Impresión 3D: XT

Jun 14, 2024

El XT-CF20 de ColorFabb es uno de los filamentos más exóticos al que pueden tener acceso los impresores 3D aventureros. Este material a base de PETG presenta un contenido de fibra de carbono del 20%, aspirando a ser el material elegido para piezas resistentes de alta rigidez. Es un material fascinante que sin duda merece una mirada más cercana. ¡Vamos a ver!

La gran cantidad de fibras de carbono hace que este material sea extremadamente abrasivo, por lo que compré una boquilla de acero endurecido para mi hotend E3Dv6 para imprimirlo sin dañar mis boquillas de latón. También vale la pena mencionar que el filamento es capaz de cortar ranuras profundas en los rodillos del extrusor y otras piezas de la impresora a su paso por la impresora.

El XT-CF20 cuenta con una resina base Eastman Amphora PETG, que en sí misma ya es un material resistente y se encuentra aproximadamente a medio camino entre PLA y ABS en términos de resistencia a la temperatura. Sin embargo, los filamentos PETG son bastante poco exigentes para el hardware de la impresora: no requieren temperaturas elevadas en la boquilla o la base, ni cámaras de construcción calentadas y tampoco se requieren materiales de placa de construcción exóticos. El XT-CF20 combina esta resina con un 20% de fibras de carbono. Estas fibras vienen como un relleno finamente molido en lugar de en forma de hebras largas de refuerzo, por lo que seguramente no otorgan superpoderes a las piezas impresas. Sin embargo, el XT-CF20 presenta una fidelidad de forma, rigidez y resistencia a la temperatura significativamente mayores en comparación con los miembros sin relleno de la familia XT.

Para tener una idea global del acabado de la superficie del material, la tolerancia al saliente y las capacidades de formación de puentes, imprimí debajo de Benchy, lo que resultó en una textura y un color muy uniformes con un bonito acabado mate. Los puentes y los voladizos de las ventanas de la cabina quedaron geniales y todos los detalles quedaron muy bien. A pesar de todas las contramedidas, tiende a supurar y crear pequeñas manchas y artefactos aquí y allá, lo que puede ser un obstáculo para imprimir algo que tiene que verse perfecto.

Probablemente por accidente, la ficha de datos de seguridad del material describe este material como conductor, pero no, es simplemente antiestático. A pesar del alto contenido de fibra de carbono, el XT-CF20 presenta una resistividad superficial de 109 Ω/sq (como se indica en la hoja de datos técnicos) y no es nada con lo que le gustaría imprimir sus circuitos.

Los filamentos PETG generalmente muestran una tendencia muy baja a deformarse durante la impresión y, con el alto contenido de fibra de la XT-CF20, el problema de deformación se reduce prácticamente a cero. Parte de mis pruebas fueron varias barras masivas de 100 x 20 x 10 mm con 100 % de relleno, que imprimí en una placa de vidrio recubierta con pegamento en barra. Se pegó a la plancha perfectamente recto durante las 4 horas de impresión sin levantar ni una sola esquina. Eso es algo que ni siquiera puedo reproducir con PLA. En términos de fidelidad de forma, este material realmente merece 5 de 5 plátanos perfectamente rectos.

Barras perfectamente rectas y gruesas con 100% de relleno.

En mis pruebas, el filamento se adhirió brevemente al vidrio de borosilicato simple. Los objetos pequeños se podían imprimir directamente en la superficie del vidrio, pero los objetos más altos eran propensos a desprenderse durante la impresión. Con una fina capa de pegamento en barra sobre el vidrio, pude imprimir los enormes bloques que se muestran arriba con una perfecta adhesión a la placa de construcción.

También probé el material en mi placa de construcción PEI. La adhesión de la placa de construcción fue ciertamente más fuerte de lo necesario para un material que no se deforma en absoluto, pero todas las piezas se pudieron quitar sin dañar la placa PEI o las piezas mismas. El pegamento en barra sobre vidrio es probablemente la mejor solución para imprimir la XT-CF20.

ColorFabb recomienda 80 °C para la cama de impresión, lo que funcionó muy bien. Bajar de 80 °C provocó problemas para que la primera capa se adhiriera a la placa de vidrio recubierta con pegamento en barra, pero no causó problemas al imprimir en la placa de PEI.

