Las propiedades del filamento PLA limitan su uso en objetos mecánicos

El filamento PLA (ácido poliláctico) se ha convertido en el material estrella para la impresión 3D, especialmente entre principiantes, debido a su facilidad de uso y bajo coste. Su origen a partir de recursos renovables, como el almidón de maíz o la caña de azúcar, lo hace atractivo para aquellos preocupados por la sostenibilidad. Sin embargo, a pesar de estas ventajas iniciales, es crucial comprender que el PLA no es un material universalmente adecuado para todas las aplicaciones, y sus limitaciones físicas restringen su uso en piezas que requieren alta resistencia o durabilidad.

La popularidad del PLA se debe en gran medida a su baja temperatura de impresión, menor olor y ausencia de gases tóxicos significativos, lo que facilita el trabajo en entornos domésticos. Además, su tendencia a no deformarse tanto como otros filamentos (como el ABS) simplifica el proceso de impresión y reduce la necesidad de camas calientes o recintos cerrados. No obstante, esta aparente sencillez esconde unas propiedades mecánicas específicas que impiden su utilización en proyectos exigentes.

Biodegradabilidad y su impacto

La biodegradabilidad del PLA es una de sus características más publicitadas, y es cierto que bajo condiciones específicas de compostaje industrial, puede descomponerse. Sin embargo, esta degradabilidad, lejos de ser una ventaja universal, es una desventaja para aplicaciones donde la durabilidad es primordial, ya que una exposición prolongada a la humedad o altas temperaturas puede acelerar su descomposición incluso en entornos no compostables. Esto limita su uso en piezas exteriores o en contacto constante con el medio ambiente.

La velocidad de biodegradación depende considerablemente de las condiciones ambientales, con procesos lentos o inexistentes en condiciones domésticas. Esto puede generar confusión entre los usuarios, que asumen una degradación rápida y completa en cualquier entorno. La percepción errónea de biodegradabilidad puede llevar a desechar objetos PLA de forma incorrecta, contribuyendo a la acumulación de residuos plásticos.

En definitiva, aunque la biodegradabilidad es un rasgo positivo desde una perspectiva ambiental, su impacto en las propiedades mecánicas y la vida útil de los objetos impresos es significativamente negativo, especialmente si se requiere resistencia a largo plazo.

Resistencia al impacto y temperatura

La resistencia al impacto del PLA es relativamente baja en comparación con otros plásticos como el ABS o el PETG. Esto significa que las piezas impresas con PLA son más propensas a fracturarse o romperse bajo estrés repentino, lo que las hace inadecuadas para componentes que puedan sufrir golpes o caídas frecuentes. Un simple impacto puede provocar una falla catastrófica.

Además, el PLA tiene una baja temperatura de transición vítrea (alrededor de 60°C), lo que significa que se ablanda y pierde su forma a temperaturas moderadamente altas. Dejar un objeto impreso con PLA en un automóvil caliente en un día soleado puede provocar una deformación permanente. Esta sensibilidad a la temperatura limita su uso en aplicaciones expuestas a fuentes de calor.

Esta combinación de baja resistencia al impacto y baja resistencia térmica hace que el PLA no sea adecuado para piezas funcionales en entornos exigentes, donde requieran soportar presiones o temperaturas elevadas, como engranajes, carcasas de electrónica que generan calor, o piezas para vehículos.

Resistencia a la tracción y fatiga

La resistencia a la tracción del PLA, aunque aceptable para ciertas aplicaciones, es inferior a la de otros termoplásticos. Esto implica que las piezas impresas con PLA no pueden soportar grandes fuerzas de estiramiento sin romperse. Un cable o una cuerda hechos de PLA, por ejemplo, se romperían con relativa facilidad.

La resistencia a la fatiga, es decir, la capacidad de un material para resistir cargas cíclicas repetidas, es una de las principales limitaciones del PLA. Las piezas que se someten a flexión o vibración repetidas, como las bisagras o los amortiguadores, se agrietarán y fallarán rápidamente.

Esta característica impide el uso del PLA en aplicaciones que involucren movimientos repetitivos o sujetos a tensión constante, como piezas de maquinaria, componentes de bicicletas, o incluso algunos tipos de juguetes.

Dureza y abrasión

La dureza del PLA, aunque superior a la de algunos plásticos blandos, es insuficiente para aplicaciones que requieren resistencia a la abrasión y al desgaste. Las piezas impresas con PLA se rayan y desgastan fácilmente, lo que reduce su vida útil y alterando su aspecto.

El PLA es susceptible a la abrasión por partículas abrasivas, lo que impacta directamente en su funcionamiento y estética. En aplicaciones donde existe un contacto constante con superficies rugosas o partículas en suspensión, el PLA se deteriorará rápidamente.

Esta debilidad en términos de resistencia al desgaste hace que el PLA no sea adecuado para piezas sometidas a fricción, como rodillos, cojinetes o piezas con superficies de contacto intensivo.

Conclusión

Aunque el filamento PLA es una excelente opción para prototipos rápidos, modelos visuales y proyectos educativos, sus limitaciones inherentes en términos de resistencia mecánica, a la temperatura y a la fatiga, restringen significativamente su uso en objetos que requieran durabilidad y funcionalidad bajo condiciones exigentes. La comprensión de estas limitaciones es fundamental para seleccionar el material adecuado para cada aplicación específica.

A pesar de los avances en las formulaciones de PLA, con aditivos que mejoran algunas de sus propiedades, sigue siendo un material inherentemente frágil en comparación con otros termoplásticos. La continua investigación en nuevos materiales y métodos de impresión 3D es crucial para ampliar las posibilidades de la fabricación aditiva, superando las deficiencias del PLA en aplicaciones mecánicas y estructurales.