90ºC comenzaron a producir mejoras significativas para el PLA y de alrededor de 130ºC para el PETG.
Cuanto más baja sea la temperatura que elijas, menos cambios dimensionales deberías encontrar. Para obtener mejores resultados, recomiendo crear algunas impresiones de prueba y experimentar usted mismo. Lo ideal es conservar una impresión como control para observar cómo ha afectado el proceso a la impresión.
Con el horno calentándose, coloca suficiente arena en un recipiente resistente al calor para que puedas sumergir completamente el objeto. Entierra el objeto con un hueco de arena en el fondo, ya que si el objeto toca el recipiente se derretirá y se deformará. Ahora coloca el objeto en el horno durante unos 30 a 60 minutos. Los números de Prusa se basan en tiempos de recocido de 30 minutos, pero el investigador señala que «el tiempo de recocido depende del tamaño y la forma del objeto».
Una vez que se acabe el tiempo, apaga el horno, pero no retires el objeto. Deje que se enfríe lenta y naturalmente, hasta que se haya enfriado por completo antes de realizar cualquier prueba. Ahora puedes medir tu artículo (y compararlo con tu impresión de control) para ver cuánto ha cambiado en el horno.
No uses el horno de tu cocina para esto.
Probablemente sea una buena idea evitar utilizar el horno de la cocina para este tipo de cosas. Si bien el PLA se considera seguro y no tóxico, aun así no conviene respirar demasiados vapores generados por el plástico caliente. Si intenta recocer otros filamentos, los resultados de salud podrían ser mucho peores.
Considere comprar un horno tostador económico para este tipo de experimentos y utilícelo solo para tareas relacionadas con proyectos. Por ejemplo, puede convertir el filamento de desecho en elementos nuevos echando excrementos de impresora y soportes en moldes. Idealmente, querrás un horno que tenga una temperatura inicial baja de alrededor de 50 °C (120 °F), y no estará de más conseguir un termómetro de horno adecuado para tener en cuenta cualquier error de calibración.
Solo asegúrate de calentar y derretir el plástico en un espacio bien ventilado, lejos de cualquiera que no quiera sufrir dolor de cabeza. Un cobertizo, un taller, un garaje o incluso el exterior en un día seco es perfecto.
La otra forma de mejorar la resistencia de los objetos impresos en 3D es asegurándose de orientarlos correctamente en la plataforma de impresión.