La temperatura de procesamiento especificada del XT-CF20 oscila entre 240 y 260 °C. Lo probé a temperaturas de 230 °C a 310 °C y bueno, 240 a 260 °C es realmente el punto ideal. A 230 °C, las piezas todavía se pueden imprimir bien, pero los resultados son débiles y se rompen fácilmente. Las piezas impresas a 240 °C ya son bastante resistentes, pero todavía tienen una ligera tendencia a romperse en la interfaz entre las capas. A 260 °C ya no se producen grietas entre capas, sino en toda la pieza, lo que indica una perfecta unión de las capas. La siguiente serie de pruebas de fractura muestra la diferencia con bastante claridad y, si se lo pregunta, fue realizada por profesionales meticulosos utilizando un juego de martillo y cincel de laboratorio.

Aproximadamente a 290 °C, el material comienza a deteriorarse notablemente hasta que la impresión se vuelve prácticamente imposible a 310 °C. Al final, los mejores resultados se obtuvieron a 240 °C y una velocidad de impresión de 25 mm/s, con poca exudación, mientras que las piezas impresas a 260 °C y una velocidad de impresión de 25 mm/s fueron extraordinariamente resistentes y mostraron una unión de capas perfecta.

No todos los filamentos basados ​​en PETG son iguales, pero muchos tienden a supurar. Lo mismo ocurre con el XT-CF2, con gotas de material fundido que salen de la boquilla durante los movimientos de desplazamiento. En el transcurso de una impresión, algunas de estas gotas de material exudado también son recogidas por la boquilla de impresión, donde se acumulan en una gota más grande de plástico líquido, que tarde o temprano cae sobre la impresión, creando artefactos similares a gotas y, a veces, incluso obstáculos enormes con los que pueda chocar el cabezal de impresión.

El problema se puede mitigar imprimiendo a temperaturas y velocidades más bajas. Con una temperatura de impresión entre 240 y 260 °C, la impresión resulta práctica a 25 mm/s, con poca exudación y poca acumulación de material en la boquilla. Otras configuraciones que encontré útiles para mitigar la exudación son una ligera subextrusión, además de activar "retracciones al cambiar de capa" y desactivar "solo retraer al cruzar perímetros" en Slic3r. Mantener la longitud de retracción corta (2 mm para el hotend E3D que estoy usando) acelera los movimientos de retracción y evita la obstrucción de las boquillas.

ColorFabb recomienda una velocidad de impresión (40 – 70 mm/s) para la XT-CF20, aunque, con temperaturas de impresión de 240 a 260 °C, la velocidad de impresión máxima que pude alcanzar sin afectar fuertemente la unión de capas fue de 25 mm/s para los perímetros. y relleno y 10 mm/s para elementos pequeños. Como se mencionó anteriormente, las velocidades de impresión más bajas también dan como resultado una menor exudación y menos artefactos de burbujas.

Estos valores se desvían mucho de la recomendación de ColorFabb, por lo que aún podría estar equivocado en mis conclusiones. Sin embargo, en las secciones de comentarios de ColorFabb, se acumulan las quejas de los usuarios que no pueden "imprimir nada" con la XT-CF20 y la configuración recomendada. En contraste, Pau de Tilt Racing Drones en Suecia publicó una reseña muy positiva que muestra los excelentes resultados de sus esfuerzos por imprimir marcos de drones desde XT-CF20 a minuciosos 15 mm/s y 260° C.

Las piezas impresas con XT-CF20 son extraordinariamente rígidas y pueden recibir golpes. La hoja de datos técnicos da fe del XT-CF20 con esta excelente dureza; la siguiente tabla coloca los valores en un contexto conocido.

Con los ajustes configurados, lancé un objeto de prueba simple con ángulos de voladizo de 15° a 75° hacia el material. Se imprimió a una altura de capa de 0,2 mm con una boquilla de 0,4 mm a 240°C con un ventilador de boquilla para enfriar selectivamente los salientes. La prueba terminó en una catástrofe complicada cuando alcanzó los 75°, lo que destruyó la pieza de prueba, así que rehice la prueba con un ángulo de proyección máximo de 60° para la fotografía de abajo.

Un efecto positivo de la alta resistencia al fundido de la resina PETG es su excelente capacidad de formación de puentes. La XT-CF20 salva incluso espacios grandes de 40 mm sin ajustes de impresión especializados, e incluso cruzó el puente de 80 mm. Tenga en cuenta que estos puentes se imprimieron con configuraciones predeterminadas, como un caudal de puente del 100%, con solo un ventilador de boquilla para enfriar selectivamente los puentes. Estas configuraciones se pueden ajustar aún más para que una configuración individual obtenga mejores resultados.

