Las características del plástico PESU en la fabricación aditiva
Perteneciente a la familia de las sulfonas, la polietersulfona, o PESU, es un material de alto rendimiento que presenta un perfil térmico único en el mundo de los termoplásticos. Es un polímero amorfo muy resistente al calor que, si bien presenta propiedades interesantes para muchas industrias, todavía es poco conocido en la fabricación aditiva. El PESU puede adquirirse en forma de filamentos, polvos y gránulos para inyección. Los gránulos de grado de inyección suelen poseer mayores niveles de pureza y, por tanto, hacen posible la impresión de piezas funcionales en la forma bruta del material.
Esto permite alcanzar las mismas normas y certificaciones que el material utilizado en la inyección. Por tanto, también permite ofrecer un material de alto rendimiento ideal para las empresas. Un actor destacado en este ámbito es la empresa francesa Pollen AM, pionera en el uso de pellets de PESU para la fabricación aditiva. Sus exhaustivas investigaciones han aportado valiosos conocimientos sobre el material. Pero, ¿cuáles son exactamente sus características? ¿Y qué hace que el PESU sea un material tan atractivo para la industria de impresión 3D?
Estructura química de la polietersulfona. (PESU)
Producción y características del PESU
La polietersulfona es especialmente conocida por sus propiedades térmicas. Puede soportar temperaturas muy elevadas, hasta 220°C, e incluso en un entorno líquido y vapor hasta 170°C. Presenta características de resistencia al fuego y al humo, lo que lo convierte en un material ideal para las industrias aeroespacial, ferroviaria y automovilística. Concretamente, el material empieza a degradarse por encima de los 400°C con una combustión que se inicia entre los 475 y los 575°C. Además de este perfil térmico único, el PESU es seguro para los alimentos, puede soportar cargas muy elevadas y presenta buenas propiedades de aislamiento eléctrico y dieléctricas.
El PESU se produce normalmente mediante un proceso de polimerización por etapas, en el que los monómeros que contienen grupos funcionales éter y sulfona reaccionan para formar largas cadenas poliméricas. Los principales monómeros utilizados en la síntesis de PESU son la 4,4′-dihidroxibifenil sulfona (BPS) y la 4,4′-difluorodifenil sulfona (DFDPS), que reaccionan en presencia de un catalizador y un disolvente. El proceso de polimerización da lugar a un polímero de alto peso molecular y estructura lineal.
Cuenta con una estabilidad térmica excepcional, haciéndolo ideal para aplicaciones a altas temperaturas. También presenta una excelente resistencia química, haciéndolo resistente a diversos ácidos, bases y disolventes orgánicos, incluso en condiciones de exposición a productos químicos agresivos. Su resistencia mecánica y rigidez lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren integridad estructural y capacidad de carga. Además, el PESU mantiene su estabilidad dimensional incluso en condiciones extremas, como altas temperaturas y entornos variables.
Presenta buenas propiedades de aislamiento eléctrico, lo que lo convierte en una opción fiable para componentes eléctricos y electrónicos. Al ser inherentemente ignífugo, el PESU cumple diversas normas de seguridad contra incendios sin necesidad de aditivos ignífugos adicionales. Su claridad óptica permite utilizarlo en aplicaciones que requieren transparencia. Hasta cierto punto, el PESU es biocompatible y se ha empleado en determinadas aplicaciones médicas y sanitarias. En general, las excepcionales propiedades del PESU lo hacen valioso en diversos sectores.
La gran resistencia mecánica y rigidez del PESU lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren integridad estructural y capacidad de carga. (Créditos: Gerdau Graphene)
Impresión 3D con PESU
El PESU es un material amorfo y, por tanto, tiene una estructura molecular desordenada. A diferencia de un material semicristalino, es relativamente fácil de moldear porque sufre menos efectos de contracción y expansión con la temperatura. Su punto de fusión se sitúa entre 340 y 390°C. Estas dos características lo convierten en un material compatible con la fabricación aditiva.
Este material permite a los usuarios imprimir en 3D piezas complejas, útiles en una amplia variedad de industrias. Si lo comparamos, por ejemplo, con el PEI (cuya marca más conocida es ULTEM), el PESU no sólo tiene mejores características, sino que es más barato. Además, la polietersulfona cuenta con la ventaja de tener una absorción de humedad significativamente menor. Dicho esto, puede ser difícil adaptar el material a la impresión FDM específicamente, y actualmente está disponible a través de algunos fabricantes de materiales. Además, convertirlo en filamento a menudo hace que pierda características que lo hacen atractivo en primer lugar, aunque hay empresas que trabajan para superar este obstáculo.
El fabricante de electrodomésticos De’Longhi utiliza polietersulfona (PESU) de BASF para el pistón superior de la unidad de preparación de la cafetera. (Créditos: BASF)
Aplicaciones de la polietersulfona
Gracias a las características térmicas, el PESU impreso en 3D es ideal para aplicaciones en una amplia gama de industrias. Es popular en el sector del transporte, para aplicaciones aeroespaciales y ferroviarias, pero también en industrias como la automoción, electrónica, medicina y bienes de consumo. Se utiliza habitualmente en la producción de componentes aeronáuticos, piezas de automoción, conectores eléctricos, membranas de filtración y dispositivos médicos. Su versatilidad, solidez y resistencia a las altas temperaturas y a los productos químicos hacen del PESU un material valioso en aplicaciones de ingeniería exigentes. Al ser resistente a los fluidos, las grasas y la gasolina, es adecuado para la fabricación de elementos como sondas para comprobar los niveles de aceite. También se puede utilizar para fabricar equipos médicos de protección individual.
Por último, el PESU se utiliza a menudo para sustituir a la familia de las poliamidas y, más concretamente, al policarbonato. Ofrece una buena transparencia y es apto para uso alimentario y esterilizable. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que el PESU no es un material flexible. Aunque actualmente no está muy extendido en el sector de la impresión 3D, hay varias empresas que lo ofrecen. Debido a sus interesantes cualidades, es probable que en un futuro próximo se utilice más y más, a medida que las industrias avanzadas, empiecen a utilizar más la tecnología en la producción de piezas finales.
La resina PESU reforzada se está convirtiendo en una opción popular para componentes de automoción, sustituyendo gradualmente a los materiales metálicos y termoestables tradicionales. (Créditos: SpecialChem 2023)
Fabricantes y precio
Existen varias empresas que fabrican el PESU, ofreciendo diferentes grados y formulaciones adaptadas a diversas aplicaciones industriales. Algunos fabricantes conocidos de PESU son Pollen AM, Solvay, BASF, Victrex, Ensinger y SABIC. Estas empresas tienen fama de producir termoplásticos técnicos de alta calidad y es probable que ofrezcan PESU en sus carteras de productos. En cuanto a los precios, el coste del PESU puede variar en función de factores como el grado, la cantidad comprada y el proveedor. En general, el PESU se considera un termoplástico de ingeniería de precio más elevado debido a sus propiedades y características de rendimiento. Los precios pueden oscilar entre 40 y 100 dólares o más por kilogramo, según el grado y el proveedor.
Es esencial tener en cuenta que los precios pueden cambiar con el tiempo debido a las fluctuaciones de los costes de las materias primas, la demanda del mercado y otros factores. Para obtener la información más actualizada y precisa sobre precios, se recomienda ponerse en contacto directamente con los fabricantes o distribuidores autorizados. Además, es aconsejable comparar precios de varias fuentes para garantizar el mejor valor para cada aplicación.
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*Créditos foto de portada: Medical Plastics News
