Extrusión de un perfil y soplado de película

Una boquilla de impresora 3D es un troquel de extrusión, y se hincha como uno. Es la demostración más limpia que se puede hacer en un banco de trabajo. Calienta el hotend a la temperatura de impresión con la boquilla despejada de la cama y extruye lentamente al aire. Recoge el filamento, déjalo enfriar y mídelo con el micrómetro. Es **más grueso que la boquilla**. Una boquilla de 0,4 mm normalmente produce un filamento libre de 0,45 a 0,55 mm, según el polímero y la temperatura. Hazlo para PLA, PETG y ABS y tabula la relación de hinchamiento para cada uno. Después, cambia las condiciones y observa cómo varía la relación: - **Extruye más rápido.** El hinchamiento aumenta, porque las cadenas se estiran con más fuerza en el troquel y se recuperan más. - **Extruye a mayor temperatura.** El hinchamiento disminuye, porque las cadenas tienen tiempo de relajarse antes de solidificarse. Ahora cancélalo. Extruye al aire y, con unas pinzas, tira del filamento más rápido de lo que sale. Mide de nuevo: el filamento es más delgado que la boquilla. Eso es **reducción por estiramiento (draw-down)**, y en una línea real es el tiro de arrastre (haul-off) haciendo exactamente esto a una velocidad controlada. Esos dos efectos, en oposición, son todo el control de la extrusión de perfiles. El paso 4 pone números a la combinación.

Ahora fabrique una sección con forma en lugar de una redonda. Necesita una pequeña boquilla: una placa con una ranura o un corte en cruz a través de ella, montada donde sale el hilo. La versión más barata y funcional es una **placa de boquilla para una boquilla de impresora**: una placa delgada de latón o aluminio, perforada y limada con una ranura de 2 mm, sujeta a un milímetro por debajo de la boquilla en una abrazadera para que el extruido sea forzado a pasar por ella. Es tosca, caliente y delicada, pero demuestra las dos cosas que importan. **La tolerancia (land).** La sección paralela de la boquilla, después de la conicidad. Una tolerancia corta produce más hinchamiento y una superficie más rugosa; una tolerancia más larga permite que las cadenas se relajen dentro de la boquilla y da una sección más estable y precisa. Fabrique dos placas, una con una tolerancia de 1 mm y otra de 4 mm, y compare el extruido. **Flujo irregular.** Extruya a través de una ranura que sea más ancha en un extremo. El fundido sale más rápido donde la boquilla está más abierta, por lo que el perfil se curva hacia el lado lento al salir. Todo perfil asimétrico hace esto, y una boquilla real se mecaniza con longitudes de tolerancia deliberadamente desiguales para equilibrar el flujo; por eso una boquilla de extrusión se ajusta a mano en la máquina y no se termina en la etapa CAD. Enfríe el extruido como lo haría una línea real: hágalo pasar por una bandeja poco profunda de agua a unos pocos centímetros de la boquilla. Tenga en cuenta que enfriar demasiado rápido congela el exterior mientras el interior aún se contrae, y la sección se arquea. Polímero fundido a 200–260 °C, una placa de latón caliente y agua en estrecha proximidad. Pantalla facial, guantes, una abrazadera estable y nunca persiga con las manos un hilo caliente que caiga.

El film soplado es extrusión con el estiramiento al máximo: el fundido sale por una boquilla anular como un tubo delgado, el aire lo infla hasta varias veces su diámetro mientras un rodillo de arrastre lo tira hacia arriba muchas veces más rápido de lo que salió. Se congela en el aire, estirado en ambos sentidos a la vez. No se puede soplar film sobre una mesa de trabajo, pero sí se puede producir la *propiedad* que tiene y demostrar que importa, que es la parte que merece la pena conocer. Coge una bolsa de la compra o un trozo de film de embalaje. Corta dos tiras: una en el sentido del rollo y otra transversal a él. El sentido del rollo suele ser obvio por las líneas de pliegue o por cualquier impresión. Rásgalas a mano. Una se rasga limpia y fácilmente en línea recta; la otra se resiste y se desvía. Luego tira de ambas hasta romperlas con el dinamómetro de resorte y anota la fuerza. Esa diferencia es la **orientación**: las cadenas están más alineadas en una dirección que en la otra, así que el film es resistente a lo largo de ellas y se parte entre ellas. Una bolsa que se rasga muy bien a lo largo y no a lo ancho es una bolsa cuya relación de soplado y de estirado no estaban equilibradas. Ahora haz la misma prueba con un trozo de film **colado** (cast): film de cocina transparente, o una lámina cortada del material del peldaño de termoformado al vacío. Se comporta de manera mucho más uniforme en ambas direcciones, y también es más débil. Ese es el compromiso: la orientación aporta resistencia en la dirección en que se orienta, y se la quita a la otra. Guarda ese resultado. El siguiente peldaño lo lleva mucho más lejos y con él fabrica una botella.

**Atribución, indicada con honestidad.** No se reivindica una sola patente para este escalón. La extrusión de tornillo de plásticos surgió de la industria del caucho a lo largo del siglo XIX y estaba plenamente establecida en la década de 1930, y el catálogo ya recoge el escalón de extrusión de tubos de plomo como su antecesor en el trabajo de metales. Decenas de patentes cubren troqueles, tornillos y compensaciones de hinchamiento del troquel concretos; ninguna de ellas es *la* patente de extrusión, y afirmar lo contrario sería inventar un orden que la historia no tiene. **Qué aporta a la economía.** La extrusión es la forma más barata de convertir polímero en geometría útil, porque la herramienta funciona de manera continua y su coste se reparte a lo largo de la longitud y no por piezas. Por eso los objetos de plástico más baratos del mundo —película, bolsa, tubo, perfil— se extruyen, y por eso una pequeña pieza moldeada puede costar más que un metro de perfil extruido que pesa diez veces más. **La orientación es la idea que hay que llevar hacia delante.** Todo lo que sigue al troquel en una línea de película o fibra existe para estirar el polímero mientras se solidifica, porque el estiramiento alinea las cadenas y las cadenas alineadas son mucho más resistentes. El siguiente escalón es ese mismo principio, aplicado deliberadamente en dos direcciones, para fabricar una botella que soporte cinco bar. **Límites honestos.** La extrusión produce secciones constantes y nada más: cualquier variación a lo largo de la longitud debe añadirse después. Las tolerancias son mucho más holgadas que en el moldeo y varían con la velocidad de línea, la temperatura de fusión y el enfriamiento. El hinchamiento del troquel no puede calcularse con precisión útil para un compuesto real, así que los troqueles se mecanizan, se ponen en marcha, se miden y se vuelven a mecanizar; el trabajo de banco del paso 2 es una versión pequeña y honesta exactamente de ese ciclo. Además, el proceso no perdona la materia prima húmeda: los polímeros higroscópicos deben secarse, o el agua se convierte instantáneamente en vapor dentro del troquel y el extruido sale espumado y con estrías.