Hojas de datos técnicos

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Cómo interpretar una FDS de material y una TDS para impresión 3D FFF

Al seleccionar un filamento para impresión 3D FFF, los makers a menudo se encuentran con dos documentos clave: Hoja de Datos de Seguridad (SDS) y la 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 ajustes para tu aplicación.

A continuación hay una guía para entender los valores y gráficos que comúnmente se encuentran en una TDS, haciendo referencia al Polymaker HT-PLA V1.1 como ejemplo.

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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 y vítreo a un estado más blando y elástico. 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 HT-PLA, la Tc está alrededor de 77°C. Una cristalización fuerte aumenta la rigidez y la resistencia al calor después de imprimir.

• Temperatura de descomposición (Td): Es cuando el material comienza a descomponerse químicamente. Para HT-PLA, la descomposición ocurre alrededor de 336°C. Superar esta temperatura puede provocar quemado o la liberación de humos.

• Temperatura de ablandamiento Vicat (Vicat): La temperatura a la que un material comienza a deformarse bajo una carga determinada. El HT-PLA muestra valores por encima de 100°C cuando se somete a recocido. Esto ayuda a indicar el rango de trabajo antes de que comience a hundirse.

• Temperatura de deflexión térmica (HDT): La HDT mide cuándo un material se deforma bajo carga a una temperatura dada. La HDT del HT-PLA es de aproximadamente 58°C tal como se imprime, pero aumenta a más de 150°C cuando se recocido. Esta es una medida clave de estabilidad térmica para piezas usadas en entornos calurosos.

Interpretación de una curva HDT

Una curva HDT traza la deflexión de un material bajo carga a medida que la temperatura aumenta. Las porciones planas indican buena resistencia al ablandamiento, mientras que las caídas bruscas muestran el punto de transición donde ocurre la deformación plástica. Para HT-PLA, la curva demuestra por qué el recocido mejora dramáticamente el rendimiento a altas temperaturas, desplazando el punto de ablandamiento hasta 50°C.

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Propiedades mecánicas

Entender las pruebas de tracción, flexión e impacto es crucial, ya que muestran cuán fuerte, rígido y resistente es un filamento.

• Resistencia a la tracción: La tensión máxima que un material puede soportar mientras es estirado 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 comparado con materiales flexibles como el TPU. Un módulo más alto significa menos estiramiento bajo carga.

• Alargamiento en el punto de ruptura: La deformación (porcentaje de estiramiento) que el material puede sufrir 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 frágil comparado 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 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 estructurales.

• Resistencia al impacto Charpy con muesca: Mide cuánta energía puede absorber la muestra de un impacto súbito. El HT-PLA muestra valores alrededor de 4–5 kJ/m², lo cual es modesto comparado con grados modificados para impacto como mezclas de ABS o PC. Esta prueba resalta la fragilidad o la tenacidad.

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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 absorbe 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 indicadas. Un material impreso fuera de estos parámetros puede mostrar una resistencia y estabilidad significativamente reducidas.

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SDS y resistencia química

La SDS amplía la información sobre seguridad química, almacenamiento, eliminación y peligros de manipulación. Las tablas a menudo incluyen la resistencia del material a ácidos, álcalis o aceites. Por ejemplo, HT-PLA lista:

• 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 es una preocupación.

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Usar la TDS y la SDS juntas

• Utiliza la TDS al decidir si las propiedades mecánicas y térmicas del material se ajustan a los requisitos de tu pieza.

• Utiliza 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 manera más inteligente y predecir cómo funcionarán las piezas impresas en 3D en servicio.