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Guía de materiales de impresión 3D: Tipos, aplicaciones y propiedades

La impresión 3D te da la capacidad para crear prototipos y fabricar piezas para una amplia gama de aplicaciones de forma rápida y rentable. Pero elegir el proceso de impresión 3D adecuado es solo una parte del proceso. Al final, depende de que los materiales te permitan crear piezas con las propiedades mecánicas, características funcionales o aspecto deseados.

Esta guía exhaustiva de materiales de impresión 3D muestra los materiales de impresión 3D de plástico y de metal más populares que están disponibles en el mercado, compara sus propiedades y aplicaciones y describe un método que puedes usar para escoger el más adecuado para tu proyecto.

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Materiales y procesos de impresión 3D de plásticos

Hay docenas de materiales plásticos disponibles para la impresión 3D, cada uno con cualidades únicas que lo hacen más adecuado para usos concretos. Para simplificar el proceso de encontrar el material más apropiado para una pieza o producto, echemos antes un vistazo a los principales tipos de plásticos y los diferentes procesos de impresión 3D.

Tipos de materiales plásticos

Hay dos tipos principales de plásticos:

  • Los termoplásticos son el tipo de plástico que más se usa. La principal característica que los distingue de los plásticos termoendurecibles es su capacidad de soportar numerosos ciclos de fusión y solidificación. Los termoplásticos se pueden calentar y se les puede dar la forma deseada. El proceso es reversible, ya que no se producen enlaces químicos, por lo que es factible reciclar o fundir y reutilizar los termoplásticos. Los termoplásticos se comparan con frecuencia con la mantequilla, que puede derretirse, solidificarse de nuevo y volverse a derretir. Con cada ciclo de fundición, las propiedades cambian un poco.

  • Los plásticos termoendurecibles permanecen en un estado sólido permanente después de su curado. Los polímeros en los materiales termoendurecibles se entrecruzan durante un proceso de curado inducido por luz, calor o una radiación adecuada. Cuando se calientan, los plásticos termoendurecibles se descomponen en vez de fundirse y no vuelven a formarse al enfriarlos. No es posible reciclar los plásticos termoendurecibles ni revertir el material a sus ingredientes. Un material termoendurecible es como la masa de un pastel, una vez que se hornea no puede volver a convertirse en masa.

Procesos de impresión 3D de plásticos

Las tres tecnologías de impresión 3D de plástico más comunes hoy son:

FDM vs SLA vs SLS video guide
Guía en vídeo

Cómo elegir una tecnología de impresión 3D

¿No sabes qué tecnología de impresión 3D se adapta mejor a tus necesidades? En este vídeo, comparamos las tecnologías FDM, SLA y SLS en base a algunas de las consideraciones de compra más comunes.

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Impresión 3D FDM

El modelado por deposición fundida (FDM), también conocido como fabricación con filamento fundido (FFF),es la forma más extendida de impresión 3D al alcance del consumidor, fomentada por la aparición de las impresoras 3D para aficionados. 

Es una técnica adecuada para modelos básicos de prueba de concepto, así como para la creación de prototipos rápidos y de bajo coste de piezas sencillas, como piezas que podrían acabar pasando por un proceso de mecanizado.

El FDM que se vende a los consumidores es la técnica que menor resolución y precisión tiene comparada con otros procesos de impresión 3D en plástico. No es la mejor opción para imprimir diseños complejos o piezas con relieves complicados. Se puede obtener un acabado de mayor calidad mediante procesos de pulido químicos y mecánicos. Las impresoras 3D FDM industriales usan soportes solubles para mitigar algunos de estos inconvenientes y ofrecen una mayor variedad de termoplásticos para ingeniería, pero estos tienen un precio elevado.

Cuando los filamentos fundidos forman cada capa, a veces quedan vacíos entre capas cuando no se adhieren por completo. Esto genera piezas anisotrópicas, algo que es importante tener en cuenta cuando estás diseñando piezas que han de soportar cargas o resistir esfuerzos de tracción.

