La excelencia en los materiales de impresión 3D es esencial para dar vida a los proyectos de fabricación. La mejora de las tecnologías de impresión 3D ha ido acompañada de la disponibilidad de una gama más amplia de materiales, desde plásticos fundamentales hasta aleaciones metálicas complejas o composites, todos ellos destinados a satisfacer las necesidades de la industria en campos como el aeroespacial, la automoción, la medicina o los productos de consumo cotidiano.

Seleccionar el material adecuado marca la diferencia tanto si se trata de una impresora 3D para aficionados como si es profesional, ya que influye directamente en el comportamiento mecánico, la precisión y la resistencia a largo plazo. Esta guía tratará los principales materiales, sus puntos fuertes, sus defectos y sus aplicaciones prácticas.

¿Qué son los materiales de impresión 3D y cómo funcionan?

Todos sabemos que Materiales de impresión 3D son las sustancias que utilizan las impresoras 3D para crear objetos en capas, unos sobre otros. La selección del material depende en gran medida del modelo concreto de impresora y del método de impresión utilizado.

También ha aumentado el interés por los materiales de alto rendimiento. Según las proyecciones de Statista, el mercado mundial de materiales de impresión 3D superará los 1.500 millones de euros en la década de 2027.

Lo más destacado y conveniente para utilizar en la fabricación de objetos 3D es la impresión 3D en plástico. Los materiales plásticos son baratos, flexibles y fáciles de trabajar, lo que los hace ideales para la construcción de prototipos, juguetes y elementos funcionales.

Materiales plásticos comunes

• PLA (ácido poliláctico): Completamente biodegradable, fácil de usar, mínima deformación, ideal para un principiante.

• ABS (acrilonitrilo butadieno estireno): Es conocido por su dureza y su capacidad para soportar altas temperaturas; se incluye mucho en piezas de automoción.
• PETG (polietileno tereftalato de glicol): Fuerte y químicamente resistente, por lo que es perfecto para piezas mecánicas.
• Nylon: Flexible y resistente a la abrasión, ideal para bisagras y piezas entrelazadas.
• TPU (poliuretano termoplástico): Difícil de doblar, útil para fabricar calzado y fundas protectoras para teléfonos.

Estos materiales se utilizan a menudo en impresoras FDM (modelado por deposición fundida). Los materiales de impresión 3D siguen siendo populares por su utilidad y rentabilidad.

Materiales metálicos para impresión 3D

Las impresoras 3D de metal fabrican componentes resistentes soldando metal en polvo fundido mediante láser o haces de electrones para su aplicación en los sectores industrial y médico. Materiales metálicos comunes:

• Acero inoxidable: Perfecta para su uso en dispositivos médicos y aplicaciones de manipulación de alimentos.
• Titanio: Estos materiales, resistentes y ligeros, son adecuados para aplicaciones aeroespaciales y de implantes.
• Aluminio: Presenta una excelente conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión, y se emplea habitualmente en el campo de la electrónica y la automoción.

• Inconel: Una aleación fabricada para ofrecer un alto rendimiento en entornos difíciles.
• Las técnicas convencionales aplicadas en las impresoras 3D de metal son DMLS (Sinterización directa de metales por láser) y EBM (fusión por haz de electrones). Estas técnicas de producción requieren maquinaria muy compleja y sólo se aplican en industrias que exigen una producción de alta calidad.

Las estadísticas de un informe de Wohlers Associates muestran que la impresión sobre metal tiene un 27% tasa de crecimiento anual en 2023que representa su mayor integración en los segmentos industriales.

Materiales compuestos de impresión tridimensional

Los materiales compuestos están formados por un compuesto plástico con elementos de refuerzo como fibra de carbono, vidrio o partículas metálicas. Estos materiales presentan características mecánicas mejoradas, como resistencia al calor y mayor rigidez.

• PLA reforzado con fibra de carbono: Transmite ligereza a la vez que durabilidad, lo que la hace apropiada para su uso en piezas de automóviles y drones.
• Nylon relleno de vidrio: No se desgasta y tiene dimensiones exactas: lo mejor para piezas mecánicas.
• PLA relleno de madera: Perfecto para uso decorativo por su suave coloración y facilidad de limpieza.

Impresoras 3D de producción suelen utilizar materiales compuestos para satisfacer las exigencias estructurales sin añadir peso ni costes adicionales.

Guía completa para la selección de materiales 

Elegir los materiales de impresión 3D adecuados debe adaptarse a las necesidades específicas de su proyecto. A continuación se indican los factores que deben tenerse en cuenta al elegir los materiales:

Propiedades mecánicas

La resistencia a la tensión y la flexión, así como la capacidad de soportar impactos, es una de las características clave del rendimiento de un material en la vida real.

Resistencia térmica

Especialmente pertinente en lo que respecta a los componentes que funcionan en condiciones de calor o mecánicas difíciles. El PEEK y los metales ofrecen una excelente resistencia térmica.

