¿Qué es la dureza de los filamentos de impresión 3D y cómo se mide?
La dureza es una propiedad mecánica que indica la resistencia de un material a ser deformado por una fuerza externa. La dureza se puede medir de diferentes formas, pero una de las más utilizadas en el ámbito de los filamentos de impresión 3D es la escala Shore.
La escala Shore se basa en la medida de la profundidad de penetración de un indentador sobre el material a ensayar. Existen diferentes tipos de indentadores y diferentes cargas aplicadas, lo que da lugar a distintas escalas Shore. Las más comunes son Shore A y Shore D.
Shore A
Es la escala que se utiliza para medir desde los materiales más blandos hasta los muy poco flexibles. Los materiales semirrígidos aún pueden ser medidos por los valores más altos de esta escala. Por ejemplo, una goma elástica tiene una dureza Shore A de unos 25, mientras que un neumático tiene una dureza Shore A de unos 70.
Shore D
Es la escala que se utiliza para medir desde los materiales rígidos hasta los muy duros. Los materiales blandos no pueden ser medidos por esta escala. Por ejemplo, un plástico duro como el ABS tiene una dureza Shore D de unos 75, mientras que un metal como el acero tiene una dureza Shore D de unos 100.
¿Qué filamentos de impresión 3D tienen mayor o menor dureza?
La dureza de los filamentos depende del tipo de material y del grado de cristalinidad del mismo. En general, los materiales termoplásticos amorfos (que no tienen estructura cristalina) son más blandos que los semicristianos (que tienen zonas cristalinas y zonas amorfas). También influye el grado de aditivación o modificación del material base.
A continuación, se muestra un ejemplo con algunos ejemplos de filamentos y sus respectivas durezas aproximadas:
| Filamento | Material | Dureza |
|———–|———-|——–|
| PLA | Poliácido láctico | 75-85 Shore D |
| ABS | Acrilonitrilo butadieno estireno | 75-85 Shore D |
| ASA | Acrilonitrilo estireno acrílico | 80-90 Shore D |
| PETG | Polietileno tereftalato modificado con glicol | 70-80 Shore D |
| HIPS | Poliestireno con alto impacto | 65-75 Shore D |
| PA | Poliamida o nailon | 60-70 Shore D |
| PP | Polipropileno | 55-65 Shore D |
| PVA | Alcohol polivinílico | 50-60 Shore D |
| TPU | Poliuretano termoplástico | Variable según el grado: desde 60D hasta 85A |
¿Cómo afecta la dureza a la impresión 3D?
La dureza es un factor importante a tener en cuenta a la hora de elegir el filamento adecuado para cada proyecto.
La dureza influye en las propiedades mecánicas del material, como la resistencia al impacto, la flexibilidad o la elasticidad. También influye en las condiciones óptimas de impresión y en el acabado superficial.
En general, cuanto mayor es la dureza del filamento, mayor es su resistencia al impacto y menor su flexibilidad. Esto implica que se necesita una mayor temperatura y velocidad para fundirlo y extruirlo correctamente. Además, los filamentos más duros suelen tener menos adherencia entre capas y mayor tendencia al warping (deformación por contracción).
Por otro lado, cuanto menor es la dureza del filamento, menor es su resistencia al impacto y mayor su flexibilidad. Esto implica que se necesita una menor temperatura y velocidad para fundirlo y extruirlo correctamente.
Además, los filamentos más blandos suelen tener mayor adherencia entre capas y menor tendencia al warping.