Los materiales de impresión 3D FDM están disponibles en una variedad de opciones de color. También existen diversas mezclas experimentales de filamentos plásticos para crear piezas con superficies similares a la madera o al metal.

Materiales de impresión 3D FDM populares

Los materiales de impresión 3D FDM más comunes son el ABS, el PLA y sus diversas mezclas. Las impresoras FDM más avanzadas también pueden imprimir con otros materiales especializados que ofrecen propiedades como la resistencia al calor, resistencia a impactos, resistencia química y rigidez.

MaterialCaracterísticasAplicaciones
ABS (acrilonitrilo butadieno estireno)Tenaz y duradero
Resistente a impactos y al calor
Necesita una plataforma caliente para imprimirse
Necesita ventilación
Propotipos funcionales
PLA (ácido poliláctico)Los materiales de modelado por deposición fundida más fáciles de imprimir
Rígidos, fuertes pero frágiles
Menos resistentes al calor y a los productos químicos
Biodegradables
Inodoros
Modelos conceptuales
Prototipos estéticos
PETG (tereftalato de polietileno glicolizado)Compatible con temperaturas de impresión más bajas para una producción más rápida
Resistentes a la humedad y a los productos químicos
Alta transparencia
Puede ser apto para la alimentación
Aplicaciones impermeables Componentes de fijación mediante presilla
NailonResistente, duradero y ligero
Duro y parcialmente flexible
Resistente al calor y a los impactos
Muy difícil de imprimir con FDM
Prototipos funcionales
Piezas resistentes al desgaste
TPU (Poliuretano termoplástico)Flexible y estirable
Resistente a impactos
Excelente amortiguación de vibraciones
Prototipos flexibles
PVA (alcohol polivilínico)Material de soporte soluble
Se disuelve en el agua
Material para soportes
HIPS (poliestireno de alto impacto)Material de soporte soluble que se usa a menudo con ABS
Se disuelve en limoneno químico
Material para soportes
Compuestos (fibra de carbono, kevlar, fibra de vidrio)Rígidos, fuertes o extremadamente resistentes
Compatibilidad limitada a algunas impresoras 3D FDM industriales caras
Prototipos funcionales
Guías, fijaciones y herramientas

Impresión 3D SLA

La estereolitografía fue la primera tecnología de impresión 3D del mundo, inventada en los años 80, y sigue siendo una de las tecnologías más populares en el ámbito profesional. 

Las piezas realizadas mediante SLA tienen la mayor resolución y precisión, los detalles más nítidos y el acabado más liso de todas las tecnologías de impresión 3D. La impresión 3D con resina es una excelente opción para crear prototipos con un alto nivel de detalle que requieren una escasa tolerancia y superficies lisas, como moldes, patrones y piezas funcionales. Las piezas de SLA también pueden pulirse y/o pintarse después de su impresión, lo que las convierte en piezas ya preparadas para los clientes con acabados muy detallados.

Las piezas impresas usando la impresión 3D SLA suelen ser isotrópicas. Su resistencia es más o menos uniforme sin importar su orientación, porque se establecen enlaces químicos entre cada capa. Esto tiene como resultado piezas con un rendimiento mecánico predecible, que es crucial para aplicaciones como sujeciones y fijaciones, piezas de uso final y prototipos funcionales.

La estereolitografía ofrece la gama más amplia de materiales para la impresión 3D de plásticos.

Materiales populares de impresión 3D SLA

La impresión 3D SLA es muy versátil y ofrece fórmulas de resina con una gran variedad de propiedades ópticas, mecánicas y térmicas capaces de igualar las de los termoplásticos estándar, industriales y para ingeniería.