Acabado superficial

Para artículos que necesitan un buen aspecto (por ejemplo, artículos de consumo), opte por materiales que den lugar a acabados lisos o fácilmente postprocesables.

Coste y disponibilidad

Prevalentes y de bajo coste, el PLA y el ABS difieren de los metales y los compuestos, que son relativamente caros y se utilizan convencionalmente en aplicaciones industriales.

Necesidades específicas de la aplicación

PLA o ABS son adecuados para producir piezas que serán prototipos.

Cuando se fabrican herramientas o piezas de producción, es muy necesario utilizar una impresora 3D de metal o materiales compuestos.

Tecnologías de impresión 3D y compatibilidad

Cada método de impresión 3D está adaptado para admitir determinados materiales. Es importante saber qué materiales son compatibles con tu impresora.

• FDM (modelado por deposición fundida): Admite PLA, ABS, PETG y nailon. Más accesible y económico
• SLA (estereolitografía): Es bueno para la producción de piezas que requieren detalles maravillosos utilizando material de resina.
• SLS (Sinterización selectiva por láser): Admite el consumo de plásticos en polvo y materiales compuestos. Diseña objetos resistentes que puedan utilizarse sin necesidad de estructuras de soporte.
• DMLS (Sinterización directa de metales por láser): Ideal para impresoras 3D de metal. Proporciona piezas de alta precisión y resistencia.
• Fusión multichorro (MJF): Proporciona una velocidad y resolución superiores a SLS pero con los mismos procedimientos de material.

Si se quiere pasar a la producción en serie, la impresora MJF o SLS sería el camino a seguir.

Aplicaciones reales de los materiales de impresión 3D

Aeroespacial

Los compuestos de titanio y fibra de carbono reducen el peso y mantienen la resistencia.

Sanidad

El acero inoxidable se utiliza en la producción de instrumentos quirúrgicos, con resinas biocompatibles para dispositivos de implantación.

Automoción

El nailon y el ABS son buenos para construir componentes funcionales y el uso del aluminio es habitual para las piezas de un motor.

Productos de consumo

El PLA es el mejor para diseñar prototipos; el TPU es adecuado para aplicaciones portátilesy PETG para la fabricación de productos electrónicos.

El futuro de los materiales de impresión 3D

El próximo material de impresión 3D destaca por su sostenibilidad, rendimiento y adaptabilidad.

Tendencias emergentes

• Filamentos reciclados: Fabricado a partir de residuos plásticos postconsumo

• Materiales de base biológica: De fuentes como las algas, el maíz y otros materiales naturalmente sostenibles.
• Materiales conductores: La posibilidad de introducir la creación de circuitos en el proceso de impresión 3D
• Materiales inteligentes: Añade las respuestas a los cambios en el nivel de calor y humedad.

Con la llegada al poder de Tecnología de impresión 3Dse prevé el uso de la IA para mejorar los materiales y las condiciones de impresión.

Conclusión

La selección de materiales de impresión 3D es fundamental para el rendimiento de su impresión, ya que tiene efectos directos en la precisión de sus diseños, así como en la durabilidad de sus piezas. Tanto si utiliza técnicas de impresión 3D de plástico para prototipos como de metal para producir componentes de rendimiento crítico, el conocimiento de las opciones de materiales es esencial.

Las mejoras en la tecnología de impresión 3D han abierto un mundo de posibilidades para diseñadores, ingenieros y fabricantes a medida que aumenta la variedad de materiales disponibles. ¿Qué te ha parecido este artículo? Comparta su opinión y escríbanos.

Preguntas frecuentes

1. ¿Cuántos tipos de materiales se utilizan habitualmente para la impresión 3D?

Para ello se utilizan dos tipos habituales: metal y plástico: PLA, ABS, PETG para plásticos; Se utiliza para imprimir piezas metálicas en acero inoxidable y titanio.

2. ¿Tiene la gente corriente acceso a impresoras 3D de metal?

No, las impresoras 3D de metal están, en la mayoría de los casos, construidas para uso profesional, y requieren equipos y precauciones especializados.

3. ¿Qué material sería mejor para la construcción de prototipos funcionales?

El ABS y el PETG son prioritarios cuando se buscan materiales resistentes y duraderos. El nailon también es un material apropiado que puede utilizarse para fabricar piezas que se mueven.

4. ¿Está garantizado que la impresión 3D en plástico ofrece resultados fiables para los productos acabados?

Este es especialmente el caso cuando se utilizan impresoras 3D de producción y materiales compuestos. La resistencia de las piezas impresas depende del tipo de plástico y de su finalidad.

5. ¿Los materiales de impresión 3D son respetuosos con el medio ambiente?

Algunos, como el PLA, son biodegradables. Los materiales reciclados y biodegradables se utilizan cada vez más en la industria.