Materiales no metálicos que resisten ácidos

abril 19, 2023

Comúnmente cuando pensamos en ácidos, pensamos en agentes corrosivos que pueden deteriorar materiales y que son altamente peligrosos. Sin embargo, dentro de los ácidos hay muchos que tienen un enfoque industrial ya sea para limpieza, algún tratamiento químico u otras actividades para el funcionamiento continuo de los procesos, y es por eso por lo que se suele requerir herramientas y recipientes que soporten estos ácidos. Por lo tanto, en la industria automotriz, aeroespacial o inclusive en la de consumo suelen ocupar recipientes fabricados con algún metal como el aluminio o el acero para contener estas sustancias.

Estas sustancias suelen manejar una escala de pH (Potencial de Hidrógeno), esta escala maneja que tan reactivo puede ser una disolución en cuando acidez y alcalinidad, ya que indica cual es la concentración de iones de hidrógeno o hidronio en la sustancia. Pero entonces, ¿cuál es la verdadera oportunidad que tenemos con los plásticos para manejar estas soluciones? Y la respuesta dependerá mucho en donde tenemos ubicada la solución. Cuando la solución se encuentra dentro de las siete y catorce unidades, serán consideradas bases, por lo que no son muy reactivos, lo cual significa que cualquier plástico puede estar en buenas condiciones con estas soluciones. Sin embargo, si la sustancia se encuentra por debajo de las siete unidades de la escala, el material plástico suele ponerse en practica para notar su resistencia y así poder evitar cualquier accidente que pueda efectuar el mal uso de estos.

Por consecuente para poder sustituir modelos de parte o recipientes que estén en contacto con los ácidos hay que tener en cuenta las propiedades de resistencia química de estos materiales. Stratasys cuenta con una serie de materiales para sus impresoras 3D que cuentan con las propiedades adecuadas para estar en contacto con algunos ácidos. En la siguiente tabla se muestran los químicos que son comúnmente utilizamos para diferentes industrias, como la automotriz, en donde se utiliza el aceite de motor o fluido de transmisión. Para entender mejor la tabla debemos de saber que la resistencia química del material es de un rango de uno a cuatro, en donde:

1= Excelente resistencia química: Es improbable que el solvente degrade el termoplástico durante una exposición prolongada y moderada a condiciones ambientales (temperatura, ambiente y presión atmosférica normal).

2=Buena resistencia química: Es improbable que el solvente degrade el termoplástico durante una exposición a corto plazo y moderada a condiciones ambientales (temperatura, ambiente y presión atmosférica normal).

3= Resistencia química limitada: es probable que el solvente degrade el termoplástico durante la exposición a corto plazo.

4= Mala resistencia: Es probable que el solvente ataque y degrade agresivamente el termoplástico cuando se exponga.

Tabla de materiales FDM con características químicas

Por lo que podemos observar en la tabla, muchos de los materiales tienen algo de resistencia, a ciertos fluidos, pero el material que destaca en resistencia química es el Antero800NA. Este material es un termoplástico con base PEKK con unas excelentes propiedades mecánicas las cuales incluye alta fuerza, resistencia a altas temperaturas, tenacidad y resistencia al desgaste. Estas cualidades lo convierten en una alternativa ligera para el aluminio y el acero en ciertos casos.

La resistencia química y la mínima desgasificación brindan idoneidad para aplicaciones aeroespaciales en las que se utilizan prototipos y piezas expuestos a combustible para aviones, aceite y fluido hidráulico.

Otros usos incluyen aplicaciones industriales donde la alta resistencia mecánica y la resistencia química son necesarias. Cuando se usa este material en la manufactura aditiva se evita el desperdicio asociado con la fabricación sustractiva de PEKK a granel que genera un alto costo en material.

Además, este material incluye una variante con propiedades ESD, el cual lleva por nombre Antero840CN03. Este material también tiene base PEKK, pero a diferencia del Antero800NA maneja 3% de nanotubos de carbono, adquiriendo las propiedades de ESD en un rango de 10⁴-10⁹ ohms por in³y aumentando su cualidad de desgasificación ultrabaja. Así se logra que el Antero sea adecuado para aplicaciones aeroespaciales e industriales donde estas cualidades sean críticas.

Un ejemplo de la aplicación de este material fue en una empresa del ramo aeroespacial, ubicada en Franklin, Pennsylvania, que utilizó Antero para la fabricación de fixtures que ocupaban resistencia química además de soportar el calor en un escenario particular; ya que se requería montar y asegurar un capacitor cerámico y un sensor de temperatura durante ciclos de alta temperatura con un epoxi estructural. Este fixture daba la resistencia a la temperatura que buscaban además de la protección del ESD para el ensamble electrónico. Con anterioridad, era fabricado con Aluminio 6061 y postproceso para tener las propiedades ESD. Una vez que se comenzó la manufactura aditiva con el material de antero, se logró un ahorro del 89% en costo de material y un 86% en tiempos, cambiando dos semanas de espera a 2 días para tenerla lista en funcionamiento.

Tener en cuenta estos materiales para diversos enfoques, puede provocar un impacto positivo a nuestros lugares de trabajo. El saber cómo implementarlos y con que líquidos enfrentarlos en un reto del día a día puede permitirte mejorar continuamente y proponer otras opciones de fabricación con mejores beneficios.

Si requieres más información sobre estos material ingresa a https://3dlab.mx/material-antero-840cn03 y a https://3dlab.mx/material-antero-800na o bien, al correo contacto@3dlab.mx donde con gusto te atenderemos.