SLA y DLP: ¿qué tecnología de impresión 3D basada en resina elegir?

Fuente: 3dnatives.com

Las tecnologías de impresión 3D SLA y DLP son conocidas por basarse en el uso de resina como material de impresión. Sin embargo, hagamos primero una descripción general de las dos tecnologías para descubrir después sus características y diferencias específicas. Desde la invención de la estereolitografía (SLA) en 1984 por parte de Charles Hull, han surgido diversas tecnologías como FDM, SLS y MJF. Algunas incluso se derivan de la SLA, como el procesamiento digital de luz (DLP). Hoy nos centraremos en las tecnologías SLA y DLP y las compararemos: si bien las dos tecnologías tienen numerosos puntos en común, existen algunas diferencias evidentes. ¿Cómo funcionan estas tecnologías? ¿Qué materiales se pueden utilizar? ¿Quiénes son los principales fabricantes? ¡Te lo explicamos!

Comparativa de tecnologías SLA y DLP

Las tecnologías de impresión 3D SLA y DLP presentan numerosas diferencias y otros tantos puntos en común. Ambas exponen fotopolímeros líquidos a una fuente de luz, utilizan resina y son adecuadas para la impresión de modelos pequeños con detalles precisos. Los métodos son compatibles con materiales flexibles o rígidos y también pueden imprimir materiales compuestos, rellenos de vidrio o cerámica, por ejemplo. Cabe señalar que las piezas impresas son relativamente frágiles y corren el riesgo de deteriorarse si se exponen al sol, además de que podrían estar sujetas a deformación.

La primera tecnología de impresión 3D desarrollada en 1984, la estereolitografía, se considera actualmente uno de los procesos de impresión 3D más precisos que existen en el mercado. A diferencia de lo que ocurre con la tecnología DLP, la fuente de luz utilizada es el láser. El rayo láser pasa a través del tanque de resina desplazándose a lo largo del eje horizontal y solidifica el material capa por capa. Hoy en día existen dos tipos de máquinas: aquellas en las que el láser actúa de arriba hacia abajo, con una plataforma que desciende en cada nueva capa, y aquellas con un láser que actúa de abajo hacia arriba, con una plataforma que sube gradualmente. La SLA produce superficies lisas y un espesor de capa de entre 0,05 y 0,01 mm, lo que permite la impresión de objetos con capas extremadamente delgadas.

Proveniente de una tecnología de proyección de imágenes (que se remonta a los años 80), el método de procesamiento digital de luz (DLP) emplea un proyector como fuente de luz. De este modo, una sola proyección de luz golpea toda la plataforma de resina. En el corazón de este proceso se encuentra el dispositivo digital de microespejos (DMD, por sus siglas en inglés), colocado entre el proyector y la resina. Está compuesto por varios espejos microscópicos controlados y activados individualmente: si están activos, reflejan la luz hacia la resina y la polimerizan. Por lo tanto, producen una especie de máscara que cura la resina según el modelo deseado. Algunas impresoras 3D han sustituido ahora este DMD por una pantalla LCD, lo que reduce drásticamente el precio de la máquina.

El proceso DLP se considera más rápido que la estereolitografía porque no trabaja punto por punto. Además, debido a sus proyectores, las impresoras DLP son más grandes y, la mayoría de las veces, el tanque de resina de las máquinas DLP es menos profundo que el empleado en el proceso SLA.

Por último, la última diferencia entre las tecnologías SLA y DLP reside en el mantenimiento. Las impresoras DLP requieren poco mantenimiento y suelen ser más fáciles de reparar; la presencia del láser en las máquinas SLA influye mucho en este aspecto.

Calidad de impresión

La calidad de impresión es a menudo un factor decisivo a la hora de elegir entre dos tecnologías. Esto es especialmente cierto si la impresión 3D se va a utilizar para la producción de piezas acabadas, lo que implica que el nivel de detalle, la estructura y la superficie juegan un papel muy importante. En principio, se puede decir que ambas tecnologías permiten diseñar modelos precisos y de alta resolución con un nivel de detalle muy fino. Sin embargo, no solo el proceso en sí es decisivo para la calidad de la impresión, sino también la elección del material, que a menudo depende del fabricante.

Cuando se imprime con tecnología SLA, la resina se polimeriza punto por punto en la plataforma de impresión. Cuanto más larga sea la pieza, mayor será el tiempo de impresión necesario, ya que el láser tendrá que pasar por toda la plataforma. Por tanto, la SLA es más adecuada para la impresión de objetos con una longitud de entre unos pocos milímetros y 1,5 metros. Sin embargo, no hay pérdida de calidad debida a la longitud y es posible obtener una resolución Z de hasta 25 micras: ambas son independientes de las dimensiones del modelo.

La tecnología DLP permite obtener un espesor de capa de hasta 5 micras. Sin embargo, es importante subrayar que las impresoras 3D DLP pueden crear un efecto de "escalonamiento" en el producto final debido a la proyección de los píxeles, lo que influye negativamente en la superficie final de las piezas impresas. Cuando se imprimen componentes largos, la pérdida de calidad puede ocurrir en los lados. El centro de la plataforma, de hecho, recibe la mayor concentración de energía del proyector; la luz se difunde luego gradualmente hacia los bordes.

Características técnicas

Velocidad de impresión

En términos de velocidad de impresión, la tecnología DLP está claramente a la cabeza. De hecho, dado que la DLP polimeriza toda una capa de resina de una sola vez, el proceso de impresión es mucho más rápido. A diferencia del proceso SLA, en el que la resina se polimeriza punto por punto, en el proceso DLP solo la altura del componente influye en la velocidad de impresión.

