Hojas de datos técnicos
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Cómo interpretar un SDS y TDS de material para impresión 3D FFF
Al seleccionar un filamento para impresión 3D FFF, los creadores a menudo se encuentran con dos documentos clave: el Hoja de Datos de Seguridad (SDS) y el Hoja de Datos Técnicos (TDS). Mientras que la SDS se centra en el manejo seguro, el almacenamiento y los peligros, la TDS presenta las características mecánicas, térmicas y de procesamiento del material. Saber cómo leer estos valores te permite comparar materiales y optimizar los ajustes para tu aplicación.
A continuación hay una guía para comprender los valores y gráficos que comúnmente se encuentran en una TDS, haciendo referencia al Polymaker HT-PLA V1.1 como ejemplo.
Propiedades térmicas
Los materiales FFF enumeran una serie de medidas relacionadas con la temperatura que describen cómo se comporta el plástico con el calor.
Temperatura de transición vítrea (Tg): Tg es la temperatura en la que el polímero cambia de un estado rígido similar al vidrio a un estado más blando y similar a la goma. En HT-PLA, la Tg se indica alrededor de 59,8 °C.
Temperatura de fusión (Tm): La temperatura a la que las regiones cristalinas del material se funden. Aquí, el HT-PLA tiene un punto de fusión alrededor de 177 °C. Conocer esto asegura que elijas una temperatura de extrusión muy por encima de este valor para un flujo suave. Los polímeros amorfos no tienen una temperatura de fusión definida.
Temperatura de cristalización (Tc): La temperatura a la que las regiones amorfas del polímero se reorganizan en estructuras más ordenadas y cristalinas a medida que se enfría. Para el HT-PLA, la Tc está alrededor de 77 °C. Una fuerte cristalización aumenta la rigidez y la resistencia al calor después de la impresión.
Temperatura de descomposición (Td): Es cuando el material comienza a descomponerse químicamente. Para el HT-PLA, la descomposición ocurre alrededor de 336 °C. Exceder esta temperatura corre el riesgo de quemarse o liberar vapores.
Temperatura de ablandamiento Vicat (Vicat): La temperatura a la que un material comienza a deformarse bajo una carga establecida. El HT-PLA muestra valores por encima de 100 °C cuando se recocina. Esto ayuda a indicar el rango de trabajo antes de que comience a hundirse.
Temperatura de deflexión por calor (HDT): HDT mide cuando un material se desvía bajo carga a una temperatura dada. La HDT del HT-PLA es de aproximadamente 58 °C impreso, pero aumenta a más de 150 °C cuando se recocina. Esta es una medida clave de la estabilidad térmica para piezas utilizadas en entornos calurosos.
Interpretación de una curva HDT
Una curva HDT traza la deflexión de un material bajo carga a medida que aumenta la temperatura. Las porciones planas indican buena resistencia al ablandamiento, mientras que las caídas bruscas muestran el punto de transición donde ocurre la deformación plástica. Para el HT-PLA, la curva demuestra por qué el recocido mejora dramáticamente el rendimiento a altas temperaturas, desplazando el punto de ablandamiento hasta 50 °C.
Propiedades mecánicas
Entender las pruebas de tracción, flexión e impacto es crítico, ya que muestran cuán fuerte, rígido y tenaz es un filamento.
Resistencia a la tracción: La tensión máxima que un material puede soportar mientras se estira antes de romperse. El HT-PLA muestra ~43 MPa en la dirección XY, pero solo ~20 MPa en Z, mostrando la debilidad de unión entre capas común en piezas FFF.
Módulo de Young: Una medida de la rigidez bajo tensión. Los valores se dan en megapascales. El HT-PLA tiene ~3000 MPa, lo que indica que es relativamente rígido en comparación con materiales flexibles como el TPU. Un módulo más alto significa menos alargamiento bajo carga.
Elongación en la rotura: La deformación (porcentaje de estiramiento) que el material puede soportar antes de romperse. El HT-PLA se alarga menos del 3 por ciento antes de romperse, lo que lo convierte en un material rígido y quebradizo en comparación con los nailones o el TPU.
Resistencia a la flexión (resistencia flexural): La tensión que el material puede soportar antes de romperse cuando se dobla. Para el HT-PLA, los valores se acercan a 66–74 MPa en el plano, reflejando buena rigidez.
Módulo de flexión (módulo flexural): Similar al módulo de Young, pero medido bajo cargas de flexión en lugar de tracción. Esto ayuda a predecir la rigidez de vigas y piezas que soportan cargas.
Resistencia al impacto Charpy entallado: Mide cuánta energía puede absorber la muestra de un impacto repentino. El HT-PLA muestra valores alrededor de 4–5 kJ/m², lo cual es modesto en comparación con grados modificados para impacto como las mezclas ABS o PC. Esta prueba resalta la fragilidad o tenacidad.
Datos de impresión y procesamiento
Una TDS típicamente incluye condiciones de impresión recomendadas:
Temperatura de la boquilla: 210–230 °C para HT-PLA
Temperatura de la cama: 25–60 °C
Requisito de secado: 60 °C durante 6 horas si se ha absorbido humedad
Velocidad de impresión: hasta 300 mm/s
Recocido: 30 minutos a 80–90 °C aumenta la cristalinidad y mejora la HDT
Estas notas son críticas para lograr las propiedades listadas. Un material impreso fuera de estos parámetros puede mostrar una resistencia y estabilidad significativamente reducidas.
SDS y resistencia química
El SDS amplía la seguridad química, el almacenamiento, la eliminación y los peligros de manipulación. Las tablas a menudo incluyen la resistencia del material a ácidos, álcalis o aceites. Por ejemplo, HT-PLA enumera:
Buena resistencia a aceites y grasas
Pobre resistencia a ácidos fuertes
Resistencia regular a pobre frente a álcalis
Esto ayuda a determinar la idoneidad para entornos donde la exposición química sea una preocupación.
Uso conjunto de TDS y SDS
Usa la TDS al decidir si las propiedades mecánicas y térmicas del material se ajustan a los requisitos de tu pieza.
Usa la SDS al determinar cómo usar, manipular y almacenar el filamento de forma segura.
Al aprender a interpretar las normas técnicas reportadas en ambos documentos, puedes ajustar el comportamiento de un filamento a tu aplicación, seleccionar materiales de forma más inteligente y predecir cómo se desempeñarán las piezas impresas en 3D en servicio.
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