Materiales de FormlabsCaracterísticasAplicaciones
Resinas estándarAlta resolución
Acabado de la superficie liso y mate
Modelos conceptuales
Prototipos estéticos
Clear ResinEl único material completamente transparente para la impresión 3D en plástico
Pulido hasta casi una transparencia óptica total
Piezas que requieren transparencia óptica
Milifluídica
Draft ResinUno de los materiales más rápidos para la impresión 3D
4 veces más rápida que las resinas estándar, 10 veces más rápida que el FDM
Prototipos iniciales
Iteraciones rápidas
Resinas Tough y DurableMateriales resistentes, funcionales y dinámicos
Capaces de soportar sin romperse impactos y esfuerzos de compresión, estiramiento y flexión
Varios materiales con propiedades similares a las del ABS o el polietileno
Carcasas y bastidores
Dispositivos de sujeción y de fijación
Conectores
Prototipos de desgaste
Resinas RigidMateriales reforzados, resistentes y rígidos que resisten la flexión
Gran resistencia térmica y química
Ofrecem una gran estabilidad dimensional bajo carga
Dispositivos de sujeción y fijación y utillaje
Turbinas y palas de ventilador
Componentes para la circulación de fluidos y del aire
Carcasas eléctricas y bastidores de automóviles
High Temp ResinAlta resistencia a la temperatura
Alta precisión
Flujo de aire caliente, gas y fluidos
Soportes, carcasas y fijaciones resistentes al calor
Moldes e insertos
Resinas Flexible y ElasticFlexibilidad de la goma, TPU o silicona
Puede aguantar esfuerzos de flexión y compresión
Resiste sin desgarros durante varios ciclos
Creación de prototipos de bienes de consumo
Componentes compatibles para robótica
Dispositivos médicos y modelos anatómicos
Modelos y atrezo para efectos especiales
Resinas médicas y odontológicasUna amplia gama de resinas biocompatible para producir aparatos médicos y dentalesAparatos médicos y dentales, incluidas guías quirúrgicas, prótesis dentales y prótesis de otros tipos
Resinas para joyeríaMateriales para la fundición a la cera perdida y el moldeo de caucho vulcanizado
Fácil de fundir, con detalles complejos y fuerte mantenimiento de la forma
Piezas de prueba
Moldes maestros para moldes reutilizables
Joyería personalizada
Ceramic ResinAcabado de la superficie similar a la piedra
Se puede cocer en un horno para crear una pieza completamente cerámica
Investigación en ingeniería
Obras de arte y de diseño
Form 3L Sample Part
Muestra

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Impresión 3D SLS

Ingenieros y fabricantes de diversos sectores confían en la impresión 3D por sinterizado selectivo por láser (SLS) por su capacidad de generar piezas resistentes y funcionales. Con un bajo coste por cada pieza, un alto nivel de productividad y materiales establecidos, esta tecnología es ideal para una amplia variedad de aplicaciones, desde la creación rápida de prototipos hasta la fabricación de pequeños lotes, el lanzamiento rápido de productos (conocido como bridge manufacturing) o la fabricación a medida.

Dado que el polvo sin fundir sirve como soporte para la pieza durante la impresión, no es necesario agregar expresamente estructuras de soporte. Esto hace que la impresión por SLS sea ideal para geometrías complejas, como relieves interiores, socavados, paredes delgadas y relieves negativos. 

Igual que ocurre con la SLA, las piezas creadas por SLS son generalmente más isotrópicas que las piezas de FDM. Las piezas realizadas mediante SLS tienen un acabado de la superficie ligeramente rugoso, pero casi no tienen líneas de capa visibles.

Los materiales de impresión 3D SLS son ideales para toda una gama de aplicaciones funcionales, desde productos de ingeniería para el consumo hasta aplicaciones sanitarias.

Materiales populares de impresión 3D SLS

La selección de materiales de impresión SLS es menos amplia que la de la impresión FDM y SLA, pero los materiales disponibles tienen unas características mecánicas excelentes, con una resistencia que se parece a las piezas moldeadas por inyección. El material más común para sinterizado selectivo por láser es el nailon, un popular termoplástico para ingeniería con excelentes propiedades mecánicas. El nailon es ligero, resistente y flexible, así como estable frente a impactos, sustancias químicas, el calor, la luz UV, el agua y la suciedad.

