Tipos de nylon utilizados en la impresión 3D FDM

El nylon, también conocido como poliamida (PA), es una familia de polímeros termoplásticos valorada en la impresión 3D FDM por su resistencia, flexibilidad y resistencia al desgaste. A pesar de sus atractivas propiedades mecánicas, los filamentos de nylon son de los materiales más difíciles de imprimir debido a sus altas temperaturas de impresión, tendencia a deformarse (warping) y fuerte afinidad por la humedad. Se formulan varios tipos de nylon para la impresión FDM, cada uno con características distintas que influyen en la calidad de impresión, el rendimiento mecánico y la facilidad de uso.

PA6 (Nylon 6)

PA6 es uno de los nylons más comunes utilizados en la impresión FDM. Es un material resistente con alta resistencia a la tracción y excelente resistencia al impacto, lo que lo hace adecuado para piezas funcionales y componentes mecánicos. Sin embargo, el PA6 absorbe humedad rápidamente del aire, lo que puede provocar burbujas y mala adhesión entre capas si no se seca adecuadamente. También tiene una fuerte tendencia a deformarse a menos que se imprima con cama calefactada y cámara cerrada. Las temperaturas típicas de extrusión oscilan entre 250 °C y 270 °C. Tras el recocido (annealing), las piezas de PA6 mejoran en estabilidad dimensional y resistencia al calor debido al aumento de cristalización.

PA66 (Nylon 66)

PA66 es similar al PA6 en composición pero tiene un punto de fusión ligeramente más alto, alrededor de 260 °C. Esto le confiere mayor rigidez, resistencia al desgaste y resistencia térmica en comparación con el PA6. Presenta baja fluencia (creep) bajo carga y funciona bien en piezas mecánicas de precisión. Al igual que el PA6, el PA66 es muy higroscópico y propenso a la deformación durante la impresión, por lo que requiere almacenamiento del filamento en seco, cama calefactada (alrededor de 80 °C–100 °C) y una carcasa cerrada. El material se endurece considerablemente después del recocido. Sin embargo, al exponerse a la humedad posteriormente, se vuelve más dúctil y resistente al impacto.

PA12 (Nylon 12)

PA12 es un filamento de grado de ingeniería común que se diferencia del PA6 y PA66 por su cadena molecular más larga y menor absorción de humedad. Esto lo hace más estable dimensionalmente y más fácil de imprimir con menos problemas de deformación. Su temperatura típica de extrusión oscila entre 240 °C y 260 °C. PA12 ofrece alta resistencia al impacto, muy buena resistencia química y mayor flexibilidad que otros nylons. Su menor absorción de agua también significa que mantiene la precisión dimensional por más tiempo en ambientes húmedos. PA12 es resistente al calor hasta aproximadamente 180 °C y responde bien al recocido para lograr mayor cristalización y tenacidad.

PA612 (Nylon 612)

PA612 combina características de PA6 y PA12. Ofrece menor absorción de humedad que el PA6, manteniendo al mismo tiempo mayor rigidez que el PA12. El resultado es un material apto para aplicaciones que requieren un equilibrio entre resistencia mecánica y estabilidad. Es más fácil de imprimir que el PA6 o PA66 y menos propenso a deformarse. Las piezas de PA612 tienen superficies lisas y son menos frágiles, lo que las hace versátiles tanto para componentes estéticos como funcionales. La resistencia al calor es moderada, generalmente por debajo de la del PA66 pero por encima de la del PA12.

Otras mezclas y compuestos de nylon

Algunas formulaciones de nylon mezclan varios tipos de poliamida o incluyen aditivos para objetivos específicos. Los nylons reforzados con fibra son especialmente populares: los refuerzos con fibra de carbono y fibra de vidrio mejoran la rigidez, la resistencia y la estabilidad dimensional al tiempo que reducen la contracción y la deformación. Estos aditivos también mejoran el acabado superficial al limitar la deformación térmica durante la impresión. Sin embargo, los filamentos con relleno de fibra son más abrasivos y requieren boquillas endurecidas.

Desafíos de imprimibilidad

Imprimir nylon con éxito requiere altas temperaturas de extrusión (típicamente 240 °C–280 °C), una cama de impresión calefactada y temperaturas ambientales controladas (siempre que no se imprima con nylons Polymaker). La higroscopicidad natural del nylon provoca absorción de humedad, lo que puede generar bolsas de vapor durante la extrusión, causando picado superficial y débil adhesión entre capas. El filamento debe mantenerse siempre seco, idealmente en un contenedor sellado o en un secador de filamento. La deformación (warping) es otra dificultad importante, ya que el nylon se contrae fuertemente al enfriarse.

Para abordar el warping, Polymaker ha desarrollado la Warp Free Technology, que optimiza la formulación del material para aliviar tensiones internas durante el enfriamiento. Esto permite imprimir piezas de nylon más grandes en impresoras de bastidor abierto con menor riesgo de curvado o separación de capas.

Efectos del recocido y la humedad

El recocido de piezas de nylon mejora su cristalización, aumentando la resistencia estructural, la rigidez y la resistencia al calor. Las piezas totalmente cristalizadas rinden mejor bajo carga y a temperaturas elevadas. Sin embargo, con el tiempo, cuando las piezas absorben humedad, las cadenas poliméricas se vuelven más móviles, lo que resulta en mayor ductilidad y resistencia al impacto pero menos rigidez. Este compromiso hace que las aplicaciones de nylon sean adaptables para piezas que requieren tenacidad y ligera flexibilidad.

Resumen

Cada tipo de nylon aporta un equilibrio diferente entre facilidad de impresión, rendimiento mecánico y estabilidad ambiental. PA6 y PA66 ofrecen alta rigidez y desempeño térmico a costa de un comportamiento de impresión más desafiante, mientras que PA12 y PA612 son más tolerantes y resistentes a la humedad. Los nylons reforzados abordan además la deformación y los límites mecánicos. Con un secado adecuado, gestión de temperaturas y el uso de formulaciones avanzadas como Warp Free Technology, el nylon sigue siendo uno de los materiales más capaces para producir piezas duraderas y funcionales en la impresión 3D FDM.