Guía completa: El filamento de PLA en la impresión 3D

El PLA (ácido poliláctico) es uno de los plásticos que más se utilizan en el sector de la fabricación aditiva. Inventado en 1930 por el químico Wallace Carothers, desarrollador del nylon y el neopreno, este material puede utilizarse en forma de filamento o pellets para impresoras 3D de escritorio o soluciones más industriales. A diferencia de muchas otras opciones de materiales disponibles en el mercado, el PLA es un termoplástico más sostenible puesto que no proviene de recursos finitos, como es el caso del petróleo, sino que se consigue a base de recursos naturales y renovables. Debido a sus orígenes algo más ecológicoffibras, este material lleva siendo popular desde sus inicios en el ámbito de la impresión 3D. De hecho, su uso se ha extendido a una amplia variedad de industrias y aplicaciones. En esta guía conoceremos todo sobre este material, incluyendo sus características, la facilidad de impresión, algunas aplicaciones así como los principales fabricantes del mercado.

Producción y características del material

El plástico de PLA tiene su origen en recursos orgánicos y renovables como el almidón de maíz, raíces de tapioca o caña de azúcar. La producción de PLA es posible gracias a la fermentación de fuentes de carbohidratos como las mencionadas. Para ello, el producto natural se muele para separar el almidón del maíz, mezclándolo con el ácido o los monómeros láctidos. Con esta mezcla el almidón se rompe en dextrosa (D-glucosa) o azúcar de maíz. Finalmente, la fermentación de glucosa produce ácido L-láctico, el componente básico del PLA. Así, se consigue un material ecológico y renovable que, según las condiciones de temperatura y humedad, puede llegar a ser biodegradable.

El PLA se fabrica a partir de materiales renovables como el almidón de maíz.

Este último aspecto de biodegradabilidad ha estado en el centro de debate en los últimos años, llegando a cuestionar la sostenibilidad del material y su impacto medioambiental. Lo cierto es que responder a la pregunta de qué tan biodegradable es el PLA, no es tan sencillo como parece. A pesar de que el plástico se obtiene de recursos renovables, la capacidad para ser descompuesto por organismos vivos dependerá de una descomposición bajo ciertas condiciones aeróbicas. Así, el PLA podrá degradarse rápidamente al someterlo a proceso de compostaje industrial. De no ser así puede tardar hasta 80 años en su descomposición al abierto, convirtiéndose en un contaminante plástico más. 

Por otro lado, este material es considerado como un fluido pseudoplástico no newtoniano. Esto significa que su viscosidad (resistencia al flujo) cambiará dependiendo de la tensión a la que esté sometido. Por tanto, no cuenta con un valor de viscosidad definido y constante, sino variable según las condiciones de fabricación. Más concretamente, el PLA es un material de corte fino, lo que significa que la viscosidad disminuye con la tensión aplicada. Para conocer más acerca de sus propiedades, veamos a continuación su facilidad de uso y su comportamiento al ser utilizado como material de impresión 3D.

Impresión 3D con filamento de PLA

El PLA es uno de los materiales más utilizados en la impresión 3D FDM, especialmente por aquellas personas que dan sus primeros pasos dentro de la industria 3D, ya que es muy fácil imprimir con él. Éste puede encontrarse generalmente en forma de filamento, pero también en forma de gránulos o pellets. Aunque la fuente de alimentación del material y el sistema de fusión cambiará según el formato del PLA (a través de un alimentador de filamento, o una tolva para los pellets), las características del material y las piezas finales no variarán de un tipo a otro. Aún así, en este artículo nos centraremos más en el PLA en forma de filamento, ya que es el modo más común en el que se suele encontrar este termoplástico.

