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  • Contacto
SLA, DLP, LCD, Jetting: Las siglas tras la impresión 3D en resina

SLA, DLP, LCD, Jetting: Las siglas tras la impresión 3D en resina

in Noticias

La clasificación por materiales es un buen filtro vertical para intentar acotar las capacidades tecnológicas actuales de la fabricación aditiva. Siendo la Estereolitrografía el primer proceso productivo considerado “Fabricación aditiva”, la impresión 3D en resina es una de las más conocidas en el mercado.

El SLA (siglas que representan el término Estereolitografía) utiliza resina termoestable líquida fotopolimérica, es decir que se “endurece” con luz. Desde que Chuck Hull desarrollase y patentase su primera impresora 3D en los años 80, hemos podido comprobar cómo la evolución tecnológica humana ha ido avanzando, a pasos agigantados en los últimos años, tanto así la creatividad para encontrar nuevas siglas que identifiquen a cada uno de los nuevos procesos tecnológicos.

Y es que la nueva impresora 3D que te recomendaron quizás trabaje con tecnología SLA o viste una DLP que tenía buena crítica. Y recién sacaron una LCD, mientras tu amigo es más del Jetting.

En este artículo describiremos estas 4 tecnologías de fabricación aditiva, siendo la resina fotosensible el material utilizado para conformar la pieza, recogidas bajo las siglas: SLA, DLP, LCD y Jetting.

Tras su descripción compartiré algunas impresiones comparativas entre dichas tecnologías.

SLA: Estereolitrografía

 

Las siglas SLA vienen siendo muy escuchadas en los últimos años al hablar de impresión 3D, bien porque fue la precursora de todo este movimiento, bien porque pronunciar “estereolitografía” puede resultar tedioso tanto para el emisor como para el receptor (más si lo hacemos en otro idioma).

Esta tecnología utiliza un haz de luz láser, es decir un punto. Describiendo su color violeta deducimos la longitud de onda de la misma, alrededor de los 400 nm. Dicho valor específico será una referencia para denominar “resinas de impresión 3D”. El Haz de luz índice sobre la resina fotosensible, curando la región y endureciéndola. Igual que un niño con un rotulador, iremos “pintando” la totalidad de la capa.

Las primeras impresoras 3D de SLA soportaban la resina en una “bañera” mientras que la bandeja de impresión donde se conforma la pieza se sumerge a medida que las capas de solidifican una encima de otra, dirigiendo la emisión de luz en dirección -Z. Este proceso se denomina SLA directa. Que la pieza se sumerja en resina permite que la propia densidad/viscosidad del fluido sustente parcialmente la pieza. Por ello, los soportes auxiliares pueden ser más delicados (estos soportes se crean para sostener voladizos, puentes o elementos que modifiquen su posición debido a la gravedad).

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3DSystems dispone de soluciones de SLA directa de hasta 1 metro de longitud.

Por otro lado en los últimos 10 años se ha desarrollado el SLA invertido, donde las piezas cuelgan de la bandeja de impresión como un murciélago. En este sistema la bañera propuesta anteriormente podemos denominarla como “cubeta” con una cantidad de resina considerablemente menor, donde la bandeja de impresión entrará en contacto con la superficie superior líquida. El haz de luz atravesará el fondo de la cubeta transparente, dirección +Z, solidificando así la resina fotosensible en contacto con la bandeja de impresión. Dicha bandeja se elevará, permitiendo a la resina de la cubeta fluir y posibilitando la creación de una nueva capa. A medida que la pieza se conforma, la gravedad actuará, por lo que los soportes descritos anteriormente además cumplirán la función de “anclaje” para que la pieza no caiga.

Profundizando técnicamente, el haz de luz suele ser dirigido mediante espejos motorizados para describir la trayectoria deseada.

¿Qué impresoras 3D de referencia pueden servirte?

3D Systems: ProX 800 y ProJet 7000

Formlabs: Form 3

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La tecnología Figure 4 está basada en DLP, pudiendo producir grandes volumenes de producción.

DLP: Digital Light Procesing

 

Al igual que la tecnología LCD, las impresoras 3D DLP utilizan proyectores de luz como los que podemos encontrar habitualmente en nuestras salas de reuniones o el cine. Si la resina utilizada en impresión 3D reacciona con la luz, ¿por qué no utilizar tecnologías de proyección de luz avanzadas y sólidas como las DLP o LCD?

