En el mercado existen miles de plásticos para prototipado rápido o producción a pequeña escala; elegir el plástico adecuado para un proyecto concreto puede resultar abrumador, sobre todo para inventores o emprendedores noveles. Cada material implica ciertas limitaciones en cuanto a coste, resistencia, flexibilidad y acabado superficial. Es necesario considerar no solo la aplicación de la pieza o producto, sino también el entorno en el que se utilizará.
En general, los plásticos de ingeniería poseen propiedades mecánicas mejoradas que les confieren mayor durabilidad y no se alteran durante el proceso de fabricación. Algunos tipos de plásticos también pueden modificarse para mejorar su resistencia, así como su resistencia al impacto y al calor. Analicemos los diferentes materiales plásticos que se deben considerar según la funcionalidad de la pieza o producto final.
Una de las resinas más comunes para fabricar piezas mecánicas es el nailon, también conocido como poliamida (PA). Al mezclarse con molibdeno, la poliamida presenta una superficie lisa que facilita el movimiento. Sin embargo, no se recomienda el uso de engranajes de nailon sobre nailon, ya que, al igual que otros plásticos, tienden a adherirse entre sí. La PA posee una alta resistencia al desgaste y a la abrasión, así como buenas propiedades mecánicas a altas temperaturas. El nailon es un material ideal para la impresión 3D con plástico, pero absorbe agua con el tiempo.
El polioximetileno (POM) también es una excelente opción para piezas mecánicas. El POM es una resina de acetal que se utiliza para fabricar el Delrin de DuPont, un valioso plástico empleado en engranajes, tornillos, ruedas y otros componentes. El POM posee alta resistencia a la flexión y a la tracción, rigidez y dureza. Sin embargo, se degrada con álcalis, cloro y agua caliente, y resulta difícil de unir.
Si su proyecto consiste en algún tipo de contenedor, el polipropileno (PP) es la mejor opción. El polipropileno se utiliza en envases para alimentos porque es resistente al calor, impermeable a aceites y disolventes, y no libera sustancias químicas, lo que lo hace seguro para el consumo. Además, el polipropileno ofrece un excelente equilibrio entre rigidez y resistencia al impacto, lo que facilita la creación de bucles que se pueden doblar repetidamente sin romperse. También se puede utilizar en tuberías y mangueras.
Otra opción es el polietileno (PE). El PE es el plástico más común en el mundo, aunque presenta baja resistencia, dureza y rigidez. Suele ser un plástico blanco lechoso que se utiliza para fabricar frascos de medicamentos, envases de leche y detergente. El polietileno es altamente resistente a una amplia gama de productos químicos, pero tiene un bajo punto de fusión.
El material acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es ideal para cualquier proyecto que requiera alta resistencia al impacto, al desgarro y a la fractura. El ABS es ligero y se puede reforzar con fibra de vidrio. Si bien es más caro que el estireno, su dureza y resistencia le confieren mayor durabilidad. Modelado 3D de ABS moldeado por fusión para prototipado rápido.
Dadas sus propiedades, el ABS es una buena opción para dispositivos portátiles. En Star Rapid, creamos la carcasa del reloj inteligente para E3design utilizando plástico ABS/PC negro pre-pintado moldeado por inyección. Esta elección de material hace que todo el dispositivo sea relativamente ligero, a la vez que proporciona una carcasa que puede soportar golpes ocasionales, como cuando el reloj golpea una superficie dura. El poliestireno de alto impacto (HIPS) es una buena opción si necesita un material versátil y resistente a los impactos. Este material es adecuado para fabricar carcasas duraderas para herramientas eléctricas y otras herramientas. Si bien el HIPS es económico, no se considera respetuoso con el medio ambiente.
Muchos proyectos requieren resinas de moldeo por inyección con elasticidad similar a la del caucho. El poliuretano termoplástico (TPU) es una buena opción, ya que cuenta con numerosas formulaciones especiales que le otorgan alta elasticidad, buen rendimiento a bajas temperaturas y durabilidad. El TPU también se utiliza en herramientas eléctricas, rodillos, aislamiento de cables y artículos deportivos. Gracias a su resistencia a los solventes, el TPU posee una alta resistencia a la abrasión y al corte, y puede utilizarse en diversos entornos industriales. Sin embargo, se caracteriza por absorber la humedad del ambiente, lo que dificulta su procesamiento durante la producción. Para el moldeo por inyección, existe el caucho termoplástico (TPR), que es económico y fácil de manipular, por ejemplo, para la fabricación de empuñaduras de caucho amortiguadoras.
Si su pieza requiere lentes o ventanas transparentes, el acrílico (PMMA) es la mejor opción. Gracias a su rigidez y resistencia a la abrasión, este material se utiliza para fabricar ventanas irrompibles como el plexiglás. El PMMA también se pule bien, tiene buena resistencia a la tracción y es rentable para la producción en grandes volúmenes. Sin embargo, no es tan resistente a los impactos ni a los productos químicos como el policarbonato (PC).
Si su proyecto requiere un material más resistente, el PC es más resistente que el PMMA y tiene excelentes propiedades ópticas, lo que lo convierte en una opción adecuada para lentes y ventanas antibalas. El PC también se puede doblar y moldear a temperatura ambiente sin romperse. Esto es útil para la creación de prototipos porque no requiere moldes costosos para su conformado. El PC es más caro que el acrílico, y la exposición prolongada al agua caliente puede liberar sustancias químicas nocivas, por lo que no cumple con los estándares de seguridad alimentaria. Debido a su resistencia a los impactos y a los arañazos, el PC es ideal para una variedad de aplicaciones. En Star Rapid, utilizamos este material para fabricar carcasas para terminales portátiles de Muller Commercial Solutions. La pieza se mecanizó mediante CNC a partir de un bloque sólido de PC; como debía ser completamente transparente, se lijó a mano y se pulió con vapor.
Esta es solo una breve descripción general de algunos de los plásticos más utilizados en la fabricación. La mayoría de ellos se pueden modificar con diferentes fibras de vidrio, estabilizadores UV, lubricantes u otras resinas para lograr especificaciones concretas.
Gordon Stiles es el fundador y presidente de Star Rapid, una empresa de prototipado rápido, fabricación rápida de herramientas y producción de bajo volumen. Gracias a su formación en ingeniería, Stiles fundó Star Rapid en 2005 y, bajo su liderazgo, la empresa ha crecido hasta alcanzar los 250 empleados. Star Rapid cuenta con un equipo internacional de ingenieros y técnicos que combinan tecnologías de vanguardia, como la impresión 3D y el mecanizado CNC multieje, con técnicas de fabricación tradicionales y altos estándares de calidad. Antes de incorporarse a Star Rapid, Stiles fue propietario y director de STYLES RPD, la mayor empresa de prototipado rápido y fabricación de herramientas del Reino Unido, que fue vendida a ARRK Europe en el año 2000.
Fecha de publicación: 19 de abril de 2023