EL PLA es uno de los materiales más populares de la industria por su facilidad de uso. (Créditos: BMI Lab)

En cuanto al proceso de fabricación en sí, el PLA es considerado como polímero semicristalino al tener una temperatura de fusión de entre 170-180ºC, algo relativamente bajo si se compara con el filamento de ABS que puede ascender hasta los 260ºC. Esto evita la necesidad de utilizar una bandeja calefactada y una cámara de impresión cerrada. A su vez, ofrece unas buenas prestaciones al combinar una alta velocidad de impresión con unos bordes bastante definidos, todo ello siempre y cuando el material se enfríe correctamente. Asimismo, las piezas que imprime tienen una deformabilidad muy baja. Cabe destacar que el PLA tiene mayor viscosidad que otros termoplásticos estándar, lo cual puede generar atasco del cabezal de impresión si no se tiene cuidado. Estos filamentos poseen una vida útil de al menos 1 año si se conservan entre 15 y 25ºC, por lo que son aptos para su almacenamiento. Si comparamos el PLA con el ABS, otro de los termoplásticos más utilizados en la impresión 3D FDM, observamos que, por lo general, éste no tiene la misma resistencia y flexibilidad que el segundo. Aún así, siempre se recomienda utilizar el PLA en piezas que no tengan grandes complejidades mecánicas, ya que trabajar con él es mucho más sencillo.

En términos de postratamiento, el PLA no suele requerir pasos de postratamiento complejos. A la hora de retirar las piezas, podemos encontrar inconvenientes con la adherencia de la primera capa de impresión. Por ello, se recomienda utilizar pegamentos específicos en la bandeja de impresión para facilitar el desprendimiento de las piezas. Para mejorar el acabado superficial de las piezas, el usuario puede lijarlas y tratarlas con acetona si así se requiere. Los soportes, en el caso de que hayan sido utilizados, pueden retirarse fácilmente con unos alicates, o bien disolverlos en el caso de que se hayan utilizado estructuras de soporte solubles.

Principales aplicaciones

Al ser un material retráctil que se contrae con el calor, el PLA es un plástico accesible y fácil de usar por la comunidad maker de impresión 3D. Este es, por tanto, su mayor ámbito de aplicación. Además, sus propiedades hacen que las piezas impresas sean frágiles, débiles y sensibles al sol y altas temperaturas. Por ello, suele ser muy utilizado por principiantes, en gran medida para la creación de elementos decorativos, gadgets y juguetes.

Sin embargo, el PLA no se limita al mundo maker. Muchas son las industrias que también hacen uso de este termoplástico para, por ejemplo, la creación de prototipos. De esta manera, las empresas ahorran mucho dinero en jornadas de trabajo y creación de moldes, al tiempo que se fomenta la creatividad de sus servicios de I+D. Además, aunque no sea la primera opción a la que recurrir, sectores como el automotriz también pueden beneficiarse del filamento de PLA. En este caso, puede ser útil para crear algunos adornos finales de los coches o incluso para crear el plástico de sus salpicaderos.

El PLA puede usarse tanto para aplicaciones más «makers» como para otras más avanzadas. (Créditos: Markforged)

No obstante, es importante tener en cuenta que el PLA tiene una baja temperatura de transición vítrea, por lo que es inadecuado para aplicaciones donde se requiera una mayor resistencia a altas temperaturas. Sectores como el de la alimentación no deberán usar este termoplástico para, por ejemplo, crear vasos que contengan líquidos calientes.

Fabricantes y precio del material

Al ser uno de los termoplásticos de impresión 3D más utilizados en la tecnología FDM, por lo general, casi cada fabricante cuenta con filamentos o pellets de PLA entre su gama de productos. Entre las muchas empresas que ofrecen este tipo de materiales destacamos, por ejemplo, a Polymaker, Recreus, Smart Materials, o la química BASF. Además de contar con filamentos estándar, Polymaker también ha desarrollado el llamado “PolyTerra™ PLA”, un filamento ecológico que busca reforestar el planeta. También cabe destacar que los fabricantes de impresoras 3D FDM suelen igualmente ofrecer sus propios filamentos termoplásticos. De esta manera, podemos encontrar muchos fabricantes de PLA, como UltiMaker, Stratasys, Prusa o Zortrax, entre otros.

En cuanto al precio del filamento PLA, actualmente puede variar dependiendo de los colores y características que se estén buscando. Los filamentos híbridos como el de madera, o incluso los reforzados con fibras, harán que el precio ascienda considerablemente. Aun así, el precio de un filamento estándar suele encontrarse entre los 20€ – 70€ el kilogramo. Por último, como hemos comentado, existen igualmente impresoras 3D capaces de fabricar con pellets, lo que reduce notablemente el precio del material.

Créditos: Polymaker

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