Efectivamente, en estas impresoras 3D sustituimos el haz de luz láser por un proyector de luz DLP. Esto nos permite solidificar una capa mediante una sola proyección de luz, resultando así un proceso más rápido que el SLA, el cual utiliza un punto de luz. Cuanto mayor volumen de material tengamos que solidificar en dicha capa, más rápido será el DLP frente al SLA. Es por ello que esta tecnología se utiliza para aplicaciones productivas donde se necesita fabricar volúmenes de piezas más elevado, mientras que el SLA está más enfocado al prototipado o piezas únicas.

¿Qué impresoras 3D de referencia pueden servirte?

3D Systems: Gama Figure 4

LCD: Liquid Cristal Display

Indirectamente descrito anteriormente, estas impresoras 3D sustituyen el haz de luz de las SLA por un proyector de luz LCD. La gran diferencia frente a las DLP es que la incidencia de luz siempre será vertical, mientras que en el DLP disponemos de una emisión cónica. Como analizaremos más adelante, siempre deseado que la luz incida verticalmente en la resina.

¿Qué impresoras 3D de referencia pueden servirte?

Nexa 3D: NXE 400

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NEXA 3D lidera la tecnología LCD industrial.

Material Jetting

MJ serían las siglas que engloban este proceso, pero no es muy usado. Si la resina presenta estado líquido, ¿existe alguna manera de manipularla que no sea almacenándola en un recipiente tipo bañera o cubeta? La mejor manera de describir este proceso es tomando de referencia una impresora de tinta como la que tienes en la oficina. Para imprimir un documento en papel, un plotter avanza y deposita micropartículas de tinta a través de miles de agujeros presenta su superficie inferior. En una impresora 3D con tecnología Material Jetting, en vez de tinta se deposita micropartículas de resina las cuales se fotopolimerizan mediante una fuente de luz instalada en el plotter. Una vez conformada la primera capa, la bandeja de impresión se desplaza dirección -Z, permitiendo al cabezal de la impresora crear una nueva capa de la pieza. ¿Y los soportes? Disponer del control de miles de puntos de emisión permite dedicar parte de ellos a un segundo material. Mientras que la pieza se conforma mediante resina fotosensible, los soportes se crean mediante un material soluble, generalmente cera. Disponer de un material soluble no solo mejora la experiencia de usuario si no que permite obtener geometrías o conductos internos que las 3 tecnologías anteriores no pueden alcanzar.

¿Qué impresoras 3D de referencia pueden servirte?

3D Systems: ProJet 2500 Plus y ProJet 2500 Wax

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Los soportes de cera de las máquinas MJP de 3DSystems permiten crear detalles submilimétricos.

Ventajas y Desventajas

Si alguno se pregunta cuál es la mejor impresora 3D para su proceso productivo dependerá del pliego de condiciones al que se enfrente. Lo que puede ser considerado una ventaja en una aplicación, resulta una desventaja insalvable en otra. A continuación, redactamos hechos derivados del proceso aditivo de estas máquinas.

 

  • Velocidad de impresión

Técnicamente descrito, el SLA resulta más lento que DLP/LCD debido a que fotopolimerizar con un punto conlleva más tiempo que una imagen. En el MJ influyen elementos mecánicos (el movimiento del cabezal) que bien será un proceso más lento que una proyección de luz, pero no conlleva gran complejidad por lo que se realiza con rapidez.

A nivel prototipado y creación de piezas únicas, cualquiera de estas tecnologías puede facilitarte una pieza en menos de 24h, resultando en un proceso de desarrollo de producto un tiempo bastante positivo.

Un avance tecnológico destacable, son las membranas o sistemas “antipeeling” de las soluciones SLA/DLP/LCD invertidas. La capa creada no solo se adhiere a la bandeja de impresión o a la capa anterior, sino que se pega al fondo de la cubeta creando fuerzas de fricción o adhesión que dificultan que la bandeja se eleve a su nueva posición, no tanto porque mecánicamente no sea capaz, sino que la pieza puede deformarse o romperse. Algunas marcas presentan cubetas flexibles y otras con membranas oxigenadas que impiden que ocurra este fenómeno. Si no hay peeling, podemos imprimir más rápido.

