Polímeros termoplásticos

Un termoplástico es un tipo de plástico compuesto por resinas poliméricas que son rígidas a temperatura ambiente, se ablandan al calentarse y vuelven a endurecerse cuando se enfrían. Al aplicar calor a los termoplásticos, sus propiedades físicas cambian y se convierten en un fluido homogeneizado que puede moldearse de diferentes formas. Algunos termoplásticos proceden de la industria petroquímica y no es fácil eliminarlos de una forma respetuosa con el medio ambiente, mientras que otros se elaboran a partir de fuentes naturales como el almidón de maíz y, por tanto, se pueden compostar. Algunos de estos compuestos, incluidos ciertos derivados de la industria petroquímica, son reciclables.
Los materiales termoplásticos más utilizados en la impresión 3D son el ácido poliláctico (PLA), el PET/PET-G, el nailon (también denominado poliamida o PA), el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), el acrilonitrilo estireno acrilato (ASA), el policarbonato (PC) y el polipropileno (PP). Algunos termoplásticos, como el ULTEM (polieterimida-polieterimida/PEI), el PEEK y el PEKK, pueden ofrecer una elevada resistencia química y térmica, comparable a la de algunos metales, y suelen denominarse «tecnopolímeros» o «plásticos de alto rendimiento». En esta categoría se incluyen también los materiales similares al caucho que se utilizan en la impresión 3D, como el poliuretano termoplástico (TPU) y los elastómeros termoplásticos (TPE).
Otras clasificaciones que también se han ocupado de definir los materiales utilizados como termoplásticos en la industria los dividen en dos grupos en función de su estructura molecular: amorfos o semicristalinos. Los termoplásticos amorfos poseen una estructura molecular ordenada aleatoriamente que carece de un punto de fusión agudo. Debido a ello, se ablandan gradualmente a medida que aumenta la temperatura. Esta categoría comprende sobre todo plásticos translúcidos como el PC, el ABS, el PMMA/acrílico, el poliestireno (PS), la polisulfona (PSU) y el policloruro de vinilo (PVC), así como el PEI de alto rendimiento. La estructura de los termoplásticos semicristalinos es en parte amorfa y en parte cristalina. A diferencia de los termoplásticos amorfos, los polímeros semicristalinos tienen una estructura molecular muy ordenada con un punto de fusión agudo (es decir, un intervalo inferior a 5 °C), y no se ablandan gradualmente al aumentar la temperatura. En su lugar, se mantienen en estado sólido hasta que absorben una determinada cantidad de calor. Debido a la intensidad de sus fuerzas intermoleculares, los polímeros semicristalinos conforman plásticos muy resistentes. Entre los termoplásticos semicristalinos más utilizados en la impresión 3D se encuentran el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el tereftalato de polietileno (PET), el poliéter éter cetona (PEEK) y el poliéter cetona cetona (PEKK). Tanto el PEEK como el PEKK pertenecen a la familia de termoplásticos de ingeniería de alto rendimiento PAEK.
Los materiales termoplásticos utilizados en la impresión 3D están disponibles en tres formatos diferentes —filamentos, pellets y polvos—, dependiendo principalmente de las tecnologías aditivas específicas con las que vayan a utilizarse. Casi todos los materiales termoplásticos están disponibles en forma de pellets (gránulos), ya que es la forma material más común de esta materia prima, además del formato estándar que suele utilizarse en los procesos tradicionales de moldeo por inyección. Muchos materiales de pellets imprimibles en 3D también suelen estar disponibles en forma de filamentos desarrollados específicamente para las tecnologías de impresión 3D basadas en la extrusión de filamentos termoplásticos. Sin embargo, no todos los sistemas de extrusión de filamentos son compatibles con todos los materiales debido a sus limitaciones técnicas (como la temperatura de extrusión o el uso de una cámara de impresión cerrada). Algunos termoplásticos también están disponibles en forma de polvos para los procesos PBF. Hasta la fecha, esta categoría comprende básicamente varios tipos de nailon (PA), elastómeros termoplásticos (TPU/TPE), el polipropileno (PP) y el PEEK.