MaterialDescripciónAplicaciones
Nylon 12 PowderFuerte, rígida, resistente y duradera
Resistente a impactos y puede aguantar un desgaste repetido
Resistente a la radiación UV, a la luz, el calor, la humedad, los disolventes, la temperatura y el agua
Creación de prototipos funcionales
Piezas de uso final
Dispositivos médicos
Nylon 11 PowderPropiedades similares al Nylon 12 Powder, pero con una mayor flexibilidad, alargamiento de rotura y resistencia a impactos, aunque su rigidez es menorCreación de prototipos funcionales
Piezas de uso final
Dispositivos médicos
TPUFlexible, elástico y con tacto similar al de la goma
Resistente a la deformación
Alta estabilidad UV
Buena absorción de impactos
Creación de prototipos funcionales
Piezas de uso final flexibles y con tacto similar a la goma
Dispositivos médicos
Compuestos de nailonLos materiales de nailon reforzados con vidrio, aluminio o fibra de carbono para añadir resistencia y rigidezCreación de prototipos funcionales
Piezas de uso final estructurales
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Compara los procesos y materiales de la impresión 3D de plásticos

Cada uno de los diferentes materiales y procesos de impresión 3D tiene sus puntos fuertes y débiles que definen su adecuación para diferentes aplicaciones. La siguiente tabla resume algunas características y consideraciones clave.

FDMSLASLS
VentajasHay disponibles máquinas y materiales de consumo de bajo costeExcelente relación calidad-precio
Alta precisión
Acabado de la superficie liso
Variedad de materiales funcionales
Piezas resistentes y funcionales
Libertad de diseño
No es necesario usar estructuras de soporte
InconvenientesBaja precisión
Bajo nivel de detalle
Compatibilidad de diseño limitada
Máquinas industriales de coste alto si se necesita precisión y materiales de alto rendimiento.
Sensibilidad a una exposición prolongada a la luz UVHardware más caro
Opciones de materiales limitadas
AplicacionesCreación de prototipos de bajo coste
Modelos básicos de prueba de concepto
Selecciona las piezas de uso final con materiales y máquinas industriales de alta gama
Creación de prototipos funcionales
Patrones, moldes y utillaje
Aplicaciones dentales
Creación de prototipos y fundición para joyería
Fabricación de modelos y piezas de atrezo
Creación de prototipos funcionales
Fabricación limitada, personalizada o rápida de productos
MaterialesTermoplásticos estándar, como el ABS, el PLA y sus diversas mezclas en las máquinas al alcance del consumidor. Compuestos de alto rendimiento en máquinas industriales de coste alto.Variedades de resina (plásticos termoendurecibles). Resinas estándar, para ingeniería (similares al ABS y al polipropileno, flexibles, resistentes a la temperatura), para aplicaciones de fundición, dentales y médicas (biocompatibles).Termoplásticos para ingeniería. El Nylon 11 Powder, el Nylon 12 Powder y sus compuestos, elastómeros termoplásticos como el TPU.

Impresión 3D de metal

Más allá de los plásticos, hay múltiples procesos de impresión 3D disponibles para la impresión 3D de metal. 

  • FDM de metal

Las impresoras FDM de metal funcionan de forma similar a las impresoras FDM tradicionales, pero utilizan varillas metálicas extrudidas unidas por aglutinantes poliméricos. Las piezas terminadas sin poscurar se sinterizan en un horno para eliminar el aglutinante. 

  • Fusión selectiva por láser (SLM) y sinterizado directo de metal por láser (DMLS) 

Las impresoras SLM y DMLS funcionan de forma parecida a las impresoras SLS, pero en lugar de fundir polvos de polímeros, funden partículas de polvo de metal capa a capa utilizando un láser. Las impresoras 3D SLM y DMLS pueden crear productos de metal resistentes, precisos y complejos, lo que hace este proceso ideal para el sector aeroespacial, la industria automovilística y las aplicaciones sanitarias.

Materiales populares de impresión 3D de metal

  • El titanio es ligero y tiene excelentes características mecánicas. Es fuerte, duro y muy resistente al calor, la oxidación y el ácido.