Me pareció necesario configurar Slic3r a una distancia de contacto Z de 0,0 mm para obtener una adhesión razonable entre las estructuras de soporte y la impresión real cuando uso la XT-CF20 en mi configuración de extrusor único. Además, fue necesario un ancho de extrusión mayor de 0,7 mm para las estructuras de soporte para evitar que el material de soporte de Slic3r se degenerara, ya que se imprime con una altura de capa mayor. El material de soporte todavía se puede quitar y se rompe fácilmente en los puntos de contacto. Dada la resiliencia del material, las propias estructuras de soporte también eran bastante rígidas, lo que podía ser un problema al imprimir objetos con mucho material de soporte a su alrededor.

Una propiedad notable de la resina base PETG del XT-CF20 es su higroscopicidad. Absorbe agua de la humedad ambiental, lo que luego conduce a una reacción química llamada hidrólisis una vez que se imprime, o se calienta por encima de 160 °C. La reacción hace que las cadenas de polímero más largas del material se descompongan en cadenas más cortas, lo que resulta en una mayor fragilidad de el material. El PETG húmedo se puede secar durante unas horas a 65 °C, aunque, en primer lugar, evitar que se moje guardando el filamento en una bolsa sellada con gel de sílice parece ser el camino a seguir.

El XT-CF20 viene con una hoja de datos de seguridad del material que se debe leer. En particular, el polvo que se genera al lijar o procesar el material no debe inhalarse, ya que también puede formar una mezcla explosiva con el aire. El filamento no es explícitamente peligroso, pero la MSDS claramente carece de datos toxicológicos precisos. Por si acaso, prefiero no usar este material para objetos que entran en contacto con humanos de forma regular o usar un barniz para sellar las partes impresas.

El XT-CF20 tiene sus salvedades. La exudación sigue siendo un problema y las bajas velocidades de impresión restan diversión a las piezas grandes y resistentes que, en teoría, este material permitiría imprimir. Sin embargo, es un material excepcional, capaz de ofrecer un bonito acabado superficial y, al mismo tiempo, extremadamente resistente y capaz de reproducir voladizos empinados y puentes anchos. Debido a que no requiere altas temperaturas ni placas de construcción especiales, se puede imprimir en prácticamente cualquier impresora que pueda equiparse con una boquilla de acero (o que venga con un suministro económico de boquillas de latón). Y no se deforma ni un micrón. Hay muchos casos de uso en los que un material resistente y de alta rigidez salva el día, independientemente de las pequeñas deficiencias o los largos tiempos de impresión. Ya sean marcos de drones de bricolaje, accesorios GoPro o incluso piezas funcionales que soportan carga para impresoras 3D y pequeñas fresadoras CNC.

Espero que hayas disfrutado sumergiéndote en un filamento de impresión 3D bastante exótico con esta primera revisión de filamentos en La-Tecnologia. ¿Se han topado nuestros lectores con proyectos en los que desearían un material más resistente? ¿Otros filamentos que te gustaría ver aquí? ¡Háganos saber en los comentarios!

Impresora:Prusa i3 Einstein Rework (Proosha IIIo, foto)Caliente:E3Dv6 de 1,75 mm, boquilla de acero endurecido de 0,4 mm, kit de termopar E3D PT100, ventilador de boquilla axial de conducto estrecho, protector de ventilador Jolly Wrencher que otorga superpotenciaSistema de manejo:Transmisión por correa GT-2 con poleas 20T para XY, varilla roscada M5 para Z con acoplamiento cardán, motores paso a paso Wantai de 0,9° 1,7 A, controladores paso a paso DRV8825 en modo de micropasos 8x para XY, casquillos de lubricación seca IGUS RJ4JP-01-08 en XY , Rodamientos lineales LM8LUU para ZElectrónica:Rampas 1.4, Arduino Mega 2560, fuente de alimentación ATX 12 V/500 WPlaca de construcción:Cama con calefacción Makertum MK1 de 500 W CA, termistor Vishay NTCLE203E3, placa de impresión PEI o placa de impresión de vidrio sujeta en la parte superior, barra de pegamento sin disolventes UHU, interruptor de distancia capacitivo para nivelación automática de la camaFirmware:Marlin-RC7