Volumen de impresión

La estereolitografía no se utiliza para producir componentes de grandes dimensiones debido al elevado coste de los materiales en comparación con otros procesos, como la FDM. Además, el volumen de impresión está limitado a las dimensiones del tanque que contiene la resina líquida.

El volumen de impresión de las impresoras SLA Formlabs 3L es de 335 x 200 x 300 mm y es de 1500 x 750 x 550 mm para la 3D Systems Pro X 950. En cuanto a las impresoras DLP, el volumen de impresión de la Envison TEC Xtrem 8K es de 450 x 371 x 399 mm y es de 400 x 330 x 500 mm para el modelo Carima DM400A.

Post-procesamiento

En todos los procesos de impresión 3D de resina, el post-procesamiento de las piezas es obligatorio. Esto se debe a que para imprimir modelos muy delgados se requieren estructuras de soporte y estas deben retirarse después de la polimerización. Este paso puede requerir tiempo y es probablemente uno de los principales inconvenientes de la impresión 3D con resina. Las diferencias en el post-procesamiento están principalmente relacionadas con el material utilizado, tanto en el proceso SLA como en el DLP. Además de limpiar las piezas de resina líquida con alcohol isopropílico (IPA) o éter monometílico de tripropilenglicol (TPM), también deben calcularse el secado, la eliminación de las estructuras de soporte, un posible post-curado y, si es necesario, el arenado y la pintura de las piezas.

En principio, se puede decir que el post-procesamiento en los procesos SLA y DLP no solo es costoso en términos de tiempo, sino que también requiere un cierto nivel de experiencia por parte del usuario o debería dejarse a los especialistas. El post-procesamiento en la impresión 3D es a menudo un problema para los clientes; por eso algunas empresas ya se han especializado en la optimización o automatización de esta fase.

Casos de aplicación

En cuanto a los casos de aplicación, las tecnologías SLA y DLP se emplean en gran medida en sectores similares. En particular, el sector de la joyería y el dental hacen uso regular de la impresión 3D con resina. Por ejemplo, el fabricante Formlabs ofrece varias resinas dedicadas específicamente a los profesionales de la salud. Numerosas empresas las utilizan para crear diferentes tipos de dispositivos médicos. Sin embargo, debido a la amplia variedad de materiales disponibles, muchos otros sectores emplean también la impresión 3D con resina. Existen resinas adecuadas para diversas aplicaciones: prototipado, moldes de inyección o ingeniería.

Principales fabricantes

Actualmente, algunos fabricantes de impresoras 3D han optado por la tecnología SLA. Naturalmente, uno de los principales fabricantes sigue siendo 3D Systems, la empresa fundada por Charles Hull, pero con el tiempo han surgido otros fabricantes. Este es el caso, en particular, de Formlabs, que se ha consolidado como una de las empresas líderes en el ámbito de las impresoras 3D SLA. Además de suministrar máquinas SLA, la empresa estadounidense ofrece numerosas resinas y otros materiales, como la resina Castable Wax 40 para el sector dental. Con su gama de impresoras XFAB, el fabricante DWS también ofrece máquinas basadas en la estereolitografía.

Cuando se habla de impresoras 3D DLP, EnvisionTEC, fundada en 2002, se considera un pionero en el sector. Al igual que B9 Creator y Asiga, numerosas empresas se han hecho con la tecnología DLP para desarrollar sus impresoras. También podemos mencionar a fabricantes que han confiado en la tecnología DLP para crear una más rápida, como Carbon 3D con la síntesis digital de luz (DLS), que puede controlar el flujo de oxígeno, o Photocentric y la Daylight Polymer Printing (DPP). Finalmente, la empresa francesa Prodways ha patentado a su vez un proceso similar a la DLP: la tecnología MOVINGLight.

Precio de impresoras 3D SLA y DLP

En la mayoría de los casos, las impresoras DLP son menos costosas que las SLA. Pero, como ocurre con todas las gamas de impresoras 3D, es importante diferenciar entre impresoras 3D de escritorio e industriales.

En cuanto a las impresoras SLA básicas, la máquina más accesible es la Form 2 de Formlabs. Con un volumen de impresión de 145 x 145 x 175 cm, la Form 2 presume de una precisión del punto láser de unas 145 micras. Disponible a partir de 2.400 dólares, la máquina está en el mercado desde 2015. Cabe señalar, sin embargo, que el fabricante estadounidense ha desarrollado desde entonces los modelos Form 3 y Form 3L.

En promedio, el precio de una impresora 3D SLA oscila entre 3.000 y 4.000 dólares. Sin embargo, si buscas una máquina industrial, los precios aumentan exponencialmente. Por ejemplo, las soluciones SLA industriales de 3D Systems se comercializan a precios que rondan los 500.000 dólares. También debe notarse que las impresoras equipadas con láser que trabaja de arriba hacia abajo son generalmente más caras.

Mucho más accesibles, las impresoras 3D DLP atraen a muchos aficionados a la fabricación aditiva. Anycubic vende varias máquinas DLP a un precio que ronda los 200 dólares, como en el caso de la impresora Photon Zero. Las máquinas para profesionales, incluidas las ofrecidas por EnvisionTEC para el sector dental y de la joyería, están disponibles por unos 15.000 dólares. Como siempre, los precios pueden variar según el fabricante. El fabricante Asiga también ofrece impresoras 3D DLP profesionales, pero a un precio de unos 1.000 dólares.