  • El acero inoxidable tiene mucha tenacidad, posee una gran ductilidad y es resistente a la corrosión.

  • El aluminio es ligero, duradero, resistente y tiene buenas propiedades térmicas.

  • El acero para herramientas es un material duro y resistente a los arañazos que puedes usar para imprimir herramientas de uso final y otras piezas que requieran una gran resistencia.

  • Las aleaciones de níquel tienen una resistencia elevada a la tracción, la fluencia, y la rotura. También son resistentes al calor y a la corrosión.

Alternativas a la impresión 3D de metal

En comparación con las tecnologías de impresión 3D de plástico, la impresión 3D del metal es considerablemente más cara y compleja, lo que impide que la mayoría de los negocios pueda acceder a ella.

Por otro lado, la impresión 3D SLA es adecuada para procesos de trabajo de fundición que produzcan piezas de metal a bajo coste, con una mayor libertad de diseño y en menos tiempo que con los métodos tradicionales. 

Otra alternativa es el galvanizado de las piezas de SLA, que conlleva revestir un material de plástico en una capa de metal mediante la electrólisis. Esto combina algunas de las mejores cualidades del metal (tenacidad, conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión y la abrasión) con las propiedades específicas del material principal (normalmente plástico).

La impresión 3D de plástico es adecuada para crear patrones que pueden fundirse para producir piezas de metal.

Cómo elegir el material de impresión 3D adecuado

Con todos estos materiales y opciones de impresión 3D disponibles, ¿cómo sabemos cuál es la elección correcta?

He aquí nuestro sistema de tres pasos para elegir el material de impresión 3D más adecuado para tu proyecto.

Paso 1: Define los requisitos de rendimiento

Los plásticos usados para la impresión 3D tienen diferentes características químicas, ópticas, mecánicas y térmicas que determinan como rendirán las piezas impresas en 3D. A medida que el uso previsto se acerca a un uso en el mundo real, los requisitos de rendimiento aumentan en consecuencia.

RequisitosDescripciónRecomendación
Rendimiento bajoPara la creación de prototipos de forma y ajuste, el modelado conceptual y la investigación y el desarrollo, las piezas impresas solo necesitan cumplir con requisitos bajos de rendimiento técnico.

Ejemplo: Un prototipo de forma de un cucharón de sopa para ensayos ergonómicos. No se necesitan requisitos funcionales de rendimiento aparte del acabado de la superfície.
FDM: PLA
SLA: Resinas estándar, Clear Resin (pieza transparente), Draft Resin (impresión rápida)
Rendimiento moderadoPara su validación o usos previos a la producción, las piezas impresas deben tener un comportamiento tan parecido a las piezas finales como sea posible para los ensayos funcionales, pero no tienen requisitos estrictos de vida útil.

Ejemplo: Una carcasa para proteger a los elementos electrónicos de impactos repentinos. Los requisitos de rendimiento incluyen la capacidad de absorber impactos, por lo que la carcasa tiene que cerrarse debidamente y mantener su forma.
FDM: ABS
SLA: Resinas para ingeniería
SLS: Nylon 11 Powder, Nylon 12 Powder, TPU
Rendimiento altoPara las piezas de uso final, las piezas impresas en 3D durante la producción tienen que soportar el desgaste durante un período de tiempo específico, sea durante un día, una semana o varios años.

Ejemplo: Suelas externas de los zapatos. Los requisitos de rendimiento incluyen unos ensayos de vida útil estrictos con ciclos de carga y descarga, solidez del color a lo largo de los años y resistencia a desgarros, entre otros.
FDM: Compuestos
SLA: Resinas para ingeniería, médicas, para odontología o para joyería
SLS: Nylon 11 Powder, Nylon 12 Powder, TPU, compuestos de nailon

Paso 2: Traduce los requisitos de rendimiento en requisitos del material

Cuando hayas identificado los requisitos de rendimiento para tu producto, el siguiente paso es traducirlos en requisitos del material. Las propiedades del material satisfarán esas necesidades de rendimiento. Normalmente encontrarás estas medidas en la ficha técnica del material.

