¿Sabes qué es la temperatura de transición vítrea? En este artículo te lo explicamos todo acerca de este concepto tan habitual en los filamentos PLA.
¿Qué es la temperatura de transición vítrea?
En química, la temperatura de transición vítrea (Tg) es la temperatura a la que un material pasa de un estado rígido y cristalino a un estado vítreo y amorfo. En otras palabras, la temperatura de transición vítrea es la temperatura a la que un sólido cambia sus propiedades físicas de las de un sólido duro y cristalino a las de un sólido amorfo (estado gomoso).
La temperatura de transición vítrea es la temperatura en la que el movimiento molecular se congela esencialmente. Es un resultado directo de las fuerzas de atracción intermoleculares, como las fuerzas de Van der Waal. Las fuerzas de Van der Waal se deben a la acumulación de electrones en las moléculas. Si hay demasiada energía térmica, las fuerzas de atracción entre las moléculas se destruyen y se produce la temperatura de transición vítrea.
Para los que no hablan «química»: la temperatura de transición vítrea de un material es la temperatura a la que pasa de ser un sólido duro y algo quebradizo a un material más blando y algo gomoso. Al referirnos a estado gomoso, simplemente queremos decir que se puede apretar pero sin que se agriete o rompa nada.
¿Diferencia entre la temperatura de transición vítrea y la de fusión de un filamento?
Curiosamente, la temperatura de transición vítrea (Tg) y la temperatura de fusión (Tm) son propiedades físicas estrechamente relacionadas, pero no son lo mismo en absoluto, aunque ambas tratan de un cambio de estado, los dos términos representan cosas bastante diferentes.
La transición vítrea, un fenómeno relacionado con la viscosidad, no es necesariamente el punto de cruce entre el sólido y el líquido; es el punto de cruce entre un sólido rígido y un sólido gomoso. Desde el punto de vista científico, estas son las diferencias: la temperatura de fusión es la temperatura a la que un sólido comienza a fundirse en un líquido, mientras que la temperatura de transición vítrea representa el punto en el que un sólido se vuelve gomoso pero no líquido.
¿Qué significa una temperatura de transición vítrea más alta?
Una temperatura de transición vítrea (Tg) más alta significa que un material tarda más en pasar de sólido a blando cuando se calienta. Por ejemplo, si aplicas calor a algo con una Tg de 150ºC, se volverá blando a los 150ºC.
Un material con una Tg de 300ºC se vuelve blando a 300ºC. Por blando, nos referimos a que pierde su resistencia a la tracción, su rigidez y su dureza. El objeto puede incluso deformarse bajo su propio peso si se somete a una temperatura superior a su temperatura de transición vítrea Tg.
¿Qué le ocurre al filamento cuando está por encima de su temperatura de transición vítrea?
Un filamento que está por encima de su temperatura de transición vítrea (Tg) se encuentra en un estado vítreo termodinámicamente inestable y mostrará todas las propiedades de un líquido. Es aconsejable que compruebes las especificaciones del filamento que has comprado, ya que el fabricante tendrá instrucciones más detalladas sobre cómo imprimir con él. En nuestro caso, por ejemplo, en el PLA transparente tiene una temperatura de transición vítrea de 56/64ºC
¿Por qué es esto relevante a la hora de ajustar la temperatura de la cama caliente?
Hay dos problemas principales que pueden surgir y que están relacionados con la temperatura del filamento extruido, o mejor dicho, con la temperatura de la cama y la rapidez/lentitud con la que se deja enfriar. Estos problemas son: el warping y la pata de elefante.
Warping
El warping es la tendencia de una pieza impresa a deformarse hacia arriba durante el proceso de impresión. La razón principal del «alabeo» es que las capas inferiores se imprimen en una placa fría o plataforma de construcción y, al enfriarse, se contraen más que las capas superiores. Por lo tanto, las capas superiores se doblan hacia fuera al enfriarse, creando una tensión desigual en la pieza que provoca el warping.
Para reducir el warping de una impresión 3D, los fabricantes introdujeron camas calefactadas en algunas de sus impresoras 3D que pueden utilizarse para evitar este rápido enfriamiento de las capas inferiores.
Así, ahora las capas inferiores se imprimen en un lecho calentado (que ya se calienta a una temperatura específica dependiendo del filamento que se utilice) y no se contraen más que las capas superiores a medida que la impresión se enfría gradualmente. Por lo tanto, el warping se reducirá significativamente, si no se evita por completo.
Ahora bien, es así como conocer la temperatura de transición vítrea del filamento juega un papel importante; antes de utilizar el filamento para imprimir un objeto en 3D, en lugar de calentar la cama a una temperatura aleatoria, si fijamos su temperatura muy cerca de la temperatura de transición vítrea del filamento, el warping se eliminará por completo, y la pieza impresa también se adherirá mejor a la cama.
Pata de elefante
Este problema suele surgir sobre todo en las impresiones más grandes, ya que está causado por el peso del objeto que empuja hacia abajo la primera capa. Si no se enfría correctamente, este peso provoca el abultamiento de la primera capa. Como la temperatura de la cama es superior a la temperatura de transición vítrea del filamento, esto hace que el fondo no se enfríe correctamente y se abulte hacia fuera.
Por lo tanto, conocer la temperatura de transición vítrea del filamento y luego ajustar la temperatura de la cama ligeramente más baja le ayuda a eliminar el temido pie de elefante.
A la hora de elegir un filamento es importante conocer todos los datos técnicos del material para poder evitar posibles problemas en el momento de la impresión 3D. Por esa razón, en Filtory 3D nos aseguramos de proporcionaros todos los datos relevantes de nuestros filamentos PLA y PETG.