 

  • Velocidad de producción 

Si deseamos una producción de decenas o centenas de piezas, la tecnología DLP/LCD se postula como “los más veloces”. Aunque si hablamos del postprocesado, los soportes de las tecnologías SLA/DLP/LCD deben eliminarse manualmente, mientras que en MJ se eliminan automáticamente mediante calor, lo que reduce el coste unitario de pieza.

La velocidad de producción dependerá también del volumen de impresión. En DLP/LCD cuanto mayor sea el área de impresión, menor tiempo/pieza ya que en la misma impresión tendremos más piezas.

 

  • Volumen 

En las tecnologías DLP/LCD la capa se crea en cuestión de segundos. Estas impresoras no entienden la capa presenta un área de 1mm2 o del tamaño de un campo de fútbol. Si la luz incide en la resina, fotopolimeriza la capa. Entonces, ¿Por qué no vemos en el mercado impresoras 3D de grandes dimensiones?

En DLP la fuente de luz distribuye la misma en forma cónica, esto quiere decir que el ángulo de incidencia no será constante, por lo que los puntos más alejados ofrecen distorsión. Esto mismo le ocurre a un haz de luz laser.

Por ello, si has visto una “impresora DLP (invertida) de grandes dimensiones” seguramente consista en tecnología LCD, cuya fuente de luz vertical permite imprimir con la misma calidad en el centro que en una esquina de la bandeja de impresión.

En cuanto a las MJ, el movimiento del cabezal/plotter ofrece menos restricciones que la emisión de luz. Estas máquinas suelen presentar área mínima de impresión tamaño A4, lo cual suele considerarse comúnmente grande.

Aunque si hablamos de impresoras 3D de gran volumen, las grandes desconocidas son las SLA directas de producción. La bañera permite grandes dimensiones, y una distancia focal industrial permite salvar lo anteriormente descrito y ofrecer calidad en grandes dimensiones (superando el metro de largo)

 

  • Resolución

El ángulo de incidencia de luz afectará en gran medida a la resolución de nuestra pieza de SLA/DLP/LCD. Mientras que las marcas salvan estos inconvenientes físicos con lásers móviles o rectificando la luz mediante lentes, la tecnología MJ avanza sin mayores problemas que programar la deposición de material. Por ello, se dice que las MJ ofrecen la mayor resolución en XY.

Un factor muy debatido es la incidencia circular del láser SLA frente a la fuente de luz pixelada del DLP/LCD. Técnicamente podemos decir que el SLA ofrece bordes menos afilados, pero el pixel del proyector puede presentarse más pequeño que el diámetro del láser… Además, la luz residual de incidencia “redondea” el pixel. ¿Conclusión? Ver para creer. La mejor prueba es tener tu pieza impresa en varias tecnologías y valorar a vista descubierta.

 

Resina 3DZ

Mediante postprocesado, se pueden obtener prototipos hiperrealistas.

 

  • Coste y Mantenimiento 

Algunas tecnologías ofrecen la posibilidad “low cost”, otras no. La complejidad de las MJ y su rendimiento está acorde a tu precio, y viceversa.

El diseño “invertido” de las SLA permitieron reducir inversiones de 6 cifras a menos de 10.000 euros, democratizando la utilización de la impresión 3D de resina, estela a seguir por las DLP/LCD.

Tecnológicamente, los proyectores DLP suponen una solución más avanzada que los LCD, comprobado queda en su coste y calidad. Se estima que la vida útil de los componentes LCDs presentan mayor degradación con el tiempo, siendo este uno de los principales problemas recogidos por los usuarios de estas tecnologías (sobre todo las soluciones low cost).

En cuanto al mantenimiento, las soluciones industriales MJ y SLA Directo presentan mayor “delicadeza” e influirán en el coste unitario de pieza final. En cuanto al DLP/LCD/ SLA invertido, suele resumirse en “mantener todo limpio y ser estricto con los fungibles”. En dichas soluciones, la cubeta es un consumible obligatorio y la resina se degrada en cuestión de meses.

¿Quieres saber más ? Contáctanos para descubrir cuál es la tecnología 3D que más se adapta a tus necesidades.

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