¿Qué características tiene el nylon en la impresión 3D?

El nylon es un polímero ampliamente utilizado en el sector de fabricación aditiva. Este termoplástico está disponible en forma de polvo o filamento para tecnologías como SLS, Multi Jet Fusion o modelado por deposición fundida. También se llama poliamida (PA): estos plásticos se clasifican según su composición química y, en particular, según la cantidad de átomos de carbono que contienen: los más conocidos en el mercado de la impresión 3D son, sin duda, los PA12 y PA11, así como PA6 para el FDM. ¿Pero cuáles son las características del nylon en la impresión 3D? ¿Quiénes son los fabricantes en el mercado y qué aplicaciones se diseñan generalmente con este polímero? ¡Te lo explicamos todo!

Producción y características del nylon

El nylon hizo su primera aparición en 1935, sintetizado por primera vez por Wallace Carothers, quien obtuvo el nylon 6.6, en el laboratorio de la empresa química DuPont para la que trabajaba. Este primer material fue patentado en 1937, comercializado en 1938 y sigue siendo el más extendido en la actualidad. El nylon se encuentra principalmente en la industria textil gracias a su extensibilidad y resistencia: se usó en 1940 por primera vez en la producción de medias para mujeres. Incluso en la impresión 3D, una de las características más interesantes del material es su flexibilidad. El nylon 6, por otro lado, fue producido por primera vez por Paul Schlack en los laboratorios de IG Farben y patentado en 1941. Todas las demás formas de nylon son posteriores.

Nylon 6.6 (Créditos: BASF)

Además de los que ya te mencionamos, en la industria se utilizan mucho dos tipos de nylon: el PA11 y el PA12. Lo interesante es que estos dos tipos de nylon no solo se diferencian en un solo átomo de carbono, sino que tienen orígenes muy diferentes. El PA11 se hace del aceite de ricino, que es una fuente natural y renovable, mientras que el PA12 se hace del petróleo. La gente debate mucho sobre el origen del nylon y cómo afecta al medio ambiente. Cuando pueden, los operadores prefieren usar el PA11 en lugar del PA12 porque tiene propiedades que son buenas para las cosas que entran en contacto con la piel. Pero hay que decir que ni siquiera el PA11 es completamente ecológico porque a menudo no hay lugares para reciclarlo, así que se desecha como otros tipos de plástico.

Cuando se trata de impresión 3D, es importante destacar que el nylon en forma de polvo puede ser reutilizado para varias impresiones. En concreto, el proceso HP Multi Jet Fusion es conocido por usar poliamidas como PA12 y PA11, y por tener una alta tasa de reciclaje en comparación con la tecnología SLS convencional. Alrededor del 70% del polvo no se utiliza durante la impresión 3D, pero se mezcla con polvo nuevo para minimizar los residuos.

Créditos: Materialise

Nylon en impresión 3D

Si tenemos en cuenta el nylon utilizado para la impresión 3D de extrusión de material, entonces, como filamento, el nylon suele estar disponible en forma de PA6. Tiene muchas características interesantes como su flexibilidad, resistencia al impacto y abrasión, y propiedades mecánicas similares al ABS. Sin embargo, debes saber que el nylon requiere una cama caliente (que puede alcanzar unos 80°C) en la impresora 3D para una buena adhesión, y también es higroscópico, lo que significa que absorbe rápidamente la humedad del ambiente. Además, se necesita una temperatura de extrusión de alrededor de 250°C. Los filamentos de nylon son una buena alternativa al policarbonato, ya que son más fáciles de imprimir, más duraderos y perfectos para imprimir piezas que requieren resistencia.

Créditos: Sharebot

En cuanto al uso de polvo de nylon para procesos aditivos, PA12 es el más común en la industria debido a sus excepcionales propiedades mecánicas y térmicas. Es extremadamente rígido, sólido incluso a temperaturas muy bajas, resistente a los esfuerzos y tiene una baja absorción de humedad. Además, es fácil de trabajar después de la impresión, ya sea barnizándolo, teñiéndolo, etc. Por otro lado, el PA11 comparte muchas de las características del PA12, pero con algunas diferencias importantes. Tiene una mejor estabilidad térmica, mayor resistencia a la luz y a los rayos UV, y buena elasticidad. Las piezas impresas con PA11 también tienen una mayor durabilidad, lo que lo convierte en un material ideal para la producción de prototipos funcionales o piezas de uso final con importantes propiedades mecánicas. Aunque, es importante tener en cuenta que el PA11 absorbe más humedad que el PA12.

Una pieza impresa en 3D con PA12 | Créditos: Sculpteo

Aplicaciones

El nylon es un material muy útil y versátil. Se caracteriza por su flexibilidad y resistencia, lo que lo hace ideal para aplicaciones en la industria automotriz, como la fabricación de piezas resistentes a la fricción y deformación. También se utiliza para moldear herramientas fuertes, engranajes y bisagras, y puede reemplazar algunos plásticos utilizados en los procesos de moldeo por inyección. Además, es biocompatible, lo que significa que se puede utilizar para producir prótesis y otras piezas que estarán en contacto con la piel. Por último, es un material no abrasivo, lo que lo hace perfecto para objetos y partes interiores de mucho uso que tienden a desgastarse. Además se puede pintar fácilmente para darle un aspecto más atractivo.

Fabricantes y precios

Entre los principales fabricantes de filamentos de nylon encontramos a Taulman3D, XStrand, Neofil3D, Volumic, Polymaker y fabricantes de máquinas como Zortrax, UltiMaker o Markforged. Ten en cuenta que el nylon se puede reforzar con fibra de carbono o fibra de vidrio para obtener un material compuesto de mayor rendimiento. En cuanto al precio, para un carrete clásico (500 gramos, 1,75 mm de diámetro) necesitas entre 25€ y 40€ según la marca; si eliges un material compuesto, el precio puede subir rápidamente a unos 60-70 €. En cuanto al polvo de nylon, el grupo químico francés Arkema es sin duda el mayor productor de polvo PA11, comercializado con el nombre de Rilsan PA11, desde la década de 1950. La empresa alemana BASF, que también produce PA6 y PA6.6, se unió con su marca Ultrasint, que es compatible con las máquinas HP Multi Jet Fusion y modelos selectos de impresoras SLS.

Para PA12, los fabricantes son Arkema y Evonik, mientras que EOS, 3D Systems o Farsoon ofrecen sus polvos desarrollados en colaboración con empresas químicas. También existen polvos de poliamida cargados con fibras de carbono, Kevlar o incluso perlas de vidrio. Un ejemplo de ello es el HP 3D High Reusability PA 12 Glass Beads que, como su propio nombre indica, es un termoplástico relleno con un 40 % de perlas de vidrio y se caracteriza por su alta reutilización. HP, por su parte, también produce polvos PA11 y 12 para sus máquinas MJF. El precio de un kg de PA11 o PA12, estándar o reforzado, puede oscilar entre 100 y 200 €, según la composición.

Créditos: HP

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