RequisitosDescripciónRecomendación
Resistencia a la rotura por tracciónResistencia del material a romperse bajo tensión. La resistencia a la rotura por tracción es importante para las piezas estructurales, las que soportan cargas y las que son mecánicas o estáticas.FDM: PLA
SLA: Clear Resin, Resinas Rigid
SLS: Nylon 12 Powder, compuestos de nailon
Módulo de flexiónResistencia del material a doblarse bajo una carga. Un buen indicador de la rigidez (módulo alto) o de la flexibilidad (módulo alto) de un material.FDM: PLA (alto), ABS (medio)
SLA: Resinas Rigid (alto), resinas Tough y Durable (medio), resinas Flexible y Elastic (bajo)
SLS: Compuestos de nailon (alto), Nylon 12 Powder (medio)
AlargamientoResistencia del material a romperse al estirarlo. Te ayuda a comparar los materiales flexibles en función de lo mucho que pueden estirarse. También indica si un material se deformará primero, o si se romperá de repente.FDM: ABS (medio),TPU (alto)
SLA: Resinas Tough y Durable (medio), resinas Flexible y Elastic (bajo)
SLS: Nylon 12 (medio), Nylon 11 (medio), TPU (alto)
Resistencia al impactoCapacidad de un material para absorber energía de choques e impactos sin romperse. Indica tenacidad y durabilidad, te ayuda a averiguar con cuánta facilidad se romperá un material cuando se caiga al suelo o choque con otro objeto.FDM: ABS, nailon
SLA: Tough 2000 Resin, Tough 1500 Resin, Grey Pro Resin, Durable Resin
SLS: Nylon 12 Powder, Nylon 11 Powder
Temperatura de flexión bajo cargaTemperatura a la que una muestra se deforma bajo una carga específica. Indica si un material es adecuado para aplicaciones sometidas a altas temperaturas.SLA: High Temp Resin, Rigid Resins
SLS: Nylon 12 Powder, compuestos de nailon
Dureza (Shore)Resistencia del material a la deformación superficial. Te ayuda a identificar la "blandura" correcta para los plásticos blandos como la goma y los elastómeros para algunas aplicaciones.FDM: TPU
SLA: Flexible Resin, Elastic Resin
SLS: TPU
Resistencia al desgarroResistencia del material al desarrollo de cortes bajo tensión. Importante para evaluar la durabilidad y resistencia a desgarros de los plásticos blandos y los materiales flexibles como la goma.FDM: TPU
SLA: Flexible Resin, Elastic Resin, Durable Resin
SLS: Nylon 11 Powder, TPU
FluenciaLa fluencia es la tendencia de un material a deformarse permanentemente bajo la influencia de un esfuerzo constante: tracción, compresión, cizallamiento o flexión. La fluencia baja en los plásticos duros indica que tendrán una larga duración y es crucial para las piezas estructurales.FDM: ABS
SLA: Resinas Rigid
SLS: Nylon 12 Powder, compuestos de nailon
Deformación permanente por compresiónDeformación permanente después de que el material se haya comprimido. Es importante para los plásticos blandos y las aplicaciones elásticas, e indica si un material volverá a su forma original una vez que se elimine la carga.FDM: TPU
SLA: Flexible Resin, Elastic Resin
SLS: TPU

Para tener aún más detalles sobre las propiedades de los materiales, lee nuestra guía sobre las propiedades mecánicas y térmicas más comunes.

Paso 3: Elige materiales

Cuando traduces los requisitos de rendimiento en requisitos de materiales, lo más probable es que acabes con un solo material o un grupo pequeño de materiales que podrían ser adecuados para tu aplicación. 

Si hay varios materiales que cumplen tus requisitos básicos, puedes examinar una gama más amplia de características deseadas y considerar las ventajas, los inconvenientes y cómo se compensan en los materiales y procesos dados para realizar la elección final.

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